中波廣播發(fā)送技術(shù)新動態(tài)研究

摘 要：中波廣播是現(xiàn)代傳媒一種重要的發(fā)送形式，自上世紀(jì)的二十年代開始，中波廣播就被廣泛地應(yīng)用到了各種傳播媒介中，為加快信息的傳遞做出了重要的貢獻(xiàn)。中波廣播的傳播途徑主要是地面的波繞射及電離層反射，這種形式的傳播方式具有信號穩(wěn)定性強(qiáng)、接收機(jī)成本低、易推廣普及等重要優(yōu)勢，因此在社會中的應(yīng)用非常廣泛。隨著社會的不斷發(fā)展進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)水平也有了巨大的改進(jìn)，中波廣播的發(fā)送技術(shù)也隨之不斷發(fā)展完善。本文就中波廣播發(fā)送技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)研究，以了解現(xiàn)在改項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展新形勢，從而不斷開拓創(chuàng)新、與時俱進(jìn)。

中波廣播是信息傳遞的一種方式，利用波長的頻率及長短來進(jìn)行信息交換，它是現(xiàn)代社會發(fā)展的重要發(fā)明，大大地方便了人們之間的信息交流，一般來講中波廣播采用的是調(diào)幅的方式，在不知不覺中將MW和AW頻率劃上了等號。但是由于中波傳輸受地波的影響較大，所以白天的時候一般較難收到中波電臺，而夜間廣播電視臺多是利用中波傳輸。為了提高中波廣播的傳輸效率，人們進(jìn)行了大量的探索和研究。

1 中波廣播發(fā)送技術(shù)的歷史演變

中波廣播是近現(xiàn)代文明的一項(xiàng)重要發(fā)明，對促進(jìn)人們的信息交流起到了重大的作用，隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，中波廣播發(fā)送的技術(shù)也在不斷完善，其發(fā)展過程主要分為三個階段。

1.1 真空電子管階段

上個世紀(jì)20年代，中波廣播發(fā)送的技術(shù)核心是真空電子管，這種工作方式屬于模擬調(diào)制形式，經(jīng)歷了各種調(diào)制的變化。由于其存在非線性及線性失真、整機(jī)效率低、易產(chǎn)生自激震蕩、壽命較短等問題，大大加重了中波廣播的維護(hù)成本。

1.2 脈寬調(diào)制技術(shù)階段

由于真空電子的弊端，70年代開始出現(xiàn)了脈寬調(diào)制技術(shù)，也被稱之為PWM技術(shù)，這種技術(shù)利用的是微處理器的數(shù)字輸出來對模擬的電路進(jìn)行控制的一種技術(shù)，它可以有效提高中波廣播的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，提升了中波廣播的傳輸效率，到目前為止很多的中波廣播站仍然在使用這種發(fā)送技術(shù)。

1.3 數(shù)字調(diào)制技術(shù)階段

到了九十年代，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)有了飛速的發(fā)展，數(shù)字調(diào)制方式的全固態(tài)發(fā)射機(jī)開始出現(xiàn)并很快得到了普及，這使中波廣播的調(diào)制方式和音頻處理技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的變化，開始從模擬調(diào)制向著數(shù)字調(diào)制的方向發(fā)展，并且數(shù)字調(diào)制技術(shù)具有穩(wěn)定性、效率性等優(yōu)勢，因此成為中波廣播發(fā)送的關(guān)鍵技術(shù)形式，到目前仍然是最受歡迎的中波廣播發(fā)送技術(shù)。

2 現(xiàn)代中波廣播發(fā)送技術(shù)中全固態(tài)發(fā)射機(jī)的概念及工作原理

全固態(tài)發(fā)射機(jī)就是指由幾十個或上千個固態(tài)發(fā)射模板組成的信息發(fā)送儀器，它使用先進(jìn)的由微波單片集成的電路和微波網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把多個微波功率器件、低噪音接收器等部件組合成全固態(tài)的發(fā)射模板或固態(tài)收發(fā)模板的發(fā)射機(jī)，來進(jìn)行信息傳遞。它主要包括了四個模塊：電源供電模塊、射頻功率模塊、音頻處理模塊和監(jiān)測控制模塊。

2.1 電源供電模塊

電源供電是為發(fā)送機(jī)提供電力能源的板塊，它的組成主要包括兩個方面，一是高壓的變壓器，二是低壓的變壓器，分別為發(fā)送機(jī)提供高壓電源和低壓電源，其作用的分配是：高壓電源是為射頻放大器和功率合成器的穩(wěn)定工作提供保證的；低壓電源是為各個功能模塊的正常運(yùn)行提供保證的。

