調頻同步廣播原理及關鍵技術運用

楊宏偉

【摘要】當前，我國已全面進入信息時代，對信息傳輸提出了更高的要求。調頻傳輸是一種聲音通信系統(tǒng)。通過調頻傳輸，人們可以獲得大量的信息，因為其具有良好的音質和便捷性。很受觀眾的歡迎，尤其是老年人。然而，在傳統(tǒng)的傳輸技術中，由調頻廣播傳輸延伸形式的特殊性，其信號容易受到各種因素的影響。因此，本文闡述了調頻同步廣播在調頻廣播中的基本原理以及主要技術，明晰了影響調頻廣播覆蓋率的主要因素，并就同步網的實現(xiàn)需要注意的問題進行探討，以期為調頻同步廣播實現(xiàn)區(qū)域化覆蓋提供參考。

【關鍵詞】調頻同步廣播;自動同步技術;數(shù)字調頻激勵器

中圖分類號：TN94? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2020.21.010

隨著審美和聽覺吸引力的提高，對調頻廣播節(jié)目的需求也隨之增加。一方面，廣播行業(yè)采取了增加節(jié)目數(shù)量的方式來滿足觀眾的需求，但另一個問題是日益狹窄的即時頻率來源已不能滿足人們的需求。如何充分利用頻率源已經引起了業(yè)界的關注。此外，隨著交通的不斷發(fā)展，特別是高速公路的快速發(fā)展和城市高樓林立，人們對交通信息和其他移動廣播節(jié)目的接收有了更高的要求。目前，調頻傳輸同步技術已成為最重要的傳輸形式，是各領域解決同頻干擾的重要技術解決方案。因此，探討調頻同步廣播的原理及關鍵技術的實現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實意義。

1. 調頻同步廣播系統(tǒng)概述

1.1 調頻同步廣播系統(tǒng)原理

調頻同步廣播是指共享同一頻率，同時播出同一套節(jié)目，這樣大大降低了頻率源的成本，從而擴大了傳輸覆蓋范圍。傳輸同步調頻技術已成為最重要的傳輸形式，是解決同頻干擾的重要技術方案。調頻同步傳輸技術框圖如圖1所示。

圖1 調頻同步廣播原理圖

1.2 調頻同步廣播的主要優(yōu)點

（1）為了實現(xiàn)無線電波的均衡合理覆蓋，提高傳輸覆蓋率，可以在過載區(qū)域使用一些低功率發(fā)射機實現(xiàn)均衡覆蓋。根據(jù)覆蓋區(qū)域的建筑、面積和場地，可形成覆蓋網絡。

（2）調頻同步傳輸不會影響當?shù)仉姶怒h(huán)境。由于每個發(fā)射機的有效輻射非常小，可以使用現(xiàn)場可用的最小功率來保證聽力質量，而且不會受到過量磁場的影響，對電磁環(huán)境造成損害。

（3）調頻同步廣播技術可以完全覆蓋數(shù)百公里的高速公路，使觀眾可以不改變頻率地收聽節(jié)目。

（4）施工成本低，工作相對可靠。使用一個小型傳輸設備的成本是一個單一的高功率發(fā)射機的一個零頭。因為在同一時間有很多臺在使用，如果一個臺出現(xiàn)故障，只會影響一個局部地區(qū)。

2. 數(shù)字調頻同廣播技術的應用

調頻同步廣播需要多個發(fā)電機以相同的頻率廣播同一節(jié)目。由于不同的站有不同的傳輸線，即使所有的站都采用一條傳輸線，也會有時間延遲或其他參數(shù)的變化，而且每個傳輸?shù)臅r延都是不同的，所以如何解決時間同步問題是一個難題。世界各國的相關學者對此進行了深入的研究，開發(fā)了先進的設備以保證調頻同步廣播的同頻同調系統(tǒng)。

2.1 數(shù)字音頻同步

因為不同的發(fā)射臺不能完全保證在相同的地理位置。因此，音頻信號在道路傳輸中的延遲是不同的，這使得音頻信號在廣播站的相位廣播也不同：為了解決信號傳輸過程中的延遲問題，需要同步編輯。通過這種方式，譯碼技術實現(xiàn)了雙邊音頻信號協(xié)議。

