調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)特點和發(fā)展趨勢

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在廣播中運用的技術(shù)手段也在不斷更新，產(chǎn)生了調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)，其以高保真、抗干擾、傳輸穩(wěn)定等優(yōu)點成為廣播行業(yè)的主要技術(shù)。本文以調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)為切入點，分析了調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)運行的基本要求和技術(shù)特點，并闡述了調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢。旨在解決調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)在運行過程中出現(xiàn)的問題，促進(jìn)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)穩(wěn)定運行發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】調(diào)頻廣播；發(fā)射機(jī)技術(shù)；技術(shù)特點；發(fā)展趨勢

中圖分類號：G212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.18.042

廣播行業(yè)作為媒體行業(yè)中的重要分支，要不斷引入先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備以保持競爭力，并滿足受眾需求。調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，不僅提升了廣播節(jié)目的質(zhì)量和覆蓋范圍，也為廣播行業(yè)帶來了更多的商業(yè)機(jī)會。從社會角度看，提高廣播節(jié)目的質(zhì)量和多樣性，有助于滿足人們對于信息和娛樂的需求，促進(jìn)文化的傳承和發(fā)展。本文分析了調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)的特點，并闡述了調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢，可為相關(guān)工作者提供一定參考。

1. 調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)概述

調(diào)頻廣播是一種聲音傳播的媒體，通過調(diào)頻方式進(jìn)行音頻信號傳輸。在這種傳輸方式中，調(diào)頻波的載波隨著音頻調(diào)制信號的變化而在載波中心頻率兩邊變化，每秒鐘的頻偏變化次數(shù)與音頻信號的調(diào)制頻率一致。例如，如果音頻信號的頻率為500 HZ，則載波的頻偏變化次數(shù)也為每秒500次，使調(diào)頻廣播能夠提供優(yōu)美的音質(zhì)和方便的接收方式。

在當(dāng)今時代，調(diào)頻廣播最廣為應(yīng)用的就是超聲波傳播方式，這種傳播方式對外界的抗干擾性能較強，信號質(zhì)量更佳，因此使用率也更高。調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)主要是調(diào)節(jié)頻率進(jìn)行聲音的傳播，目前的調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)大都是發(fā)出一種超聲波的形式進(jìn)行傳播。這種超聲波的傳播形式本身具有較強的抗干擾性，且信號非常逼真。調(diào)頻發(fā)射機(jī)首先將音頻信號和高頻載波調(diào)制為調(diào)頻波，使高頻載波的頻率隨音頻信號發(fā)生變化，再對產(chǎn)生的高頻信號進(jìn)行放大、激勵、功放和一系列的阻抗匹配，使信號輸出到天線，再發(fā)送出去?。

如今進(jìn)入5G時代，更多新型5G版調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)被廣泛應(yīng)用，比如有產(chǎn)品ZHC618F-100W/5G立體聲調(diào)頻廣播激勵器（發(fā)射機(jī)），是將輸入的左右聲道音頻信號進(jìn)行立體聲編碼并調(diào)頻調(diào)制到廣播波段，再射頻放大到100 W功率，用于大功率調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的激勵器或當(dāng)作高檔調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)單獨使用。其采用大規(guī)?，F(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）技術(shù)進(jìn)行全過程數(shù)字處理，全過程數(shù)字化處理達(dá)到了接近CD音質(zhì)的完美聽覺效果，用速率高達(dá)5G的直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)，使發(fā)射機(jī)指標(biāo)達(dá)到巔峰。

2. 調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)運行的基本要求

2.1 調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的類型選用

根據(jù)使用功能和應(yīng)用場景劃分，目前我國廣播行業(yè)應(yīng)用的廣播發(fā)射機(jī)有兩種。第一種是直播用的調(diào)頻發(fā)射機(jī)，通常需要具備高度的穩(wěn)定性和實時性，以確?，F(xiàn)場聲音的傳輸質(zhì)量。這種類型的發(fā)射機(jī)常需要迅速調(diào)整頻率，并保持穩(wěn)定的輸出功率，以適應(yīng)不同的現(xiàn)場環(huán)境和傳輸需求。第二種是回放用發(fā)射機(jī)，主要用于播放預(yù)先錄制好的節(jié)目，這類發(fā)射機(jī)重點是保證音頻質(zhì)量和傳輸?shù)姆€(wěn)定性，對實時性的要求相對較低。這兩種類型的發(fā)射機(jī)在廣播行業(yè)的不同場景中發(fā)揮著各自的作用，為廣播節(jié)目的傳輸提供了可靠的技術(shù)支持。