2.2 射頻功率模塊

這一模塊的主要功能是合成有效的功率進(jìn)行輸出，并進(jìn)行數(shù)字幅度的調(diào)制，其構(gòu)成主要包括振蕩器、功率合成器、射頻方法器、帶通濾波器和阻礙匹配網(wǎng)絡(luò)等部件。它的作用過程是首先通過振蕩器產(chǎn)生發(fā)送所需要的射頻信號，然后再經(jīng)過放大器將產(chǎn)生的射頻信號放大到一定值進(jìn)行功放，這時射頻信號將會繼續(xù)放大，如此再通過功率合成器就可以將信號發(fā)送到帶通濾波器中了，最后再經(jīng)過了A/D轉(zhuǎn)換和輸出阻抗匹配后，信號就能夠有效地傳輸出來。

2.3 音頻處理模塊

音頻處理模塊主要指將音頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將音頻信號通過低通濾波、取樣、保持、量化及編碼這樣特定的順序形成一定的數(shù)字信號進(jìn)行傳輸。這樣可以有效地避免頻譜折疊問題的出現(xiàn)，音頻處理的基本過程可以具體的概括為：輸入的模擬信號首先要經(jīng)過帶通濾波器，去除信號中無關(guān)的頻率分量，然后再在模數(shù)轉(zhuǎn)換的時候?qū)敵龅哪M信號進(jìn)行取樣，取樣的量要保持與常量是在統(tǒng)一的時間，取樣后需要將信號進(jìn)行量化，把量化后的數(shù)值用二進(jìn)制的方式進(jìn)行編碼，最終就可以將音頻信號有效地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號以進(jìn)行輸出。

2.4 監(jiān)測控制模塊

這個模塊是一個反饋應(yīng)用系統(tǒng)，它主要由控制器、顯示屏、外接儀及開關(guān)等部件組成。它的功能是對中波發(fā)送機(jī)設(shè)備的運(yùn)行及操作情況進(jìn)行自動控制，以便及時找到運(yùn)行的故障并反饋給管理人員。管理人員根據(jù)反饋的信息及時查找修理，以保證中波廣播電臺能夠正常有效地運(yùn)行，從而使廣播發(fā)送過程得到有效的控制。

3 全固態(tài)發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵性技術(shù)

要想對中波廣播的發(fā)射機(jī)幅度進(jìn)行調(diào)制就需要開通一定數(shù)量的功率放大模塊，這個過程被稱為數(shù)字調(diào)幅，所以數(shù)字調(diào)幅是量化幅度調(diào)幅時將數(shù)字處理與幅度調(diào)幅融為一體的主要技術(shù)，也是全固態(tài)發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)字調(diào)幅的完成主要包括A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換、調(diào)制編碼、功率合成和濾波輸出幾個步驟。

經(jīng)過了A/D模數(shù)之間的有效轉(zhuǎn)換后，模擬式音頻信號就會有效地轉(zhuǎn)成為數(shù)字式信號，同時還將以二進(jìn)制的形式進(jìn)行序列編碼，而對各個發(fā)射功率的放大模塊的開關(guān)主要是通過調(diào)制編碼輸出的數(shù)字編碼信號來控制的。

4 現(xiàn)階段中波廣播發(fā)送技術(shù)的新動態(tài)

隨著科技水平的發(fā)展提高，中波廣播發(fā)送技術(shù)也在不斷革新，以提高發(fā)送效率，更好地適應(yīng)社會的需要。近年來，研究者們對中波廣播發(fā)送技術(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步的研究、探索，提出了很多的新技術(shù)，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

4.1 循環(huán)調(diào)制技術(shù)

這一技術(shù)的作用主要是使射頻模塊的部分功放單元按照一定的順序輪流工作，從而均勻分配功放單元產(chǎn)生的熱負(fù)荷，進(jìn)而提高功放效率，延長設(shè)備使用壽命。同時循環(huán)調(diào)制技術(shù)還能對功放系統(tǒng)存在的故障進(jìn)行自動化的檢測、替補(bǔ)與退出修復(fù)，從而使這個單元能夠自動地檢測出存在的故障，并及時退出發(fā)生故障單元，這樣就可以有效地保障中波廣播的發(fā)送機(jī)運(yùn)行是正常有效的。此外，循環(huán)調(diào)制技術(shù)還可以保證當(dāng)某一個個別單元發(fā)生問題的時候其他的部件的運(yùn)行都是正常、恒定的。

4.2 浮動載波技術(shù)

這一技術(shù)可以增加調(diào)幅廣播發(fā)送機(jī)的覆蓋強(qiáng)場，保證公眾的收聽效果的平穩(wěn)、安定，同時還能大大地降低發(fā)送機(jī)的能源消耗，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，是現(xiàn)代中波廣播發(fā)送技術(shù)研究的主要趨勢?，F(xiàn)在的數(shù)字循環(huán)調(diào)制發(fā)送機(jī)的輸出功率和調(diào)制度是由調(diào)制級的音頻和直流兩個參數(shù)所決定的，而直流的大小可以直接決定輸出載波功率的大小。所以若是載波電平直流系數(shù)小的時候進(jìn)行大幅度的調(diào)頻，就可能會出現(xiàn)負(fù)峰平頭現(xiàn)象，而我們通過一定的負(fù)峰檢測器來平穩(wěn)輸出電平直流電就可以有效控制載波功率的大小，從而大大降低發(fā)送機(jī)的耗能量。同時浮動載波技術(shù)還能夠保證在邊帶功率不變的條件下，實(shí)現(xiàn)載波功率呈線性形式增加。這主要是解決設(shè)定預(yù)載波的時候常會出現(xiàn)高調(diào)幅度的情況的措施，這樣的做法可以保證接收機(jī)的響度，從而減少載波功率的不必要浪費(fèi)，同時又可以保證調(diào)制度較大時載波邊帶的功率。所以運(yùn)用浮動載波技術(shù)能夠有效防止資源浪費(fèi)。