數(shù)字音頻同步技術的關鍵是利用同步編碼器對48khz的四通道AES音頻輸入信號進行編碼和附加。然后使用線路E1進行傳輸。壓縮時輸入第二個GPS參考源脈沖信號，通過計算，調整不同的譯碼器對應的延遲時間同步，同步為這個信號被發(fā)送到譯碼器譯碼器，記錄從發(fā)送方注冊GPS參考源信號和第二個脈沖信號，如果不匹配，將刪除對應的幀。

2.2 數(shù)字同步激勵器

數(shù)字同步激勵器是基于DSP和DDS技術開發(fā)的一種新型數(shù)字產品：數(shù)字信號處理器（DSP）主要用于數(shù)字濾波、前景強調、編碼立體聲、載波調制等。DDS是一種直接數(shù)字頻率合成器。其主要功能是對載波進行調制：采用全數(shù)字處理技術，防止模擬污染源的低頻響應和模擬濾波器的相位失真。

每個激勵器之間有不同的標準，以確保這些標準彼此匹配，因此全數(shù)字處理技術被應用。采用同步數(shù)字激勵器可以有效地解決同步立體傳輸?shù)募夹g問題，提高立體傳輸?shù)馁|量。

2.3 同步廣播延時調整

在同一頻傳網絡中，當A、B發(fā)射臺在不同位置時，不可避免地會發(fā)生延時變化。經過相關實際驗證，A、B發(fā)射臺的場強值不一致，差異達到3dB，并且“呲呲”的聲音明顯。

此外，通過A、B發(fā)射臺向兩臺型號相同的收音機發(fā)出信號，將采集到的信號與雙通道示波器相連，通過示波器可以清楚地測量出音頻之間的差異。結合計算出的時延差，利用同步激勵對時延差進行轉換，最終將不同發(fā)射機產生的時延差控制在合理的范圍內。

3. 當前影響調頻廣播覆蓋率的主要因素

3.1 調頻廣播自身技術方面的因素

調頻廣播是一種通過調頻無線技術來傳輸音頻信號的設備。近幾年，調頻廣播在中國迅速發(fā)展，但在全國范圍內，一些因素嚴重影響了調頻廣播的覆蓋率。與傳統(tǒng)的有線傳輸相比，調頻傳輸中最大的一種是它主要代表信號所攜帶的電磁波幅值為e的信息，這使得信號攜帶對周圍環(huán)境非常敏感，增加了調頻的難度。特別是中國城市化進程的進一步加快，現(xiàn)代信息服務的快速發(fā)展將影響調頻信號傳輸?shù)牟煌盘?，這說明即時通訊的獨特技術原理會影響其覆蓋范圍。

3.2 設備方面的因素

發(fā)射機和天線作為調頻發(fā)射的必要設備是調頻發(fā)射覆蓋的重要基礎。因此，發(fā)射機和天線的功能和性能也是影響調頻傳輸覆蓋的重要因素。發(fā)射機作為發(fā)射調頻信號的重要設備，要合理調整總功率、頻率等重要參數(shù)。然而在實際中，對總頻率的補償要高得多，也就是說，比輸出的寬度要高得多。在調頻傳輸信號的傳輸過程中，載波能量以分布的形式存在，信號逐漸減弱，影響了傳輸?shù)馁|量。

3.3 地理方面的因素

調頻廣播覆蓋受地理因素的影響主要體現(xiàn)在兩個方面：第一，調頻廣播傳播采用無線傳輸技術，容易受到范圍內地理環(huán)境的影響。地面越復雜，普及調頻廣播就越困難。不同的地理區(qū)域、不同的山脈會對調頻傳輸?shù)母采w有不同的影響。第二，近年來，隨著城市化進程的加快，城市高層建筑也對調頻信號的傳輸產生了干擾。無論是在低地還是在高地，信號的傳輸都會受到一定程度的影響。嚴重情況下，信號可能無法正常傳播，影響信號質量。