2.2 調(diào)頻發(fā)射機(jī)的調(diào)制方式設(shè)定

調(diào)頻發(fā)射機(jī)的調(diào)制方式設(shè)定需要保證廣播信號傳輸質(zhì)量和效果，要選擇合適的調(diào)頻發(fā)射機(jī)調(diào)制方式，提升廣播節(jié)目的聲音質(zhì)量和穩(wěn)定性，為受眾提供更好的收聽體驗。目前，直接調(diào)頻技術(shù)是常用的一種調(diào)制方式，通過LC振蕩電路實現(xiàn)信號的頻率調(diào)制具有簡單、穩(wěn)定的特點，適用于對調(diào)頻效果要求不高的場景；間接調(diào)頻則是利用晶體進(jìn)行頻率調(diào)制，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的精確度和穩(wěn)定性，適用于對信號質(zhì)量要求較高的廣播環(huán)境。

2.3 調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的功率要求

在選擇調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的功率時，需要綜合考慮包括信號傳輸范圍、環(huán)境干擾、設(shè)備成本等多方面因素，保證調(diào)頻信號的場強滿足國家規(guī)定的閾值要求以及發(fā)送端發(fā)射出來的信號必須滿足一定的帶寬和功率要求。對于現(xiàn)場直播和回放等不同場景，選擇適當(dāng)功率的發(fā)射機(jī)，能夠保證信號質(zhì)量，同時兼顧節(jié)省成本，并避免干擾問題[1]。另外，在構(gòu)造有效場強時，通常選擇較低功率的發(fā)射機(jī)，這主要是為了讓發(fā)射機(jī)的有效場強影響小一些，從而節(jié)省應(yīng)用成本。由于大功率調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)可能對調(diào)頻造成一些干擾，所以選擇IHW附近的中小型電力設(shè)備，可避免上述問題的出現(xiàn)。因此，在沒有特殊要求的情況下，電臺可以優(yōu)先考慮低功率調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)，在進(jìn)入5G時代后，更多5G版的新型數(shù)字化立體聲調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)被廣泛應(yīng)用，其主要技術(shù)參數(shù)可見表1。

3. 調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)特點

3.1 實現(xiàn)更高的增益

調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的主要作用是根據(jù)不同的地形條件，對天線的方位、面積進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)天線優(yōu)化選擇要從天線增益入手。

首先，調(diào)頻廣播天線的增益是指天線在特定方向上輻射和接收信號的能力，通過合理設(shè)計天線的結(jié)構(gòu)和尺寸，可以實現(xiàn)更高的增益，從而增加信號的覆蓋范圍和傳輸距離。其原理可見圖1。多層偶極子天線是一種常用的高增益天線結(jié)構(gòu)，能夠提高輻射效率并改善信號的傳輸性能?？茖W(xué)調(diào)節(jié)天線的構(gòu)造可以實現(xiàn)不同方向和距離的信號傳輸，為調(diào)頻廣播信號的覆蓋范圍提供更強的支持。

其次，調(diào)頻廣播信號的極化方向?qū)π盘柕膫鬏敽徒邮站哂兄匾绊懀话銇碚f，調(diào)頻廣播信號采用的是垂直極化，接收天線需與其保持一致，以獲得最佳的接收效果。采用橫向極化技術(shù)可以有效降低信號干擾，提高信號質(zhì)量和穩(wěn)定性，通過合理調(diào)節(jié)天線的極化方向，可以最大程度地優(yōu)化信號傳輸效果，確保廣播信號清晰穩(wěn)定。

