基于DRM 技術(shù)的短波調(diào)幅廣播發(fā)射系統(tǒng)數(shù)字化改造

高新星

（國(guó)家廣播電視總局2021 臺(tái)，黑龍江 齊齊哈爾161000）

1 概述

載波調(diào)制有多種方法，最常見(jiàn)的則是調(diào)幅。受多種因素限制，調(diào)制信號(hào)的強(qiáng)弱是不穩(wěn)定的，而且還會(huì)對(duì)載波信號(hào)的瞬時(shí)幅度造成一定的影響。這種影響是有規(guī)律的，通過(guò)對(duì)調(diào)制信號(hào)強(qiáng)弱情況的記錄分析，可以預(yù)見(jiàn)載波信號(hào)可能發(fā)生的變化。一般說(shuō)來(lái)，調(diào)制信號(hào)強(qiáng)，載波信號(hào)也會(huì)增強(qiáng)。介紹完調(diào)幅，則可以更好地理解調(diào)幅廣播，這是一種采用調(diào)幅手段制得的中短波。調(diào)幅廣播的應(yīng)用范圍十分廣泛，幾乎得到了各國(guó)的一致認(rèn)可，主要是因?yàn)檎{(diào)幅廣播耗費(fèi)成本較低，而且傳播的范圍很廣，傳播效果十分良好。但調(diào)幅廣播的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，那就是信號(hào)不穩(wěn)定，在傳播過(guò)程中很容易在外界干擾下被中斷。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的助推下，人們的生活水平日益提高，已經(jīng)不再滿足于信號(hào)不穩(wěn)定的廣播。因此，對(duì)短波調(diào)幅廣播發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行改造是很有必要的。同時(shí)在信息化時(shí)代下，信息技術(shù)已經(jīng)滲透到各領(lǐng)域中。促進(jìn)調(diào)幅廣播的數(shù)字化改造，是調(diào)幅廣播與時(shí)俱進(jìn)的必然要求。

2 基于DRM 技術(shù)的短波調(diào)幅廣播

DRM技術(shù)屬于數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)的一種，其融合了數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)，具有該技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)。數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)對(duì)9-10 赫茲的中短波進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)處理的中短波質(zhì)量較好，幾乎可以與調(diào)頻的立體聲供應(yīng)的質(zhì)量相媲美。DRM技術(shù)作為數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)的一種，也具備這種特點(diǎn)。此外，在此基礎(chǔ)上，DRM技術(shù)在其他方面的功能還得到了進(jìn)一步優(yōu)化。例如，傳統(tǒng)的調(diào)幅技術(shù)無(wú)法突破音頻流和數(shù)據(jù)流間的界限，在信號(hào)傳輸時(shí)，通常只能以單一的模式進(jìn)行。而應(yīng)用DRM技術(shù)的應(yīng)用則不需要顧慮這些問(wèn)題，甚至可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的多模式同時(shí)傳播。顯然，這極大地提高了信號(hào)傳播效率。這正是因?yàn)镈RM技術(shù)在正交流頻率下，采用了分復(fù)的調(diào)幅技術(shù)。也是與普通數(shù)字調(diào)幅廣播技術(shù)相比，DRM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。

3 調(diào)幅廣播發(fā)射系統(tǒng)數(shù)字化改造的理論分析

目前模擬廣播的發(fā)射系統(tǒng)組成十分復(fù)雜，由七個(gè)分支系統(tǒng)構(gòu)成，分別起著傳輸信號(hào)、供應(yīng)電力、監(jiān)控安保、消防等作用，每一個(gè)系統(tǒng)都不可或缺，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，是調(diào)幅廣播得以成功發(fā)射的基礎(chǔ)。在進(jìn)行發(fā)射系統(tǒng)數(shù)字化改造時(shí)，重點(diǎn)改造對(duì)象則是控制系統(tǒng)和發(fā)射機(jī)系統(tǒng)。這兩個(gè)系統(tǒng)在信號(hào)發(fā)射中占據(jù)著核心地位，而且存在著緊密的內(nèi)部聯(lián)系。接下來(lái)將圍繞這兩個(gè)系統(tǒng)的改造進(jìn)行詳細(xì)介紹，希望能為有關(guān)人士提供參考。

