立體聲調頻廣播發射機的檢測方案探討

張海象

（棗莊市廣播電視微波站 山東 棗莊 277000）

0 引言

立體聲調頻廣播發射機在檢測指標中，對傳輸單聲、立體聲、多路聲音、業務數據等實現整合。立體調頻廣播發射機架構包含了發射天線、立體聲調制器、發射機等。應了解立體聲調頻廣播發射機的工作原理，按照相關技術要求實現歸納分類。在所測技術指標中，要符合已有的檢測標準以及流程，從而發揮最終的檢測優勢。在本文的研究中，要了解調頻廣播的理論。如基礎理論、調頻以及調幅之間的對比特點等，明確調頻廣播的獨特優勢。其信號強度穩定、信噪比較佳、動態范圍精準。考慮立體聲調頻廣播發射機的實際需求，制定檢測方案，完成檢測環境分析。在檢測方法解析中，從指標、殘波輻射、諧波失真以及左右聲道分離度入手，給出對應的理論。隨后，以立體聲調頻廣播發射機系統測量解決方案為核心，進行針對性測試。

1 調頻廣播的理論

1.1 基本理論

考慮調頻廣播的應用要求，對調頻廣播的理論及方式實現了解。調頻廣播通過電磁波傳遞，因此電磁波應用非常重要。電磁波作為一種載體，需考慮在不同信息裝載發射后，通過何種方式對信息進行讀取，此過程被稱為調節技術和解調技術。這2種技術是電磁波能夠完成傳遞的主要方法，截止至目前，我國通常使用的模擬廣播發射機主要的調節方式包含調幅和調頻2種。以調幅和調頻進行對比分析，表明二者之間的調節方式有著明顯的不同之處[1]。

1.2 調幅與調頻對比

調幅和調頻在振幅比及信號變化的強度上，深度及變化量有一定差別[2]。利用載波的調頻標準，以音頻信號的大小變化為核心實現測量，對于最終數據值的展示，要使載波的幅度保持不變。此外，按照已知的頻率定位及瞬時頻率的要求，載波核心及調節信號的大小偏移指導要完成頻片的射調。如，頻偏值較大，載波信號的特征較強。在后續，要將頻率偏移保持在75 kHz，而最大頻偏，則保持在1 000 kHz，調幅和調頻之間允許有一定差異，但差異不宜過大。需要分析調頻廣播發射機在工作過程中所涉及到的調頻波指數，如弧度單位。通過最大相位儀，實現數據值的讀取，了解調幅和調頻之間的振幅正及角頻率。需要特別注意的是，調頻波的頻率不像調頻波所產生的上下邊帶簡單，而是需要經過一系列的推導過程。利用已知理論，調頻波頻譜以無數對邊頻組成。其中，將N設置為任意的整數，可以得到“n1”“n2”“n3”...通過“n1”“n2”“n3”“n4”表明，調頻波可為無限且隨機[3]。后續多個頻帶也以無限寬的方式進行設置，例如考慮相同頻帶之間的間隔模式。對于已知的調頻信號，保障絕大部分能夠集中于載頻附近。融合邊頻二者之間的比例以及指數，邊頻幅度若降至小于0.1，邊頻的分量表明調頻波的失真影響不大。因此，得出以下結論：在要求兩相鄰電臺干擾度上，若要求非線性失真較小時，帶寬還應適當增加。

2 調頻廣播的獨特優勢

2.1 信號強度穩定

調頻廣播的優勢在于信號強度穩定，無任何信號串擾現象。如，傳統的中波段電波可以被電離層反射，因此在傳播過程中，會受到地面、環境、天氣變化等因素影響，覆蓋范圍內的信號比值概率會隨之變大，很容易造成相鄰頻率之間的電臺出現串擾問題，導致數據在傳播過程中失去精準性，無法達到要求[4]。而調頻廣播使用的高頻波段在視距范圍內傳播，在視距范圍外信號會呈現衰退的現象。因此，調頻廣播不會形成額外的串擾問題，有助于頻譜的高效率使用及數據的精準傳播[5]。

2.2 信噪比高

目前的信噪比中，以調頻廣播與常規調頻相比，廣播調頻對于信號的精準度要求更高。因此，廣播調頻要保障調頻信號的電波幅度，調幅和調頻之間有明顯的比值要求。此外，還需考慮一系列的影響因素，如熒光燈和電氣設備等，均容易對調頻廣播產生干擾。在信號傳遞時，有可能會出現疊加值難以篩選、排除的問題，可通過線幅放大進行恢復，保障電波接收信號的有效性。在高頻波段產生的信噪比中，完成高效的傳播優勢。

