數字化在調頻廣播發(fā)射機技術中的應用

陳曦

摘要：文章主要結合筆者工作經驗，對數字化在調頻廣播發(fā)射機技術中的應用展開分析，并且對調頻廣播發(fā)射機技術未來的發(fā)展趨勢進行展望。

關鍵詞：數字化;調頻廣播;應用

中圖分類號：TN934.81 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）07-0099-02

0 引言

隨著數字傳輸技術的發(fā)展和數據壓縮技術的進步，我國數字音頻廣播已開始建設和應用，即從演播室到用戶的整個傳輸過程都采用數字信號，調頻廣播數字發(fā)射機也將逐步取代調頻模擬信號發(fā)射機。數字音頻廣播系統(tǒng)，抗干擾性能好，傳輸質量高，所需要的發(fā)射功率小，節(jié)約能源并減少電磁污染，采用了新的音頻編碼技術，大大提高了頻譜利用率，還可以傳送數據業(yè)務、圖像或視頻，增加了業(yè)務豐富性，一降一增從而提高經濟效益。因此，我們對數字化在調頻廣播發(fā)射機技術中的應用以及未來的發(fā)展進行總結和展望，有很重要的現實意義。

1 數字技術在調頻廣播發(fā)射機中的應用優(yōu)勢

調頻廣播發(fā)射機是將音頻信號和高頻載波調制為調頻波，使高頻載波的頻率隨音頻信號發(fā)生變化，再對所產生的高頻信號進行預放大、激勵、功放和一系列的阻抗匹配、濾波，以無線發(fā)射的方式來傳播節(jié)目的設備。當今進入信息化和網絡時代，人們對廣播節(jié)目有了更多元化的需求。調頻廣播以其覆蓋范圍廣、受眾多、發(fā)射設備造價便宜、立體聲音質好等自身的優(yōu)勢仍然被大范圍應用，是我國廣播節(jié)目的主要播出方式。隨著科技的進步，廣播已經不僅僅局限于傳播傳統(tǒng)音頻信號，還可以傳送多媒體信號，收端裝置也不僅僅局限于傳統(tǒng)收音機，還包括手機、電腦、車載接收終端等。因此，在調頻頻段發(fā)射機中應用數字技術，順應時代和科技發(fā)展需求，能提升設備性能，提高廣播系統(tǒng)質量，勢在必行。

1.1 發(fā)射數字信號抗干擾性強

傳統(tǒng)的模擬發(fā)射中，由于傳輸的信號是模擬信號（幅值是連續(xù)的），因此難以把噪聲干擾分開而去掉，隨著距離的增加，信號的傳輸質量會越來越惡化。發(fā)射數字信號，傳輸的是數字脈沖信號，這些信號在傳輸過程中，也同樣會有能量損失，受到噪聲干擾，當信噪比還未惡化到一定程度時，可在適當距離或信號終端經過再生的方法，使之恢復為原來的脈沖信號波形，消除了干擾和噪聲積累，就可實現長距離高質量的信號傳輸。

1.2 數字廣播信號接收質量高

接收端使用數字調頻收音機可以通過限幅的變化將干擾信號去除，從而降低干擾信號對信號接收的影響。因為干擾信號能形成寄生調頻，相對于調頻發(fā)射機發(fā)出的頻率寄生調頻頻率較低，而調頻收音機發(fā)出的聲音電平相對比較高，噪音電平和頻率為正比關系[1]。因此，用調頻接收機接收到的廣播信號質量較高。

1.3 數字信號穩(wěn)定性強

數字信號所傳輸的信息是分散在許多載波上的，通過時間上和頻率上的交織并在數據符號之間插入保護間隔，對多徑傳播具有很強的抗干擾能力，解決了城市中密集的高層建筑所引起的多徑傳播的干擾。在發(fā)射機之間的距離符合系統(tǒng)設計時，這種使系統(tǒng)免受多徑干擾的機制還可以用來建立單頻網絡（SFN）。

1.4 數字發(fā)射機經濟效益高

發(fā)射采用數字信號能節(jié)約頻譜資源，提升發(fā)射機利用率。采用先進的數字音頻壓縮編碼技術，同一個廣播頻道可以同時傳送多套數字廣播節(jié)目，也就意味著一臺發(fā)射機可以發(fā)送多套數字廣播節(jié)目，提高了發(fā)射機經濟效益。數字音頻信號所需發(fā)射機功率小，這樣發(fā)射機功率消耗降低，節(jié)約了能源，節(jié)省費用，也降低了電磁污染，保護了環(huán)境。