為了更便捷準(zhǔn)確地探究DRM數(shù)字調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)構(gòu)成，可以與模擬調(diào)幅發(fā)射機(jī)系統(tǒng)構(gòu)造進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)詳細(xì)的比較，可以發(fā)現(xiàn)兩者結(jié)構(gòu)存在很多相似的地方。尤其是系統(tǒng)的尾部射頻，幾乎是完全一致的結(jié)構(gòu)。而差異就存在于系統(tǒng)的前部分，主要是兩者在對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)，采用的方法和順序都有所不同。要利用DRM系統(tǒng)進(jìn)行大功率信號(hào)的調(diào)制，首先要清楚DRM調(diào)制信號(hào)的分類(lèi)。一般來(lái)說(shuō)可分為兩類(lèi)，即相位信號(hào)和包絡(luò)信號(hào)。在區(qū)分出調(diào)制信號(hào)類(lèi)型后，就要進(jìn)行下一步操作，不同信號(hào)的處理方法是有差異的。首先介紹包絡(luò)信號(hào)的處理過(guò)程，該信號(hào)的傳送目的地，是發(fā)射機(jī)承載音頻支路，在傳送環(huán)節(jié)，包絡(luò)信號(hào)被不斷放大。而相位信號(hào)的傳送目的地，則是承載高頻的支路。與包絡(luò)信號(hào)相同，在傳送過(guò)程中，相位信號(hào)也在逐漸放大。接下來(lái)，則進(jìn)入下一個(gè)流程，即將已經(jīng)被放大的信號(hào)傳送到混頻的電路，來(lái)使信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)變?yōu)榛祛l，這時(shí)候兩種信號(hào)的傳送路徑一致。在這一系列操作完成以后，信號(hào)已經(jīng)成為被放大的混頻信號(hào)。這些操作充分調(diào)用了發(fā)射機(jī)各個(gè)構(gòu)成部分的功能，而且不同設(shè)備協(xié)調(diào)配合，工作效率可觀。

經(jīng)過(guò)音頻支路的信號(hào)較多，發(fā)生意外狀況的概率也較大。在模擬調(diào)幅發(fā)射機(jī)中，常采用模擬技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題。結(jié)合到信號(hào)問(wèn)題的實(shí)際情況，偶爾也會(huì)用一些較為少見(jiàn)的技術(shù)，例如數(shù)字信號(hào)技術(shù)。這種處理方式效率更高，因此受到了廣泛關(guān)注，數(shù)字化改造也逐漸提上日程。但數(shù)字化改造并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作，涉及到難度較高的知識(shí)，為了確保數(shù)字化改造工作的順利有序，必須有科學(xué)的設(shè)計(jì)作為依據(jù)。DRM設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)較高，因此進(jìn)行這部分的加強(qiáng)設(shè)計(jì)是很有必要的。目前常見(jiàn)的DSB 模擬發(fā)射機(jī)，都具有兩條支路。這種設(shè)計(jì)是有原因的，在調(diào)制信號(hào)分類(lèi)不同時(shí)，例如音頻和射頻信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)，就可以在不同的支路進(jìn)行處理，以免頻率不同的信號(hào)混在同一支路里，彼此干擾影響，造成信號(hào)傳輸?shù)漠惓?。在接收到音頻信號(hào)時(shí)，對(duì)該信號(hào)的處理可分為三步完成。首先，借助音頻處理器部件，對(duì)接收到的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，一般來(lái)說(shuō)是做增大處理。接著，利用PSM控制器部件，轉(zhuǎn)變信號(hào)的模數(shù)，使音頻信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。最后，信號(hào)還要經(jīng)過(guò)一系列處理，被不斷矯正，這個(gè)過(guò)程主要是通過(guò)濾波完成的。在矯正大致完成后，信號(hào)被傳送到功率較大的控制器。功率器內(nèi)置PSM算法器，在接收到信號(hào)后，將自動(dòng)計(jì)算得出合適的功率模塊個(gè)數(shù)，并開(kāi)啟這部分功率模塊。信號(hào)在經(jīng)過(guò)功率模塊時(shí)，不斷經(jīng)受濾波處理，最后到達(dá)最后一級(jí)功率放大器，這時(shí)候得到的功率被稱(chēng)為高末平壓。頻率合成器的主要功能是生成射頻信號(hào)，這組信號(hào)也要經(jīng)過(guò)一系列處理，包括衰減器和各類(lèi)型的放大器。放大器有一定的順序，依次為寬頻帶、驅(qū)動(dòng)級(jí)以及末級(jí)放大器。射頻信號(hào)被逐漸放大，最終到達(dá)末級(jí)放大器的柵級(jí)。末級(jí)放大器還承擔(dān)著輸出調(diào)幅波的責(zé)任，調(diào)幅波被輸出網(wǎng)絡(luò)調(diào)整，最后以匹配度較高的狀態(tài)到達(dá)天線，并順利發(fā)射。

