短波广播发射机技术的发展探讨

何金辉

国家新闻出版广电总局八七一台 572600

目前，短波广播发射技术主要应用在两个方面：一是军事通信，二是民用广播。随着科学技术的不断进步与发展，发射机内部元件技术的不断改进等，使新一代发射机的性能更加良好，操作性和可靠性都有了更大的提升。以下，对短波广播发射机技术进行综合性的介绍。

1 短波广播发射机概述

在短波广播系统中，短波广播传播的是电磁波，传播的主要途径是依靠电离层反射。存在的缺点是，由于电离层的不稳定性，在任何一个固定服务区的接收效果会随着电离层的变化而时强时弱有时甚至接收不到信号。因此，我们要依据不同地区、年份、季节及昼夜的不同时间来改变发射机所使用的频率，以求得电波的稳定传播，进而得到最佳的传播效果，所以短波要时常换频。并且与其它频段相比较而言，短波信号不稳定，衰落比较严重。这时就需要大功率短波发射机通过一定的方式来传输信号。

大功率的短波广播发射机在较远距离进行通信时，有如下优势：第一，能够提高接收机信号的质量，从而使信号更加清晰。第二，提高信道的通畅率，加快数据传输速度，保证数据传输任务及时有效完成。第三，即使在恶劣的环境下，或者受到电子干扰的时候，依然能够保证通信质量。

2 短波广播发射机的发展概况

随着科学技术的进步，短波广播发射机经过不断的技术革新和改造，历经了人工调谐向自动调谐的转变、窄带向宽带的转变、模拟信号向数字信号的转变，以及人为手动控制向自动控制的转变后，终于实现了功能和性能两个方面上的提高。我国的短波广播发射机到目前已是第三代，其发展过程共分为三个阶段，简要介绍如下：

第一代短波广播发射机使用窄带放大器，人工调谐匹配，模拟式的电源和激励器，整机人为手动进行控制。其优点在于：线路设计比较简单，元件由国内自主研发。缺点是设备采用人工调谐匹配，导致更换频率花费的时间长；人为操作过程中万一出现失误，容易导致设备损坏。

第二代短波广播发射机出现在20世纪80年代以后。第二代短波广播发射机的改进之处在于：第一，功放管的材料由玻璃外壳电子管改进为金属陶瓷电子管，提升了性能的优良性。第二，将人工调谐技术改进为自动调谐技术，从而避免了人为操作过程中出现的失误。

第三代短波广播发射机逐步发展于90年代中期，其优点在于：第一，电源和功放都是模块化设计，并且加入了冗余理念，提高了设备的使用性能。第二，大功率短波发射机电子管使用的数量逐渐减少，半导体器件的功率等级逐渐提高。电子管的结构和性能不断改进增强，冷却方式越来越完善，大大提高了其稳定性。第三，使用了宽带放大器，因为宽放工作频带宽，所以不需要调谐，缩短了换频时间，能够提高工作效率。

3 短波广播发射机的关键技术

3.1 开关电源模块技术

短波广播发射机的工作环境要求很高，尤其当工作对象是驻波较大的频率点时，容易导致电源承受过大的电流荷载。这时，电源模块的自动保护功能就要起到作用，保证电源不受损坏。此外，开关电源模块应当在设计时采取冗余理念，设置双电源或三电源，即使主电源损坏不能工作，备用电源仍然能够保证发射机正常运行和工作。除冗余设计外，电源模块效率越高、噪声越低，短波广播发射机的整体性能就越好。

3.2 功放技术

大功率短波广播发射机的核心是功放部分（主要包括电子管放大器和PSM功率模块放大器），决定了发射机性能的好坏。功放部分如果工作带宽较宽、失真率较低、效率较高，那么发射机的设计就是成功的。

3.3 低通滤波技术

既满足滤波的要求，又能够承受额定的功率，这是大功率低通滤波器的要求。所以，在滤波器的设计上，电容器和电感线圈要求质量一定要好，必须是高Q值，并且损耗尽量低，同时要科学设计回路和结构。只有这样，低通滤波器才能够满足最初提出的两个要求。

3.4 脉冲阶梯调制技术

脉冲阶梯调制技术是把主整和调幅器化整为零，由多套（现一般为48套或52套）低压整流器串联而成。每套整流器受控于电子开关（IGBT）,这些电子开关又受控于直流控制信号和音频调制信号，从而使射频被调级获得载波点的直流屏压和高电平的音频调制电压。

4 短波广播发射机的市场发展趋势

4.1 市场分析

根据发射机的电路原理的不同，目前市场上的发射机共有3种类型：

1）模拟发射机

顾名思义，模拟发射机只能接收模拟的音频信号，放大或限幅音频信号都是采用模拟的形式。在这其中，比较常见的就是脉冲阶梯调制模式。该模式是模拟发射机的典型调制模式，简称为“PSM”模式。

