数字中波广播发射系统发展状况及探讨

2018-04-18山西省新闻出版广电局晋城中波转播台司继文

电子世界 2018年21期

山西省新闻出版广电局晋城中波转播台司继文

广播诞生时间较早，在一段时间内在人们生活中占据着重要地位。在其相关技术的持续发展和完善当中，一些功率和工作效率更大的设备得到应用，在广播发射领域，高敏半导体器件、大规模集成电路和数字处理技术等得到广泛应用，其中中波广播发射技术的应用也得到了重大发展。与传统的广播方式相比较，中波发射具有更加明显的优势。但随着科技的发展，互联网和电视得到普及，中波发射也面临着挑战，一些中波台存在着严重的生产危机。本文主要对数字中波广播发射系统的发展状况进行分析探究，寻找其能够健康发展的途径。

中波广播发射的成本低、信号覆盖广、发射波长较长，这些都是该项技术的应用优势，在广播事业发展中发挥着积极作用。但在电视和互联网的发展普及过程中，中波发射技术受到了强力冲击。并且由于中波发射信号在电磁波干扰下，很容易受到不良影响降低广播的播放效果，因此加强对其研究是极为重要的。

1 数字中波发射技术的发展历程

1.1 发展历程

在上世纪的90年代中期，美国开始对高清广播系统和IBOC项目进行研究，对数字广播技术的大力研究取得良好成效，在2002年诞生了IBOC数字发射系统，该发射系统使用的技术标准也得到了国际电联认可。欧洲对数字权限管理技术在中波发射中应用的研究，是在1989年提出的，在深入研究中，到2004年在中波、长波以及短波发射中已广泛应用DRM技术。随着这项技术的普及，印度和俄罗斯在中波发射中取得了行业标准成就。我国主要采用DRM系统，在其发射机上加设适配器板和数字基带编码调制器，可以实现模拟广播和数字广播。

1.2 发展现状

首先是我国国内的情况，当前我国很多人对中波广播持消极态度，其原因在于中波广播发射会受到电磁波干扰，中波波段节目音质效果也会变差，致使观众的收听效果大打折扣，而不再青睐中波波段的节目。虽然对中波广播发射技术进行了研究和改造，采用了窄波段接收和加重音频的方式来改善效果，然而并没有达到理想目标。因此中波广播的继续发展，并不能单靠调频方法实现，而要考虑到当前社会会产生很大的电磁干扰，需要进一步加强其抗干扰性能才能满足观众需求。

其次，中波广播发射在国外的处境更加困难，以加拿大为例，其中波电台基本消失，德国等技术先进国家也开始对其失去信心。这种悲观处境，与中波信号较弱、易受磁场干扰的特性相关，难以实现高质量的收听效果，因此逐渐失去客户和效益。目前在一些中东地区，因受干扰小，因此收听效果良好而被广泛应用。

2 中波广播发射系统基本组成

中波广播的传播方式是以地面波绕射为主，并以电离层的反射波传输为辅，其采用的发射机功率直接影响其传输距离，具体是正比关系。在中波波段信号传输过程中，受多径干扰的影响小，因此其信号较为稳定。并且由于其调节简单、成本低，因此应用比较广泛。在20世纪中波发射机的发展迅速，功率效应管从真空电子管到晶体管发展，电路结构也实现了从分立元件模块到集成电路的转变，监控方式也实现了计算机管理和远程监测。中波广播发射机的组成与其它发射机一致，主要包含了射频系统、音频调制系统、控制监测系统以及电源供电和冷却系统。具体组成情况如下：

2.1 射频系统

中波广播发射机中的主体部分就是射频系统，主要进行中波信号发射，其构成包括了激励信号源、功率扩大器和功率合成器等，各部分之间紧密联系并相互促进，其具体负责的内容不同，但共同作用将中波信号放大传播，以实现良好的收听效果。其中激励信号源主要产生本机载频，并负责自动切换载频激励信号；驱动前级则负责放大激励源输出载频信号，以推动功率放大器射频功率信号来保证其安全高效运行；而功率合成器主要负责合成射频功率信号，并输出发射机调幅波的射频功率。

2.2 音频系统

数字调制发射机中，音频系统主要包括三个主要部分，即音频处理器、转换器和调制编码器。音频处理器可以将音频信号上叠加直流信号，此处直流信号为控制射频输出功率的，然后自动补偿一些必要的模拟量；转换器则负责将模拟信号转换为离散数字信号；调制编码器将转换器处理产生的二进制数字音频信号，进一步转换为二进制码的控制信号，以确定射频功率的大模块开启个数，以及准确确定射频输出功率电平的大小。