4 調(diào)幅廣播發(fā)射系統(tǒng)數(shù)字化改造的方法

4.1 對(duì)低通濾波器改造的方法

根據(jù)上面要求的改造方法，需要對(duì)調(diào)制器里的濾波器進(jìn)行調(diào)整。一般情況下，會(huì)選擇將其頻帶寬度的大小進(jìn)行調(diào)整，會(huì)把20Hz 往上調(diào)到40Hz 進(jìn)行工作，現(xiàn)在有的濾波器的通道需要和調(diào)制器的后半段的哪一個(gè)部分進(jìn)行調(diào)整，開(kāi)關(guān)頻率分量的濾除是不會(huì)收到一些直流的干擾的。此外，會(huì)有一些音頻信號(hào)一直傳送到射頻的墨跡上面，肯定會(huì)對(duì)應(yīng)在陽(yáng)極上面。

4.2 對(duì)音頻通道改造的方法

模擬發(fā)射系統(tǒng)在對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理之前，會(huì)首先根據(jù)信號(hào)的性質(zhì)，分為兩類(lèi)，即音頻信號(hào)和射頻信號(hào)，兩者在頻率等方面存在極大的差異，分開(kāi)處理能夠避免很多不必要的麻煩。接下來(lái)信號(hào)會(huì)被各種設(shè)備放大，放大到合適程度時(shí)，就被傳送進(jìn)高末級(jí)電子管。但要想數(shù)字廣播能夠順利工作，最重要的還是要嚴(yán)格把控新源的編碼環(huán)節(jié)，因?yàn)榧词咕幋a過(guò)程順利完成，調(diào)幅也可能在基帶信號(hào)的影響下和調(diào)相波。這是因?yàn)槿绻苯訉?duì)信號(hào)的頻率進(jìn)行處理，那么轉(zhuǎn)換效率是不太理想的。這時(shí)候可以采用分離副相的辦法，借助包絡(luò)負(fù)置的功能，來(lái)對(duì)大功率進(jìn)行條幅調(diào)相波處理。特別值得注意的是，在處理音頻信號(hào)時(shí)，必須要在實(shí)際操作之前，給信號(hào)加上數(shù)字DRM編碼和相關(guān)調(diào)制器，以保障后續(xù)操作的順利進(jìn)行。音頻在經(jīng)過(guò)恰當(dāng)?shù)奶幚碇螅€會(huì)再次經(jīng)過(guò)編碼處理器，進(jìn)行更加深入的編碼處理。同樣的，在編碼完成后，及時(shí)進(jìn)行副相分離，以進(jìn)入下一步處理環(huán)節(jié)。發(fā)射機(jī)的PSM控制單元主要對(duì)音頻模式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使之變?yōu)閿?shù)字類(lèi)型的信號(hào)。最后數(shù)字信號(hào)經(jīng)由合成器部件，接受最后一步的處理。上述內(nèi)容是對(duì)音頻信號(hào)通道的詳細(xì)改造方法，目的在于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的數(shù)字化，具有一定的的借鑒意義。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)基于DRM 技術(shù)的短波調(diào)幅廣播發(fā)射系統(tǒng)數(shù)字化的改造，調(diào)幅在保持其成本價(jià)格低廉的條件下，質(zhì)量有了很明顯的改進(jìn)。我們對(duì)其又進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)比對(duì)，顯示的相關(guān)數(shù)據(jù)表明它的一些指標(biāo)比如說(shuō)信噪比有了明顯的提高和進(jìn)步，甚至比預(yù)期的還要出色。短波的頻率極高信噪比會(huì)比較低。發(fā)射機(jī)在不到兩分鐘的調(diào)諧時(shí)間是充分滿足了指標(biāo)的要求的，而且它的運(yùn)行效率在整體上是滿足指標(biāo)的要求的，并且和設(shè)計(jì)要求的指標(biāo)是一致的。除此之外，自動(dòng)延時(shí)調(diào)整輸出頻率也同樣是完全滿足相關(guān)要求的指標(biāo)，傳送出來(lái)音質(zhì)效果也是非常的完美。