基于DRM 技術(shù)探討短波調(diào)幅廣播發(fā)射系統(tǒng)的數(shù)字化改造

王 琦

（國家新聞出版廣電總局564 臺，中國 北京 100000）

調(diào)幅是一種載波調(diào)制方式，一般來說，載波信號的瞬時幅度會受到調(diào)制信號的影響，其按照調(diào)制信號的規(guī)律性而發(fā)生變化。當(dāng)前世界上的絕大多數(shù)中波與短波的廣播都是用調(diào)幅的方式進行調(diào)制。調(diào)幅廣播在很長的一段時間內(nèi)都是全球各國基本的信息傳播手段，雖然其成本低、范圍廣但是傳輸質(zhì)量不佳、容易受到干擾，隨著社會的發(fā)展變化以及越來越不適應(yīng)當(dāng)前人們的需要。DRM 標(biāo)準(zhǔn)時根據(jù)DRM 組織提出來的以30MHz 以下的數(shù)字調(diào)幅廣播標(biāo)準(zhǔn)。通過數(shù)字音頻壓縮、數(shù)字通信以及信號處理的技術(shù)，能夠?qū)⒄{(diào)幅廣播的優(yōu)點很好的保留下來，同時能夠顯著提升其傳輸質(zhì)量，同時還能夠提供文本、圖像以及數(shù)據(jù)等增值信息的服務(wù)，能夠很好的適應(yīng)社會發(fā)展的需求。

1 DRM 數(shù)字調(diào)幅廣播

DRM 數(shù)字官博調(diào)幅技術(shù)是指基于原來的中波和短波的頻段中，占用9kHz 或者是10kHz 的寬帶，其質(zhì)量能夠與調(diào)頻立體聲的相接近，這樣的數(shù)字廣播技術(shù)成為數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)。DRM 就是數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)，因此其滿足上述的基本技術(shù)，但是DRM 系統(tǒng)具有自身獨特的優(yōu)勢：DRM 系統(tǒng)能夠使用正交頻分復(fù)用的調(diào)制方式，也就是OFDM 調(diào)制方式、能夠適用于多種不同寬帶傳輸方式、多種傳輸模式、能夠傳送音頻、文本以及數(shù)據(jù)等。一個DRM 系統(tǒng)前端結(jié)構(gòu)包含兩類輸入信號：分別是已經(jīng)進行過編碼的音頻與數(shù)據(jù)，在主業(yè)務(wù)復(fù)用器上形成信道；以及沒有經(jīng)過主業(yè)務(wù)復(fù)用器而形成信道。

2 基于DRM 的數(shù)字化改造

2.1 基于DRM 的數(shù)字化改造理論分析

在模擬廣播發(fā)射系統(tǒng)中主要包含有電力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、發(fā)射機系統(tǒng)、監(jiān)控和消防系統(tǒng)、節(jié)目傳輸系統(tǒng)等。但是實施數(shù)字化改造過程中，主要涉及到的就是控制系統(tǒng)與發(fā)射機系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)與發(fā)射機系統(tǒng)的末端射頻的放大部分基本上一致的，但是前段的音頻信號的輸入與處理環(huán)節(jié)有著很大的區(qū)別。

利用模擬調(diào)幅廣播發(fā)射機對大功率的DRM 信號進行調(diào)制時，首先需要將DRM 大設(shè)計中輸出的調(diào)制信號進行分類，分成相位信號與包絡(luò)信號。首先將包絡(luò)信號送往發(fā)射機的音頻之路進行放大處理，相位信號則送到高頻之路實施高功率放大，隨后將放大的兩種信號送入混頻電路中進行相關(guān)處理，實現(xiàn)對DRM 信號功率的調(diào)制和放大。

模擬調(diào)幅發(fā)射機的音頻之路的信號處理使用傳統(tǒng)的方式應(yīng)當(dāng)是通過模擬技術(shù)或者是數(shù)字信號處理技術(shù)而實現(xiàn)的，如果不實施針對性的改造設(shè)計，要實現(xiàn)DRM 標(biāo)準(zhǔn)非常困難。一般的DSB 雙邊帶模擬廣播發(fā)射機上有兩條通道，射頻與音頻在到達高末管之前互相不發(fā)生作用，在高末管上進行合成與調(diào)幅。模擬音頻信號送到之后，首先實施強度控制，然后將信號送到PSM 控制器當(dāng)中，將音頻信號轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號，通過濾波、抽樣校正等程序?qū)⑿盘査徒o功率控制器；再由功率控制器計算出功率模塊的數(shù)量，光纜會發(fā)出開啟或則是關(guān)閉的命令，并通過低通濾波形成高末屏壓。頻率合成器會產(chǎn)生射頻信號，首先經(jīng)過衰減器，然后是寬頻帶放大器、驅(qū)動級放大器，最后將射頻信號送至末級放大器柵極，其輸出的調(diào)幅波通過網(wǎng)絡(luò)的調(diào)諧以及阻抗匹配之后就送入天線實施發(fā)射。與模擬廣播的不同在于DRM 數(shù)字廣播發(fā)送給發(fā)射機的音頻信號時通過數(shù)字化處理的，因此在發(fā)射機以及其他控制單元也需要進行相關(guān)軟件和硬件的改造。