2 數字化在調頻廣播發(fā)射機技術中的應用現狀

現階段，調頻廣播機房中的數字信號傳輸基本上是由光纖完成，采用實時壓縮與處理技術。該項技術的發(fā)展成熟保證了傳輸的調頻廣播信號擁有更高質量與穩(wěn)定性，并且在糾錯能力方面表現突出。調頻廣播信號的輸出系統(tǒng)主要為數字化復合立體聲數字信號系統(tǒng)。這套系統(tǒng)主要是利用數字信號處理器（DPS）對應數字輸出（AES/EBU），利用DPA（數字信號解碼器）所發(fā)出的立體聲復合調頻廣播信號對應立體聲編碼，進而保證左右聲道均有良好信號質量，從而確保分離度指標能夠有所提高[2]。

現階段我國調頻廣播機房在前端的信號傳輸、信號處理以及調頻發(fā)射機激勵器都已經全面實現了數字化。然而由于還有很大體量的用戶所使用的調頻廣播接收終端依舊只能接收模擬信號，因此發(fā)射機在信號處理過程中還該需要將數字信號轉換成模擬信號，經過功率放大設備放大，從天線發(fā)射出去，以保證使用模擬終端的用戶能接收到廣播節(jié)目。

3 數字化在調頻廣播發(fā)射機技術中的應用趨勢

當前我國廣播電視發(fā)射臺站調頻廣播前端信號的傳輸部分全部實現了數字化，這對節(jié)目源的采樣監(jiān)測、信號的應急切換和調頻同步廣播的實施都提供了很大的便利。隨著數字技術的不斷發(fā)展，也將不斷地為調頻廣播技術帶來更多新的發(fā)展方向。

3.1 高度集成化

將數字化技術應用在調頻廣播發(fā)射機上，能夠更加方便的將發(fā)射機設備中可實現模塊化的部位進行標準化與模塊化。換而言之未來發(fā)射機的生產更像“搭積木”，會結合用戶對發(fā)射功率的需求去進行模塊的組裝集成，設備組裝和調試過程更加方便。數字化技術有利于提高發(fā)射機構架設計的合理化程度，能夠讓發(fā)射機變得更為輕便，高度集成化、模塊化更有利于發(fā)射機的生產、安裝與運維管理，在造價縮減、能耗降低等方面也有著良性影響[3]。不難看出，現有的大功率的調頻廣播發(fā)射機會向高度集成化的方向發(fā)展。

3.2 傳輸質量好

利用數字化技術對調頻廣播發(fā)射機中的調頻激勵器進行改造，實現了信號傳輸質量的提升，有效改善了過去模擬信號傳輸中出現的信號失真與噪音偏大的情況，保證了廣播節(jié)目傳輸質量的提升。同時，信號傳輸的數字化能夠縮短實現同步功能所需時間，使系統(tǒng)性能得到提高，縮短系統(tǒng)調試時間，更有利于日常運維管理工作的開展。

3.3 廣播內容與形式更加多樣

隨著時代的不斷發(fā)展，數字化技術早已在各個領域中得到了廣泛應用，給人們的生活工作帶來了極大便利，人們能夠根據自己實際情況與收聽習慣去選擇接收廣播節(jié)目的方式，通過互聯網、手機APP等，來獲取自己最想聽的內容與最想要的服務。廣播發(fā)展也需不斷更新技術和服務，滿足受眾需求。將數字化技術應用在調頻廣播發(fā)射系統(tǒng)當中，從而讓更多聽眾獲得更好的用戶體驗，不僅會降低信號傳輸方面的不良影響，并且會憑借能利用廣播發(fā)射系統(tǒng)傳播形式更加豐富多樣的廣播節(jié)目，從而吸引更多廣播新用戶，帶來更好的經濟效益。

3.4 質量與可靠性進一步提升

調頻廣播發(fā)射機的運維管理人員希望發(fā)射機擁有穩(wěn)定質量，從而降低因為故障而發(fā)生停播事故的概率。數字化技術的應用能夠讓電聲技術相關指標更加簡潔，所研發(fā)生產的新型發(fā)射機不管是在信號失真還是噪音的控制方面，其電聲指標都會有顯著地提升，從目前我國大部分機器指標表現來看，要遠遠高于國家規(guī)定的標準。發(fā)射機設備的運行穩(wěn)定性方面以及使用壽命、設備的質量與運行可靠性都會有所提升。同時發(fā)射機能夠實現更多附加功能，隨著技術的不斷更新發(fā)展，這部分附加功能會逐漸發(fā)展出更為廣泛的應用，調頻廣播帶來的服務質量也會有顯著提高。