2）半数字化发射机

半数字化发射机在接收模拟音频信号的基础上，还能够接收数字音频信号。对立体声的编码、音频信号的处理，由数字信号处理器（DSP）完成。立体声复合信号通过转换器转变为模拟信号，然后对VCO进行调制。和模拟发射机相比，唯一的不同是在立体声复合信号发生之前是数字化的，被称为“DSP+PLL”模式。

3）数字发射机

数字发射机则是运用了软件无线电技术，从音频到射频的全过程都采用数字化。它所接收的信号都通过数字信号处理器完成处理，调制过程通过直接数字调制合成器完成，从而实现全过程的数字化，被称为“DSP+DDS”模式。

4.2 市场变化方向

1）更加真实、更加形象的音质

短波广播通过数字化处理后，能够对音质进行优化，甚至能够达到CD的质感。更加形象和真实的音质，会带给人更加愉悦的享受。

2）更高的工作可靠性

随着发射机技术的不断改进，采用集成电路代替彼此独立的元件。内部结构更加简单，可靠性大大增强。

3）实现功能上的最大化

软件无线技术的实现，是在设备的硬件设施不变的前提下，搭载不同的软件系统。新型的发射机就利用了软件无线技术，从而实现不同的功能。如此，一方面有利于厂家的生产组织，另一方面可以提高发射机的自身性能。

4）双路音频的自动切换

将模拟音频和数字音频两种模式都接入到发射机中，能够应对系统功能较高的环境要求，从而实现音频功能在模拟与数字之间的自由切换。这样的设计，一方面不会在外部增设音频的应急切换器，另一方面能够提高发射机的稳定性，提高使用性能。

5）实现远程动态监控

在发射机中加入软件通信技术，能够实时监测发射机的运行状态及工作情况，同时，结合计算机信息技术，可以实现发射机的远程控制，并在故障诊断工作中发挥巨大的作用。

5 短波广播发射技术的发展前景

5.1 多媒体

实践证明，广播听众感兴趣的部分只是内容，而不是使用了什么样的广播技术。结合听众的意愿的和当今社会的发展状况可以得知，单纯的声音广播在未来不会有很大的发展前途，会逐渐转变为数字多媒体广播（DMB），以此满足社会中不同人群的不同需要。

5.2 数字化

在未来，随着社会和科学技术的发展，解决模拟广播的唯一途径就是转变为数字广播。广播机构进行数字化改造，能够实现节约功率和节约频谱的两大好处。并且，随着数字压缩技术的发展与进步，频谱的利用率会越来越高。

数字化应用在广播上的前景是好的，但是，应该认识到，数字化的发展是一个漫长的过程。想要目前广泛应用的模拟广播终止使用，还需要很长的时间。从世界范围看，欧洲计划在2015年完成DAB和DMB取代模拟广播的工作；而DRM成为广播的主流，至少需要15到20年的时间。而我国广电主管部门提出：要充分利用高新技术带来的成果，加快传统媒体向新兴媒体的改造与发展。2010年，我国广播影视取得很大进展，基本实现了由模拟信号向数字信号的转变，从而形成了功能多样、技术先进的广播影视数字化体系。

5.3 交互式服务

在未来，广播网络为了适应现代科技和网络技术的发展，将会和通信网络逐渐融合，使广播由单向式服务转变为交互式服务。如此一来，能够扩大广播的受众人群，满足更多听众的个性需求。

5.4 广播形式多样化

在未来，广播受众人群能够通过更多的途径获取服务、收听广播，例如：卫星广播、互联网广播、数字电视广播、数据广播等。形式的多样化，能够推动广播的不断发展。

5.5 接收设备先进化

数字化技术使得接收设备小型化、多制式，具有移动性。目前而言，卫星广播随身听已经可以做的和MP3一样大小，能够接收卫星广播，不受时间地点的限制。并且，对于你喜欢的节目，可以进行50个小时以上的存储。

伴随着经济的发展，汽车的数量逐渐增多，许多人的时间都是在汽车上度过的。未来的广播必须实现高质量的移动接收，通过节目内容和形式上的丰富，满足受众群体的需求。

未来会出现多种形式的数字广播，而模拟广播在市场上也依旧发挥着余热。这就要求数字接收设备在设计与制造时，充分考虑新旧两种不同的形式，使设备既能够接收原有的模拟广播，又能够接收数字广播。

6 结论

短波广播发射机在过去一直以模拟信号模式运行，为广播听众带来了精神上的愉悦。放眼未来，数字化形式将成为广播的主流，并且配合应用各种先进的科学技术。我们相信，短波广播在未来一定会再次发挥自身的独特魅力，为受众群体带来更加精彩的节目。

[1]张传明.浅析广播发射机的相关技术及发展趋势[J].中国新技术新产品，2013(18).

[2]孙英男.短波广播发射机高前级固态化实验[J].中国科技信息，2013(10).