4.3 直接數(shù)字頻率合成技術(shù)

為了保證中波發(fā)射機(jī)輸出頻率的穩(wěn)定性和標(biāo)準(zhǔn)性，我們需要對發(fā)送的過程進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶徍?，以便能夠便利地更換頻率，所以頻率合成技術(shù)就成為全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)技術(shù)不斷提高的重要突破方向。目前我們研究的新方向是直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，這種技術(shù)把一塊溫補(bǔ)的晶體振蕩器作為基準(zhǔn)的頻率標(biāo)準(zhǔn)，而最終輸出的高精度的頻率信號是在經(jīng)過了倍頻電路的加工后再由DDS電路進(jìn)行直接的數(shù)字頻率合成過程來輸入信號的，同時還要將發(fā)送該頻率數(shù)的控制數(shù)字發(fā)送到DDS電路上，而DDS電路再通過發(fā)送頻率的控制數(shù)字來產(chǎn)生所需要的頻率。

4.4 數(shù)字音頻接口

數(shù)字音頻接口又被稱之為AES接口過EBU接口，它的主要功能是實(shí)現(xiàn)DAM數(shù)字音頻的有效廣播，也使DAM音頻反射機(jī)能夠有效承擔(dān)起傳統(tǒng)的音頻與數(shù)字的音頻雙重廣播的技術(shù)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)所遵守的是2007年頒布的GY/T225-2007技術(shù)規(guī)格要求。數(shù)字音頻接口與模擬音頻接口可以進(jìn)行特定的切換，這樣就可以將機(jī)器的模擬音頻輸入到接口上，再通過數(shù)字音頻的切換來實(shí)現(xiàn)音頻信號的廣播發(fā)送。

4.5 FPGA技術(shù)

FPGA現(xiàn)場可編程門陣列是當(dāng)前最為先進(jìn)的復(fù)雜數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)技術(shù)，主要由FPGA芯片和VHDL語言平臺兩個部分構(gòu)成，它可以對發(fā)射機(jī)的調(diào)制編碼進(jìn)行改造，并可以對編碼板、功率合成的母版和功放板等部位進(jìn)行完善，這樣就可以解決早期ROM芯片不足的問題。FPGA技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)數(shù)字調(diào)制，以先進(jìn)的數(shù)字邏輯生成技術(shù)為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。同時，F(xiàn)PGA技術(shù)還能夠有效克服電路復(fù)雜的缺點(diǎn)，可明顯降低設(shè)備的維護(hù)成本，有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和維護(hù)性。

4.6 計(jì)算機(jī)智能電子控制技術(shù)

智能電子控制技術(shù)的核心是計(jì)算機(jī)技術(shù)，它采用先進(jìn)的工業(yè)單片式的處理器，通過使用計(jì)算機(jī)智能技術(shù)來對來對中波廣播發(fā)送機(jī)的控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)及報(bào)警系統(tǒng)等功能進(jìn)行管理控制，以保證信息的發(fā)送能夠智能化、邏輯化，同時計(jì)算機(jī)智能電子控制技術(shù)還可以替代傳統(tǒng)的發(fā)送機(jī)中的復(fù)雜控制電路，通過采用LED觸摸系統(tǒng)來對電表進(jìn)行開與關(guān)的控制。同時，智能控制技術(shù)還可以使人機(jī)界面的對話和顯示狀態(tài)更加友好、便捷，在LCD觸摸屏幕上就可以進(jìn)行快速操作和控制，這有利于掌握各種數(shù)據(jù)及整體運(yùn)行狀態(tài)。

5 結(jié)語

中波廣播是信息傳輸?shù)囊环N，目前很多電臺都采用了中波廣播的信息發(fā)送技術(shù)，隨著科技的進(jìn)步，中波廣播發(fā)射的效率得到了很大提高。尤其是近來，數(shù)字電子廣播傳播技術(shù)發(fā)展更是飛速，全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的性能得到了進(jìn)一步提高，中波廣播發(fā)送技術(shù)越來越優(yōu)、越來越穩(wěn)定。在今后的發(fā)展過程中我們還需要不斷努力，積極研究新的、功能更好的發(fā)射技術(shù)，以有效地促進(jìn)中波廣播電臺的發(fā)展，為廣播事業(yè)的建設(shè)做出更大的貢獻(xiàn)。