500kW 发射机音频处理器工作原理和特性简介

2014-12-23高俊鹏

科技视界 2014年6期

高俊鹏

(国家广电总局五九四台，陕西咸阳 712000)

0 引言

音频处理器就是广播传输系统环节中关键设备之一，它对播音质量的影响起了一定举足轻重的作用。广播发射机的三大技术指标以及音频光信号在传输过程中的噪音和衰耗问题，使得合理使用音频处理器显得尤为重要。下面就从9200 音频处理器的工作原理和特性进行分析。

1 9200 音频处理器工作原理

首先将输入信号经高、低通滤波器滤波后，再送往一选通(脉冲)AGC 电路以得到稳定的驱动电平，AGC 输出经分频段均衡器分别对输入的高、中、低频段信号进行均衡；再送往五频段限幅器压缩，通过对大信号的限幅压缩，减小大小信号间的差异，即通过减少声音的动态范围来增加声音信号密度，提高发射机的平均调幅度，达到提高响度的效果；再送往削波器对超起限电平信号进行削波，削波处理后的信号经多频段低通滤波器以滤除削波失真，接着信号被送往过冲补偿器进行失真补偿，最后信号送到输出均衡器进行进一步均衡后输出，经D/A 转化后可变为模拟输出，有数字AES/EBU 口输出。具体处理的结构框见图1。

图1 9200 音频处理器结构示意图

1.1 9200 音频处理器性能特点

从技术工程上讲，就是在节目信号传输过程中，将人耳可听的频率范围划分几个频段，又分别对各个频段加以压缩或限制，这就称为多频段压缩器。在防止它被过度调制的同时，又要保证获得最好的信噪比和音频带宽。9200 音频处理器可控制增益，控制范围达25dB；可提供稳定的节目源电平，防止发射机过调打火或调幅度不足；在不产生可听见的负面影响下，能够增加声音的密度和响度，提高发射机的平均调幅度；能够通过节目的均衡调整，使收听效果不至于产生常见的高、低频衰落现象，更符合人耳的收听习惯；可根据需要，适当控制发射机的带宽。总之对音频进行处理的主要目的，是在符合峰值调制的限制范围内，尽量增加主观感觉的响度效果体现。

1.2 9200 音频处理器上机前的设置

使用前的参数设置及其调节主要包括：高、低通滤波器的频段设置；高频均衡中的预加重设置，数字输入电平校准及模拟输出电平调节；检验调幅发射机在调制限度允许的输入范围内是否有过调或瞬时抖动现象；校正发射机的方波与高频均衡响应等。

在高、低通滤波器的频段设置时，高通滤波器的截止频率设为50Hz，在低通滤波器中的截止频率取8kHz；预加重时间常数选50μs；在校准数字输入确保处理器的预置在其可取的范围内运行，通过观察面板的AGC 增益衰减表并调节参考电平，以达到需求的平均AGC 电平。各处理器的输入参考电平设置在-10～-20dB 且各不相同；在调节模拟输出电平时，按照选用的模拟输出口调节面板对应的调节螺丝，观察示波器显示的射频包络，按厂家推荐，借助其内部发生器产生的400Hz 测试用单音频给定电平，并调整螺丝使发射机的负向峰值调制度达90%。在调制限度允许的输入范围内检验调幅发射机是否有过调或瞬时抖动现象，若有此现象，在发射机的模拟输入两端各串一个300Ω/-5%、1/4W 的碳质电阻后，过调及瞬时抖动现象都能得到较好的控制。

发射机的均衡调节是对3 个输出均衡的调节，3 个输出均衡是相互的并可同时运行。对输出均衡器的调节包话：低频增益调节(决定输出均衡器在倾斜均衡段最大低频校正量)、倾斜均衡段的低频频点调节(决定输出均衡器在倾斜段响应开始上升大约+3dB 的频点)、高频延时点调节(决定输出均衡器在补偿发射机及天线系统等引起的不恒定延时，开始相位补偿的延时均衡段频率)、高频储放频率调节(决定对输出均衡器在储放均衡段开始进行高频响应的滚降频率，以补偿发射机和天线系统的过调响应)。

调节低频增益时，借助其内置的方波发生器产生一定电平的125Hz 方波信号进行调节。首先，设置低频增益参数，使低频提升量最大(以使响应最接近直接耦合的效果，并可充分运用方波响应)，然后逐步降低。最后调节参数可在获得最好响应的小信号与大信号间取折衷值，并要求确保参数设置使发射机获得最高的平均调制度，而不会产生可听见的失真。

