浅谈中波广播发射机的技术发展

2016-11-30杨彬

科技传播 2016年24期

关键词：中波发射机载波

杨彬

内蒙古新闻出版广电局包头广播发射中心台，内蒙古包头 014010

浅谈中波广播发射机的技术发展

杨彬

内蒙古新闻出版广电局包头广播发射中心台，内蒙古包头 014010

随着科技的进步，越来越多的技术应用到了中波广播领域，提高了中波广播发射机的效率，多种先进技术的应用，促进了中波广播发射效率的提高。本文简要介绍了全固态中波广播发射系统的组成，通过对全固态中波广播发射系统的详细介绍，体现了中波广播发射机技术的重要性。

全固态；中波广播；发射系统

1 概述

一直以来，中波广播都是信息传播的重要途径，是广播电视领域中非常重要的组成部分。中波广播发射机的发展是调制方式逐步完善的过程。早期的发射机采用真空电子管进行调制，工作方式为模拟调制，因此发射机存在着固有的非线性和线性失真问题，所以很容易产生自激振荡问题，会导致整机效率非常低，同时真空电子管的使用寿命短，导致电台的维护成本高昂。后来随着技术的发展，中波发射机逐步采用晶体管和脉宽调制技术，线性和非线性失真得到了克服，同时也大幅度的提高了其他各项技术指标。然而使得中波广播的调制方式和音频处理真正发生飞跃性改变的是全固态发射机，全固态发射机能够被大家认可并且很快地得到了普及推广与它的调制方式密不可分，数字调制的转变是调制方式的重大变革，不仅大幅提升了整机的稳定性，而且改善了电声指标，还提高了整机效率等。

中波广播是指频率在300kHz～3MHz的无线电波，它是以地面波传播并辅以电离层反射波传输的传播方式，传输距离会随着发射功率的增加而增加。中波广播发射功率在向外辐射的过程中受到多径干扰的影响不大，信号传输的质量不会发生较大的变化，同时由于采用AM调制方式，解调方式比较简单，接收机容易制造和普及，因此中波广播一直是数十年来的重要广播覆盖手段。当前中波广播发射系统在广播行业方面仍占据着重要的位置。

2 中波发射机系统的组成

目前的中波发射机系统由电源系统、音频调制系统、射频系统、冷却系统和监控系统这5部分一起构成。

1）电源系统。电源系统通过整流模块把交流电源转化为不同电压值的直流电源，分别为发射机的音频调制系统、射频系统、监控系统提供动力电，并根据冷却系统需要来提供直流电源或者交流电源。

2）音频调制系统。在脉宽调制发射机中，输入的调制音频信号被转换为脉冲宽度信号，由功放系统对脉宽调制信号进行功率放大。通过低通滤波器后的大功率模拟音频电压就是被解调的脉宽调制脉冲信号，它提供了射频功率放大器的工作电源，对功放系统输出的RF电压进行调制实现幅度调制，得到调幅波信号。

在数字幅度调制发射机中，把控制射频输出功率的直流信号和经过音频处理器后的音频信号叠加，之后对一些必要的模拟量进行自动补偿成为连续变化的模拟信号，然后通过模/数变换器变成离散的二进制数字音频信号。数字音频信号被调制编码电路编码后对发射机功率进行控制，决定开启和关闭功放模块的数量，确定发射机输出功率的电平。

为了实现DRM数字音频广播，需要配备数字音频接口（AES/EBU音频接口），该接口技术遵循了2007年颁布实施的GY/T225-2007技术标准，该接口可以与原发射机音频接口相互切换作为调制信号的输入接口。同时为实现数字音频广播，结合数字频率合成DDS技术，改良后的音频调制系统也可以实现模拟和数字双重音频同步广播。

3）射频系统。信号源：频率合成技术在全固态中波机中得到了广泛的应用。它既能保证中波发射机输出频率的稳定度和准确度，又能适应更换频率的需要。温补晶体振荡器电路为DDS数字频率合成器提供基准频率，高精度的基准频率经倍频器电路倍频后作为DDS电路的参考输入频率，单片机和拨码预置电路确定了载波频率的控制字，频率控制字对应确定频率合成器输出的载波频率，通过改变拨码开关来产生相应的频率控制字选择合适的工作频率。