2.3 動態范圍精準

動態范圍指人耳聽覺能夠感受到的音量變化，要求感受到的音量變化不會出現失真問題。在中波廣播在傳播過程中會受到調制度的限制，且為了完成信號響度的提升，一般采用基本措施以提高其平均調制度，進而導致信號動態范圍較小，僅適用于單純的音質廣播。而調頻廣播自身的信噪比較高，動態范圍經過數據測量，可高達60 dB上，有極高的表現力，適用于各類節目的播出，音質較高。

通過分析，了解到僅依靠動態傳播，范圍依然有一定的不足之處。要保障實現高精度廣播，還必須要完成音頻信號的帶寬調節。調頻廣播在一般情況下，要考慮人耳能聽最高音頻限值為15 kHz。在規定調制帶寬時，就可以滿足15 kHz的條件[6]。對于中頻調幅廣播，按照規定電臺的頻帶寬度，則為9 kHz。因此，最終的調制頻率可限制為7 kHz。實現立體聲廣播，保障具有高動態、高音質、高解析、高信噪比、高范圍的優勢[7]。

3 立體聲調頻廣播發射機的檢測方案

3.1 檢測環境分析

對檢測環境進行分析,考慮到目前已有的檢測環境，結合廣播發射機的整套系統，因此在測試地點中選擇現場測試。可將發射天線使用假負載完成替換測試，選擇黑盒測試，直接將射頻信號的輸出端連接至測試接收機，對發射機的技術指標實現有效測量并獲取理想數據。隨著檢測技術的發展及測試設備的更新換代（表1），原需要的多臺測試機現只需要通過配比2臺儀器便能夠完成測試。所有功率計算、發射功率均將實現數據值的精準讀取及記錄，通過音頻信號發生器模式所產生的基帶音頻信號，將其作為立體聲調節的輸出頻率。了解接收機模式對于立體聲調頻廣播的技術要求，從而實現發射機檢測方案的制定。

表1 檢測儀器

3.2 檢測方法解析

3.2.1 指標分析

在指標分析中，應對已有的輸出功率、發射功率、載波頻率及允許偏差率等實現記錄。如要保障信號偏差及調制S信號38 kHz頻率的殘留分量，需考慮這種分量對于主載波有何種影響。如：設置廣播接收機，在輸入發射機工作頻率，進入測試界面后，可以讀取大部分的數據指標。可讀取載波頻率允許偏差值和導頻信號頻率偏差值，而其他指標也可以通過簡單的換算得出最終的數據值。

考慮低通濾波器工作原理，矩陣方式最大的優勢及特點便是能夠得到左右兩路信號的差異值。隨后，實現對比。通過濾波濾除3次以上的不良頻率，得到均衡數據。主信號也要設置補償網絡，盡可能使兩路信號保持高度的一致性。在后續的檢測實踐中，表明對變壓管、二極管、LC濾波器要實現良好的立體聲分離度指標，就要保障調試簡潔，避免出現影響因素。對于開關方式，立體聲編碼器以復式級數的分析建立在脈沖序列信號中，通過重復頻率38 kHz開關，能夠形成一組脈沖序列。當重復頻率為“F”時，對占空比為50%的雙波脈沖序列設置必要的幅度值，以此信號作為左路信號的取樣脈沖。

3.2.2 殘波輻射強度

結合已有的殘波輻射的強度，考慮檢測頻率。要實現輸出功率的檢測及斜波強度的分析，考慮發射機在進行調試過程中設定調試模式下單載波的出現。使用廣播測試接收機，能夠對已知的發射機工作頻信號進行記錄，取合理標準值。取數據值a進行標記，隨后將測量發射機工作頻率2倍頻信號的功率記錄為b。通過b與a之間的比對，如b減a，殘留數據便是殘波輻射強度。在此，需要滿足≤-60 dB的要求，且在計數比例上，還需要考慮數值計算比例，如要＜1 MW。且在測試過程中，結合輸出的信號值，假定負載耦合口。根據計算發射機的殘留波輻射強度，了解耦合鏈路口的衰減，還原傳統的輻射強度方式。以發射機為例，1 kW發射機的功率應保持在60 dBm，若假定廣播測試接收機的測量發射頻率二者之間的耦合輸出功率，以及2倍輸出頻率、中間鏈路衰減等，均要實現數據值的融合分析。