高频延时频率调节与高频储放频率调节是相互影响的，借助其内置方波发生器产生的1kHz 的方波做一般性调节，直到改送广播节目信号时的瞬时扰动减少到最低限度。

2 9200 音频处理器数字I/O 板工作特性

2.1 数字输入接收器和采样率转换

数字输入接收器（位于数字I/O 选择板上）采用AES/EBU 的接口格式（AES3-1992）接收数字音频信号。接收器和采样率转换器结合在一起可以接收采样速率范围在在25KHZ 到55KHZ 的数字音频信号，除此之外，它可以以32KHZ、44.1KHZ 和48KHZ 的采样率对信号进行采样。AES 接收器解码接收到的音频信号并送到采样率转换器，采样率转换器按照32KHZ、9200-D 的采样率对输入信号进行采样。通过一个同步串型接口，采样率转换器把一个以32KHZ 速率采样后的音频信号送给DSP 芯片处理。

不同的数字输入信号通过一个1：1 的脉冲互感器（T600）被接收到，T600 的跨绕线电容很低，为高频信号提供了一个高隔离度的接口模式，IC600 是一个专门用于AES/EBU 数字音频接收的集成电路，它包含一个锁相环路，可以恢复时钟和包含在AES/EBU 中的同步信息，一个施密特触发器在输入端提供一个延迟的50mv 电压可以消除噪音，AES/EBU 的输入端电阻为R600，阻值为110 欧。

IC600 的2、6 和27 管脚是一个输出锁存器，为AES/EBU 提供状态信息。在锁存器上的信息通过三态数据缓冲器IC601 提供给了Z-180 的数据总线，STATSEL 信号从IC609 的12 管脚被应用于IC600 的16 脚，当状态选择信号是高电平，IC600 的2、6 和27 脚包含了通道状态位的信息，当STATSEL 是低电平，IC600 的2、6 和27 脚包含了输入采样率和一些错误信息。Z-180 读取这些信息以决定是否是一个有效的AES/EBU 信号，以及是否就是目前的采样率。通道选择信号被用来选择通道A 或通道B 状态位是否是IC600 所存器中的信息。当状态选择信号是低电平，通道A 可用，反之，当状态位是高，通道B 可用。

MCK 的时钟输出位于AES 接收芯片的19 脚，是输入端接收信号采样率的256 倍。当输出采样率与输入相等并同步时，这个信号用来驱动AES/EBU 发射器的输出。

SRC 的芯片MSDLY-I，BKPOL-I 和TRGLR-I 管脚可以对AES/EBU 接收芯片的接口进行配置，SRC 的1 号脚与高电平相连，可以减少芯片组的时延大概700 微妙，而不是3MS，但是采样率方面会有变化，如果SRC 的28 脚为高，则SRC 采样率的变化会变慢，而此所导致的结果减少了采样率的抖动。

2.2 数字采样率转换和输出

一个输出采样率转换芯片（位于数字输出选择板）可以将32KHZ、9200-D 的系统采样率转换为标准的32KHZ、44.1KHZ 或48KHZ 的采样率。一个数字音周发射芯片可以对AES/EBU 接口格式的数字音周信号进行编码，一个同步串行接口被用作所以的内部芯片通讯。

由DSP IC707 的SAI 输出端口SDO0(PIN 47)输出的处理后的数字信号被异步采样率转换芯片IC615 的3 脚接收，由系统时钟电路提供的2.048MHZ 位时钟信号提供给末级的DSP 和SRC 芯片。IC707 芯片通过它的50 脚接收一个32KHz 的时钟，用来设置单字向双字转换的时间。SRC 在它的6 脚接收一个32KHZ 的时钟信号，这个时钟信号被SRC 用作描述两个通道的采样率，DSP 的输出采样可以确保SRC使用的采样率与模拟输入的采样率是同步的。

晶振Y602 通过其2 号脚为SRC 提供了一个16.384MHZ 的主时钟，此主时钟频率允许SRC 的输出采样率在30KHZ 到50KHZ 之间。SRC 的13 脚是一个低电平有效的复位信号，此信号来自于复用器IC610，由Z180 通过IC609 的2 脚或IC605-D 的8 脚控制。

SRC 芯片的MSDLY-I BKPOL-I 和TRGLR-I 管脚可以对末端DSP 芯片IC707 的接口芯片进行配置。SRC 的1 脚是高电平时，可以使芯片的延时降低到700 微妙，而不是以前的3 毫秒，但需要在采样率方面做出损失，28 脚为高电平时，可以解决采样率的变化和抖动的问题。