前级放大：要推动功率放大器的射频功率信号，信号源输出的载波信号必须被放大。一般的前级放大都被设计成高输入阻抗，低输出阻抗。为了保证射频功率放大器能够安全高效地工作，首先要提高系统的信噪比，可以通过减小分布电容Cs来提高信噪比，其次要减少外界干扰的相对影响，信号经过前级放大初步被放大了，外界干扰幅度相对减小。然后做到布局合理，以便于使用和调节，与主功率放大不同，前级放大是非调节式的，最后是阻抗转换和阻抗匹配的实现。

功率放大器：调制信号要想获得足够大的射频功率就必须经过功率放大器进行放大，然后才能被输送到功率合成器。当前大中功率发射机都采用循环调制编码技术，该技术可以使发射机机的RF功放系统的功放模块按照一定的顺序交替开启和关闭，使功放系统产生的热量可以平均分配给整个系统的每个模块，同时当个别功放模块产生故障时，循环调制电路具有自动检测功能，可以把故障模块检测出来，同时进行补码，把用空余模块替补故障模块。因此该技术的采用使功放系统的功放模块的利用率得到了提高，同时也延长了功放模块场效应管的使用寿命，而个别模块的故障也不会影响发射机整机的功率输出，对发射机的失真、噪音和频响等技术指标没有任何影响。为了节约发射机的能耗，且不影响接收机接收的音频信号质量和信号覆盖的范围，当前的调幅发射机一般都具有浮动载波技术，采用该技术发射台大幅度的降低了设备运行成本。因为数字循环调制发射机调制级的“音频+直流”参数决定了其输出功率和调制度的大小，其中输出载波功率的幅度由输入直流信号的幅度决定。当调制度大而载波功率较小时，会出现负峰削波现象，通过检测负峰输出电平来控制载波功率的电平幅度。浮动载波技术在确保不改变边带功率的条件下使载波功率随着调制度的变化进行线性变化，采用浮动载波时的边带功率要明显比不采用浮动载波时的大，因此采用浮动载波技术确保了当调制度较大时载波不会跌落，又保证了接收机的响度，减小了对收听不起作用的载波功率的浪费，可以说采用浮动载波技术能够降低大量的能耗。

功率合成器：功率合成器通过功率合成变压器将每个功放模块输出的射频电压叠加在一起，通过带通滤波器输出已调调幅波信号。功率合成变压器的初级是每个功放模块的输出线圈，次级是一跟铜棒穿过各功放模块输出线圈的磁芯来进行耦合。在次级完成总的RF信号的合成，合成后的RF信号馈送给输出网络的带通滤波器。

输出网络：输出网络的主要作用就是保证信号质量，滤除掉不需要的音频带外谐波和杂波成分，使已调波信号变成光滑的正玄波信号，实现发射机与天馈系统的阻抗匹配，当天馈线系统发生较大的变化导致输出网络与不能实现良好的匹配，将会导致发射机出现较大的驻波现象，必须对输出网络进行调整使天线驻波比在合适的范围内。

4）冷却系统。冷却系统是中波发射机不可缺少的组成部分，是发射机安全稳定运行的重要保障。中波发射机的冷却系统可分为：强迫式风冷系统和水冷体统，一般大功率的中波发射机采用水冷系统，中小功率的发射机采用强迫式风冷系统。风冷系统最好用空气进入排除通道和滤尘网，保证发射机内部的清洁，避免机器老化和其它故障产生。

5）监控系统。随着智能控制技术的发展，发射机广泛采用了以单片机电路为核心的智能控制电路，采用软、硬件结合的方法实现对发射机的显示、控制和故障报警进行监控，代替了传统的复杂硬件控制电路。用LCD触摸屏代替了原有的指针式仪表，使电流、电压、及故障可以直观的显示出来，LCD触摸屏能够观察机器的全部各种主要数据以及运行状态并且可以实现快速操作控制和界面状态显示以及提高界面对话的便捷程度。采用计算机网络技术，实现对发射机的远程监控，做到无人值守，远程监控的功能。