3.2.3 諧波失真

考慮諧波失真所造成的干擾及有害性，以放大1 kHz頻率信號為例。1 kHz頻率信號在放大后，會產生二次諧波及更多的諧波失真問題，帶來一系列的不良后果。諧波失真并非通過一次測量便可規避，在理論值上，數據值越小失真度越低。但在實際測量過程中，受客觀因素影響，測量的精度明顯有差異。且諧波失真的檢測，必須結合廣播測試接收機的主頻信號發生器，通過左、右聲道輸入，實現精準判斷。如，在測試機接收端，選擇“Audio Generator”模式設置，在此功能下選取“Af Gen L”以及“Af Gen R”，分析是否變為綠色。若已出現綠色，則表明音頻信號工作系統已恢復正常工作。在后續檢測分析中，就要基于某一節點實現發射機頻率的調整。諧波失真檢測，也可以在測試接收機模式下調取“Meas”，選擇最終的“THD”，分別讀取左、右聲道在諧波失真中出現的數據值。但需要注意的是，不要與總諧波失真數據時間混淆。在檢測某一頻點的諧波失真范圍上，檢測的頻點包含了0.03 MHz、0.05 MHz、0.10 MHz、1.00 MHz、3.00 MHz、5.00 MHz、7.00 MHz、12.00 MHz、15.00 MHz等，實現不同的數據值分析。諧波失真，如圖1所示。

圖1 諧波失真

3.2.4 左、右聲道分離度

要考慮左、右聲道的分離度，設定標準值。需考慮立體感，結合左聲道、右聲道二者之間的收聽效果，分析數值的均衡及平均。如，將聲道的分離度作為判斷依據，分離度越高，則聲道的結果越理想，表明左、右聲道之間的串音越小，聲音越穩定。作為代表立體聲廣播質量的好壞，立體感指標分析極為重要。在此情況下，可以設置測試接收機。如，設置“Crosstalk Type”將其與線性、非線性結合，最開始的頻率設置為10 kHz，結束頻率設置為15 kHz，分別得出左、右兩聲道的分離度曲線，直接讀取數據值差異，了解其最高評價。左、右聲道分離度，如圖2所示。

圖2 左、右聲道分離度

4 立體聲調頻廣播發射機的系統測量解決方案

4.1 FM Stereo/RDS系統

FM Stereo/RDS系統實行聲道數據分析及傳播，非常注重立體聲傳播的最終效率。按照實際的標準，該技術方案能夠支持多種聲道的傳輸。為了實現這一目標，就需要對聲道的各項特征進行調節。可通過復用信號MPX基帶部分，對左、右聲道信息進行傳輸，保障立體聲信號的精準獲取。還可以利用頻帶數據完成識別并分清兩路信號特征。如，以38 kHz處使用載波抑制服務方式發送信息，使立體聲能夠精準識別。在調頻率提升信號中，還可以額外設計一個19 kHz導頻信號，發揮導頻信號自身的優勢及強度，用來協助接收進機器檢測及左、右聲道的解碼，在接收端實現信號恢復。RBS/RBDS信號在57 kHz處進行傳播，速度可設置為1.187 5 kbps。RDS/RBDS可以發送電臺名稱、節目類型、交通信息等多種信息，融合性較高。在傳播時，最大的數據組單元每組包含4大模塊，而每單模塊為26 bit，共包含16信息比特及10效應比特，保障錯誤能夠完成修復及數據同步，發揮FM Stereo/RDS系統優勢。

4.2 FM Stereo/RDS系統測試方案

FM Stereo/RDS系統參數涉及多參數的測量以及功率測量、信號噪比測量、諧波失真測量等。在研究時，要了解音頻質量的標準，考慮立體聲調頻廣播發射檢測方案的要求。如，對于發射機測試方案，要明確發射波功率、準確度、發射頻譜等。通過發射機輸出信號連接，確定音頻分析測試標準。如，發射音頻源以“L”“X”數據進行標記。“L”“X”數據源通過系列分析儀的輸入，模擬測試調節。選擇內嵌軟件，對提供的信號進行解調。通過PXA、MXA、EXA和CXA不同的分析儀，完成高度測量，提供不同的測量支持及多種通信協議標準，將信號以“X”比例進行分析。“X”包含了視頻信號及音頻信號，其測量的最終結果較為精準，所支持的濾波器較高，兼容性較好。如，包含了低通濾波器、高通濾波器及帶通濾波器，得到理想的測試結果。對所有的設置信號進行加重處理，發射機提供的射頻信號分析結果還可以實現載波功率、載波頻率誤差、射頻頻譜等分析。考慮左、右聲道的測量結果，對已知的RDS信息進行編碼，并傳遞關鍵信息。包含基本選臺、換臺信息、收音機文字以及時間日期等信息。

5 結語

綜上所述，在對立體聲調頻廣播發射機執行檢測時，要考慮檢測方案的方法及其測量技術的要求。結合諧波響應頻率和諧波失真問題，要保證左、右聲道均衡符合要求，如將諧波作為關鍵指標進行分析。對立體聲調頻廣播發射機的測試原理實現優化，為后續生產廠家、運營單位等提供合理參考數據值，保障達到理想目標。