3.4 電磁方面的因素

目前，隨著城市化進程的不斷加強，廣播電臺的頻率也呈現(xiàn)出增加的趨勢。這很容易導致信號通道過載。在市中心幾套電臺同時廣播是必要的。頻率會干擾來自不同傳輸站的信號，從而影響信號質量。此外，隨著信息技術的發(fā)展，私家車、智能手機、電腦和電磁設備的使用也會影響信號質量，使得電磁環(huán)境越來越復雜。即使場強增加，也不能保證用戶接受。信號良好，用戶接收到的信號往往伴隨著噪聲。因此，在規(guī)劃調頻覆蓋項目時，應充分認識電磁環(huán)境對調頻覆蓋的影響，盡量將電臺建在干擾程度相對較低的地方。

4. 數(shù)字調頻同步廣播技術應用的建議

4.1 保證最低可用場強強度

當兩臺發(fā)射機距離較近時，發(fā)射的無線電波在兩邊重疊的區(qū)域會出現(xiàn)一個非常狹窄的山谷。兩邊的兩臺發(fā)射機的無線電波都比較接近谷點，會有很強的場強干擾。如果兩個載頻信號的頻率轉換和調制相位相同，發(fā)射機內部的“削波”電路產生的電場力與“俘獲效應”相互抵消。

這種俘獲效應是接收機特有的，只有音場力較強或靠近接收機或發(fā)射機時才能得到。在某些地區(qū)，相同或不同的節(jié)目信號可以由不同的發(fā)射機發(fā)送，聽眾可以聽到或轉換，如果信號功率大致相同。這個問題應該仔細考慮，特別是在信號功率非常接近的地區(qū)，特別是在電臺覆蓋范圍過高的地區(qū)。幸運的是，這個區(qū)域的距離非常短，對接入的影響相對較小，發(fā)射機的有效輻射功率可以改變和調整，盡可能避免人口密集的地區(qū)。

4.2 避免同步干擾區(qū)

覆蓋不同的發(fā)射臺時，應盡量避免同步干擾區(qū)。如果有一個同步干涉儀，發(fā)射機的功率和天線的方向可以控制。為了滿足這一要求，應推廣GPS頻率關閉技術。該技術的主要系統(tǒng)是GPS接收系統(tǒng)，它可以提供相關的傳輸信息和基頻。該裝置可以提供10mhz的頻率，可以用來鎖定導頻和固定頻率，有效提高系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性。此外，GPS還可以完成輸出功能，綜合港口位置的時間、信息和音頻信號，得到延時值，并利用延時進行校正，提高延時穩(wěn)定性。

4.3 高頻要用同一信號源

對于高頻信號同步傳輸網，應使用相同的信號源，不同的傳輸站應使用相同的信號源。因此，自動延遲和調頻技術可以推廣。該技術可用于調頻同步傳輸，直接選擇數(shù)字音頻信號的輸入，保證調制器調制的穩(wěn)定性，促進寬帶建設。在條件方面，主要的問題是在壓縮區(qū)域的無線電頻率有可能有延遲的運動，并且延遲的可持續(xù)性非常低。因此，解決這個問題的關鍵是要有一個相對穩(wěn)定的載頻。由于高精度原子精準度高，傳輸同步網絡規(guī)模大、成本高，一般不容易直接用于傳輸同步網絡中。在相同的高穩(wěn)定參考頻率下，可以鎖定不同的傳輸載波頻率。

5. 結語

近年來，網絡信息技術發(fā)展迅速，廣泛應用于各個領域。由于調頻同步傳輸網中多個發(fā)射機的頻率需要調整和運行，需要一定的設備和系統(tǒng)來控制這些發(fā)射機。監(jiān)控系統(tǒng)和相關的網絡管理系統(tǒng)之間也需要同步。未來的信息網管理將影響調頻同步傳輸網的正常運行。這是未來發(fā)展的趨勢?？傊?，經過多年的技術創(chuàng)新和不同廣播系統(tǒng)的不斷研究和發(fā)展，調頻廣播的同步化無疑將成為未來人們生活中不可缺少的一部分。與此同時，我們需要繼續(xù)使用和改進這項技術，為越來越多的群體提供更好的收聽效果和質量。

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