最后，調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的功率容量要根據(jù)不同情況和需求確定，調(diào)頻廣播信號的功率通常需要小于1 kW，以降低傳輸線路的損耗，提高調(diào)頻效果。根據(jù)天線材質(zhì)和傳輸距離等因素，合理選擇適當(dāng)?shù)墓β嗜萘靠梢员ＷC信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和質(zhì)量，再配合科學(xué)調(diào)節(jié)功率容量，即可達(dá)到最佳的信號覆蓋范圍和傳輸效果，同時也可降低能耗和成本開支[2]。

3.2 廣播信號傳輸穩(wěn)定

調(diào)頻是一種調(diào)制技術(shù)，通過改變載波頻率的方式傳輸信號，調(diào)頻發(fā)射機(jī)的主要作用是將聲音信號轉(zhuǎn)化為無線電波信號并傳輸出去，調(diào)頻發(fā)射機(jī)通過改變載波頻率的方式攜帶信息信號，使得信號能夠在空中傳輸并被接收，如圖2所示。調(diào)頻發(fā)射機(jī)在設(shè)計區(qū)域內(nèi)保持信號穩(wěn)定對于無線通信至關(guān)重要，信號的穩(wěn)定性直接影響到接收端的接收質(zhì)量，保證了信息的傳輸準(zhǔn)確性，尤其是在短距離情況下，可以有效減少信號衰減和干擾，確保接收端能夠準(zhǔn)確接收到所有的信號內(nèi)容。

調(diào)頻發(fā)射機(jī)的頻率也與信號的傳播質(zhì)量和覆蓋范圍息息相關(guān)，廣播電視的傳播質(zhì)量在很大程度上取決于其攜帶的超聲波頻率，提高廣播的頻率可以增加信號的傳輸范圍和質(zhì)量，使得更多的接收端能夠接收到信號內(nèi)容。因此，調(diào)頻發(fā)射機(jī)的頻率設(shè)置需要根據(jù)具體的傳輸需求調(diào)整，以達(dá)到最佳的傳播效果。對于短程調(diào)頻無線電發(fā)射機(jī)來說，主要優(yōu)勢在于解決電臺間信號干擾帶來的傳輸品質(zhì)問題，通過調(diào)頻發(fā)射機(jī)的使用，可以有效減少信號干擾，提高接收質(zhì)量，并可提高廣播使用者的聽音體驗，短程調(diào)頻無線電發(fā)射機(jī)通常適用于校園廣播、車載通信等場景小范圍內(nèi)的通信需求，其原理可見圖3。然而，對于長距離信號的傳輸，為了確保傳輸質(zhì)量不會受到干擾和失真，往往需要采用中繼電源設(shè)備。

3.3 最優(yōu)頻帶

在傳統(tǒng)的調(diào)頻廣播中，帶寬通常被固定在一個特定的范圍內(nèi)，例如20 kHz。在現(xiàn)代調(diào)頻廣播領(lǐng)域通過調(diào)整帶寬可以實現(xiàn)更好的音頻效果和音頻傳輸質(zhì)量。當(dāng)調(diào)頻廣播使用較窄的帶寬時，盡管在頻譜利用率方面有優(yōu)勢，但可能會導(dǎo)致音頻信號受損，失真增加。相反使用較寬的帶寬可以提高音頻的質(zhì)量和真實感，但同時也會增加信道間干擾和頻譜占用。因此，在調(diào)頻廣播中實現(xiàn)最佳的帶寬通常需要進(jìn)行權(quán)衡和優(yōu)化，通過在不同的傳輸環(huán)境下進(jìn)行測試和調(diào)整，調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)可以找到最適合的帶寬范圍，以實現(xiàn)最佳的音頻效果和傳輸質(zhì)量。

3.4 信號保真

在數(shù)字化時代，調(diào)頻廣播與傳輸作為一種主要依靠數(shù)字音頻進(jìn)行通信的新型技術(shù)，在廣播領(lǐng)域逐漸邁向數(shù)字化[3]。數(shù)字化技術(shù)提高了調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，通過數(shù)字化激勵器能夠縮短信號的同步周期，保證信號傳輸?shù)谋Ｕ嫘院透咂焚|(zhì)。盡管調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)已經(jīng)具備了基本功能，但在廣播質(zhì)量方面仍有改進(jìn)空間，特別是在處理噪聲問題方面。目前，雖然廣播系統(tǒng)在表面上解決了一定程度的噪聲問題，但在收聽時仍會出現(xiàn)刺耳的噪聲，這主要是由于中頻濾波器邊緣衰減導(dǎo)致接收到的弱信號變?yōu)樵肼?。為避免噪聲情況，應(yīng)在預(yù)加載后降低調(diào)制信號的幅度，使其落入中頻濾波器的范圍內(nèi)，從而降低調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)信號失真的頻率。