2.3 控制系统

控制系统的组成和作用比较简单，主要进行中波广播发射机的监测和控制，其内容包括对开关机程序的过程控制、对电路的检测保护，分析其中存在的故障类型，并采用合理方法解决；通过门连锁和放电棒，实现对人身安全的保护。因此，控制系统对发射机的正常运行有一定影响，是维持其正常运行的基础，从而保证中波广播信号顺利发射。

2.4 计算机系统和供电系统

在信息技术发展中，数字发射机中开始应用计算机系统进行管控，根据实际要求建构起计算机系统，可以实现对中波广播发射的实时监测，通过远程控制和网络控制，来实现智能化发展。

供电系统则主要根据发射中各项要求，在其中配备高压和低压整流电源，以及散热冷却系统，以有效防止其中出现设备过热问题，从而确保发射机运行具备稳定的电源和电压，可顺利、安全进行信号发射。

3 数字中波广发发射优势

相对于传统中波发射系统来说，数字中波发射系统具有明显优势，其受信号和噪声干扰小、音质好、传输可靠性高、发射效率高、处理运输快等，并且在信息技术迅速发展的今天，可以利用互联网技术和信息技术实现良好的资源共享。

数字中波广播发射系统操作简便，播出音频的速度较快，并且可以利用控制监测系统及时获知其工作状态和故障问题，因此维修保养也比较方便，极大地降低了工作人员工作压力。且由于其采用了变压器功率合成技术，因此较之传统发射机需要的工作电压更小，在很大程度上降低了其故障几率，加大了运行的安全度，并且这一特点可节省大量电能。因其稳定性良好、工作效率高，可获得良好的经济效益。

4 数字中波发射面临的发展困境

虽然数字中波发射具备低成本、覆盖广等优点，但其中也存在一些应用缺陷。其显著缺陷就是容易受到电磁波的干扰，在这种干扰下信号会减弱、广播接收质量下降、音质变差，会严重影响到观众的收听体验，是不符合当代观众的收听要求的。并且这种发射技术未实现广播同步，因此其效率较低。而在电视和互联网发展中，中波广播受到了更大的冲击，面临着严峻的发展困境。

一些中波广播运营商为获得生存机会，进行了积极改进，采用调频播放节目形式来提高服务效果，但其盈利效果有待考证。而世界范围内很多国家和地区都逐渐失去对中波发射的信息，发展较好的地区为中东和非洲地区，而德国和加拿大等都开始关闭中波广播服务。

在中波发射发展早期阶段，采用电子管发射机等，设备大、效率低、信号差、成本高，经过技术发展和不断完善，解决了部分问题，但仍然存在不足之处。近年来，PSM、DAW等新型中波广播发射机得到应用，有效降低恶劣成本，也改善了信号和音质，并提高了效率，但其自身存在的问题仍然不利于其进一步发展。

5 数字中波广播发射应用发展前景

随着社会不断进步和发展，人们的生活水平不算提高，对精神文明的追求更加注重，人们对广播电台的业务要求更高，不仅对普通节目有收听需求，还扩展到了交通状况、天气预报和股票行情等信息需求，同时也不再满足于简单的音频信息，而加大了对图片和视频的需求。在这样的情况下，车载广播发展良好，随着技术的不断革新，收音机和车载广播具有良好的发展前景，而音质水平的提高，也会为其迎来良好的发展机遇。在数字中波广播发射中涌现出的新技术有以下几种：

第一是循环调制技术，这种技术可以实现射频中功放单元的有序运行，均匀分配其中的热负荷，进而提高工作效率、延长设备使用寿命。该技术应用过程中，还可以自动检测功放单元中存在的故障问题，并进行替补和退出，使其长期保持安全稳定运行。同时，在单个单元发生问题的情况下，也不会影响到发射机的各项指标稳定性；第二，浮动载波技术，在调幅广播发射机的覆盖强、收听效果良好的情况下应用，对解决能耗问题有积极意义。调制级中的音频和直流采纳数，对发射机的输出功率有决定性作用，其中直流会决定输出的载波功率，载波电平较小时，会出现负峰平头，对其有效控制可使用负峰检测器的输出电平进行；第三是智能控制技术，该项技术应用合理的智能控制系统实现良好的控制效果，该系统的组成核心为单片处理器，可以实现对发射机的显示和控制，实现控制方式智能化，取代了传统的繁杂控制电路，传统的指针电表知识和开关也由LCD触摸系统取代。实现了更便捷的人机对话、界面显示，可以对设备的运行状态和数据更直观进行监测和控制。

在中波广播发射发展中，注意对计算机的接口设置，采用科学的计算机控制手段和检测防范，在发射机方面应用具体遥控和对应遥测行为进行科学、系统的检查和操作，在此基础上建设中波广播电台专用网络会提高其应用效率。此外要注意重视起计算机通信操作环节，在自动化实现方面要配备好相关设备，实现无人值班和留守，确保系统的自动运行良好，从而降低成本。