2.2 基于DRM 的數(shù)字化改造方案

本次實施改造的使用是以瑞士公司生產(chǎn)的500kW 的短波發(fā)射機系統(tǒng)，其使用大型電子管非線性調(diào)制，音頻與射頻的通路是分開的，主要技術(shù)就是對模擬非線性的發(fā)射機進行改造。原發(fā)射機的輸入信號有兩種：分別是I/Q 信號和調(diào)相的射頻信號。前者用于音頻通路，控制系統(tǒng)獲取I/Q 信號之后對幅度信息進行計算，額按后對PSM 模塊實施控制，根據(jù)幅度的大小控制開關(guān)模塊，獲得相應(yīng)的信號，送至高末級電子管放大器評級；而后者信號會發(fā)射至寬帶放大器，送至高末級電子管的柵極。

2.3 基于DRM 的數(shù)字化改造實施

2.3.1 低通濾波器的改造

根據(jù)方案，需要對PSM 調(diào)制器當(dāng)中濾波器的頻帶寬度進行調(diào)整，由20kHz 調(diào)整為40kHz?，F(xiàn)有的的PSM 通道濾波器接與調(diào)制器的后部分，將進行PSM 調(diào)制的開關(guān)頻率分量濾除，是沒有干擾的直流以及音頻信號送到射頻末級的對應(yīng)陽極上。

2.3.2 音頻通路的改造

模擬調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)實施信號處理主要是將信號分成音頻與射頻兩種，隨后放大、通過高末級電子管實施調(diào)幅。實現(xiàn)數(shù)字廣播運行的關(guān)鍵就是實時信源編碼，完成之后的基帶信號導(dǎo)致調(diào)幅調(diào)相波。直接進行信號頻率的轉(zhuǎn)換效率非常低，所以需要使用分離幅相的方式，最后通過包絡(luò)復(fù)置實現(xiàn)大功率調(diào)幅調(diào)相波。音頻通路首先增加數(shù)字DRM編碼以及調(diào)制器，在增加對應(yīng)的設(shè)備之后音頻信號會通過編碼處理以及幅相分離，然后對發(fā)送給發(fā)射機的PSM 控制單元以及合成器。

2.3.3 控制單元的改造

控制單元的改造主要是硬件控制單元的芯片改造以及軟件的升級，主要包括對PSM 控制系統(tǒng)、馬達以及順序控制系統(tǒng)進行改造。首先是PSM 控制系統(tǒng)：升級計算單元，增加I/Q 信號的取模算法，并將信號的幅度計算出來，將自檢單元改造升級，添加編碼器以及調(diào)制器的檢測功能；馬達控制系統(tǒng)：在調(diào)整低通濾波器的過程中增加電控開；順序控制系統(tǒng)：將數(shù)據(jù)采集單元設(shè)計，在DRM 模式下，控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集工作與以往不一樣，項目和容量都有了較大的變化，充分?jǐn)U展新的數(shù)據(jù)單元的容量與性能，使其能夠給予控制單元的要求進行數(shù)據(jù)的選擇與發(fā)射，將控制器的單元更新，添加在DRM 模式下工作的順序、命令和控制流程等，讓發(fā)射機系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，將表值信號單元擴展更新。

3 結(jié)束語

在實施數(shù)字化改造之后對其進行實驗和驗證，相關(guān)數(shù)據(jù)顯：首先，信噪比的指標(biāo)與預(yù)期值相一致，只有在短波頻率非常高的頻段，信噪比才會較低；發(fā)射機的整體運行效率滿足指標(biāo)；調(diào)諧時間均不超過兩分鐘，與設(shè)計指標(biāo)一致；此外，自動延時調(diào)整、輸出頻率均滿足相關(guān)指標(biāo)。傳送的音質(zhì)非常清晰，證明改造是成功的。

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