3.5 系統(tǒng)可擴展性可監(jiān)測性提高

數字化技術應用在調頻廣播發(fā)射系統(tǒng)中，在保障節(jié)目源信號傳輸更加穩(wěn)定的同時，也使得系統(tǒng)具備更豐富的擴展性。數字化的適配器和解碼器以及信號三選一系統(tǒng)配置的RJ45端口，在不影響信號傳輸的同時，可以實現節(jié)目源的遠程監(jiān)控和自動切換，當主用信號一旦出現故障，系統(tǒng)可以自動切換到備份信號不影響播出。同時數字化監(jiān)測系統(tǒng)可以對節(jié)目源實現慢錄、回放，有助于節(jié)目源播出出現故障的時候判斷鎖定故障節(jié)點及時排除故障。

3.6 數字調頻廣播發(fā)射新技術

當下隨著經濟社會的發(fā)展，受眾對信息的需求激增，也導致經濟發(fā)達地區(qū)調頻廣播電臺的數量不斷增加，頻率資源緊張的問題日益嚴重，為緩解這個問題，目前提出了CDR廣播技術。數字音頻廣播（CDR）是由我國自主研發(fā)的調頻數字音頻廣播標準。標準由兩部分內容組成：第一部分為數字廣播信道幀結構、信道編碼和調制;第二部分為復用部分。整個系統(tǒng)由4個子系統(tǒng)構成：音頻和數據輸入子系統(tǒng)、復用子系統(tǒng)、信道編碼和調制子系統(tǒng)以及接收子系統(tǒng)，系統(tǒng)通過無線覆蓋的方式發(fā)射數字音頻廣播。音頻和數據輸入子系統(tǒng)為信號源，將音頻節(jié)目、數據業(yè)務、EPG信息和控制信息輸入復用子系統(tǒng);復用子系統(tǒng)打包生成數據流的復用幀，通過信道編碼和調制子系統(tǒng)最終成為射頻信號發(fā)送出去;接收子系統(tǒng)完成對信號的接收。CDR廣播技術可以實現同頻率數模同播，數字信號可以在100kHz帶寬內傳送兩套音頻信號，提高頻譜利用率，同時可以對節(jié)目實行加密處理等[4]。

3.7 發(fā)展現狀與展望

隨著我國科技水平的迅速提高，數字化技術也在持續(xù)不斷地更新與優(yōu)化當中。數字化技術具有明顯的節(jié)約頻譜與降低發(fā)射功率的優(yōu)勢，將其應用在調頻廣播當中能夠取得良好的應用效果，然而要想真正建立完善的數字化調頻廣播系統(tǒng)還有很長的一段路要走。現階段我們與發(fā)達國家相比還存在一定的差距。在今后的發(fā)展中需要加大對數字化技術研發(fā)，并且與更多國外先進的廣播設備生產企業(yè)開展交流合作，學習他們的優(yōu)點，借鑒他們的先進經驗，取長補短，發(fā)展符合我國應用實際的具有自主知識產權的數字調頻廣播發(fā)射機技術。

4 結語

綜上所述，將數字技術應用到調頻廣播發(fā)射機上，是數字調頻廣播系統(tǒng)實現的重要一環(huán)，數字化技術在調頻廣播發(fā)射機的應用，能夠明顯提升廣播節(jié)目質量和傳輸質量，使用戶得到更好的收聽體驗。隨著數字化的發(fā)展不斷深入，當下CDR融合數字化廣播已逐步開始實驗播出。數字化廣播采用自主研發(fā)的DRA+編碼技術，在原有模擬調頻廣播的頻點上可以傳輸更多的音頻節(jié)目，解決了頻譜資源短缺的問題。未來伴隨著5G時代的到來和廣電700M頻率的應用，數字調頻廣播也一定會擴展出更加豐富多彩的節(jié)目形式，給用戶帶來更加精彩的收聽體驗。

參考文獻

[1] 謝立輝.調頻廣播發(fā)射機技術特點及發(fā)展趨勢探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（25）：112.

[2] 何國強.調頻廣播發(fā)射機數字化技術及發(fā)展趨勢展望[J].科學技術創(chuàng)新，2015（19）：66.

[3] 李玲.調頻廣播發(fā)射機的雜散發(fā)射測試方法分析及實測應用[J].數字化用戶，2013（11）：10-12.

[4] 劉學理.基于FM-CDR技術的調頻發(fā)射機數字化改造方案[J].廣播與電視技術，2017（01）：94-97.