4. 調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢

4.1 數(shù)字化發(fā)展

在數(shù)字時代，調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)朝著數(shù)字化的方向發(fā)展，數(shù)字化發(fā)射機(jī)可以實現(xiàn)高保真的音頻傳輸，通過數(shù)字信號處理和編碼技術(shù)，音頻質(zhì)量得以提升。數(shù)字化發(fā)射機(jī)還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和管理，通過網(wǎng)絡(luò)接入實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和參數(shù)調(diào)整，提高了設(shè)備的智能化和操作便捷性。同步還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號傳輸，保證信號傳輸?shù)姆€(wěn)定和可靠，極大地提升了廣播節(jié)目的傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定性。面對廣播受眾需求的多樣化發(fā)展，調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)也要向著多功能化方向發(fā)展。除了傳統(tǒng)的聲音廣播功能，現(xiàn)代廣播發(fā)射機(jī)還可以支持?jǐn)?shù)據(jù)廣播、RDS、遠(yuǎn)程監(jiān)控等多種功能，這不僅提升了廣播發(fā)射機(jī)的實用性和適用性，還使得廣播節(jié)目更具創(chuàng)新性和多樣性。而且多功能化的發(fā)展也能促進(jìn)廣播行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化發(fā)展，為廣播業(yè)務(wù)的創(chuàng)新和發(fā)展帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

4.2 多樣化發(fā)展

廣播節(jié)目能夠更加靈活地被接收和傳播，未來發(fā)展中發(fā)射機(jī)的接收方法應(yīng)呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展。除了傳統(tǒng)的無線電接收方式，現(xiàn)代廣播發(fā)射機(jī)還可以通過衛(wèi)星接收、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)字電視等多種方式進(jìn)行傳輸，多樣化的接收方法不僅提升了廣播節(jié)目的傳播范圍和覆蓋率，還增加了廣播服務(wù)的可及性和便捷性。以此廣播節(jié)目可以更好地服務(wù)于不同地區(qū)和不同用戶群體，實現(xiàn)廣播服務(wù)的全面性和普及性[4]。廣播發(fā)射機(jī)發(fā)展趨勢如表2。

4.3 高質(zhì)量發(fā)展

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，廣播發(fā)射機(jī)的音質(zhì)表現(xiàn)也在不斷提升，可以采用高品質(zhì)的音頻處理設(shè)備、高清晰度的編碼器以及先進(jìn)的音頻處理算法，讓廣播節(jié)目的音質(zhì)更加清晰、生動和真實。打造優(yōu)質(zhì)的音質(zhì)不僅可以提升聽眾的聽覺體驗，還能夠增加廣播節(jié)目的感染力和吸引力，促進(jìn)廣播節(jié)目更具吸引力和競爭力[5]。音質(zhì)更加真實的發(fā)展方向也體現(xiàn)了廣播行業(yè)對用戶體驗和品質(zhì)的重視，從而推動了廣播技術(shù)的不斷創(chuàng)新和提升。

5. 結(jié)束語

調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)的應(yīng)用豐富了媒體信息獲取途徑，提升了廣播節(jié)目的質(zhì)量和穩(wěn)定性，滿足了人們對多樣化信息的需求，為廣播電臺行業(yè)注入了新鮮血液。未來調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)將向著數(shù)字化、多功能化、音質(zhì)真實等方向發(fā)展，也將進(jìn)一步提升廣播體驗，推動廣播事業(yè)的發(fā)展。

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作者簡介：陳植桐（1988—），男，廣東汕頭人，助理工程師，研究方向：電視、調(diào)頻發(fā)射機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)。