中波广播发射台技术设备系统组成架构探究

中波广播发射台技术设备系统组成架构探究

王新刚

新疆广播电视局6501台    830000

摘要：中波广播发射的实质是用音频信号调制载波信号的幅度，形成射频包络信号，然后通过天馈线系统发射出去，形成无线电波，在覆盖区内，收音机将接收到的无线电信号还原出广播节目信号。中波广播发射系统是一个完整的技术设备系统。本文对中波发射台技术设备系统组成架构、工作原理进行详细的论述。

关键词：中波广播；技术设备；组成架构；工作原理

0 引言

中波广播也称调幅（AM）广播,已有一百多年的发展史。中波广播的发展史其实也是技术设备更新的历史，技术设备的更迭，使得广播发射的效率更高、系统工作的稳定性更好、发射的电声指标也更好、发射台技术人员工作的体验度也更好。因此，作为中波发射台的技术人员，很有必要了解一下中波发射系统技术设备的组成和工作原理，便于系统的技术维护和故障处理。中波广播技术设备包括：发射机、信号源设备、天馈线设备、监控设备和配电设备。图1为技术设备系统组成架构方框图。

1 发射机

发射机是中波发射系统主要设备，其作用是将音频信号转换成数字信号或脉宽调制信号，再去调制载波信号的幅度，因此也称调幅（AM）发射机。调制信号经功放部分放大后送往发射天线。目前，中波发射机有数字调制（DAM）发射机和脉宽调制（PDM）发射机两种类型，数字调制发射机输出功率从10kW到200kW,脉宽调制发射机输出功率从1kW到10kW。

2 信号源系统设备

信号源系统的作用是接收和处理广播节目信号和同步广播激励信号，信号接收设备包括卫星接收设备、网络接收设备和GPS同步信号接收设备；信号处理设备包括音频处理器、同步激励器、时延器和音频信号切换设备。[1]

2.1 卫星信号接收设备

卫星传输方式具有接收方式简单，信号稳定、干扰因素少的的特点，因而被当做中波发射台主要接收方式。卫星传输方式的原理是：将制作好的广播节目进行压缩编码、信道编码、QPSK调制、变频后经卫星上行站发送到地球同步卫星，同步卫星转发器再向覆盖范围内发送C频段或KU频段的高频信号，地面卫星接收设备接收卫星高频信号并进行变频、放大、解调处理，最后得到广播节目信号。卫星接收设备包括卫星接收天线、高频头和卫星接收机。

2.2 网络信号接收设备

网络信号是利用广电专网传输的广播节目信号，在发射台，利用网络接收设备对网络信号进行接收和解码处理，还原出广播节目信号。由于网络接收安全性差，信号不稳定，容易受外界干扰，因此，网络信号一般作为备用信号。网络信号接收设备包括传输光纤、PCM光端机、PCM复用器、音频解码器等设备。光纤用于传输光电信号；光端机用于接收和发射光电信号；复用设备可以将多个技术设备产生的信号经广电专网发送到自定网站。解码器的作用是从网路信号中解调出广播节目信号。

2.3同步信号处理器

在同一个覆盖网内，如果激励信号不同步的话，会出现差拍问题，不同步的高频信号会相互调制，产生新的差拍频率，引起啸叫，也就是我们平时收音机调台式出现的刺耳声音。为了处理这个问题，我们需要用GPS接收国家校时台发送的时钟校时信号，也就是同步信号，用同步信号去控制同步激励器，产生的高频信号作为发射机的工作频率，如果在统一覆盖区，每个发射台都使用同步信号，就不会产生差拍问题。同步信号接收设备包括GPS接收设备、同步激励信号处理设备。GPS接收国家校时台发送的校时信号；同步激励设备产生发射机所需的载波信号。

2.4音频处理器

新型DAM和PDM中波发射机对广播节目质量要求很高。由于接收渠道不同，广播节目信号质量参差不齐，如果音频信号平均响度不均匀，含有过多的动态信号和低频信号，有可能造成发射机过载保护，因此，在送入发射机前，需要对音频信号进行处理。音频信号处理由音频处理器完成，主要是对音频信号进行动态压缩、提高平均响度、提高高频分量。

2.5时延器

时延处理主要是处理音频信号的延时量。我国的中波广播网组建于上世纪七十年代，由于宣传需要，中波广播布点范围广，发射台站多，这样就存在一个问题，如果在一个同步广播网覆盖范围内，相邻两个发射台距离比较近的话，在两个发射台交叉区域存在一个时间差问题，会造成交叉区域内广播信号的叠加，由于有时间差，会出现重音现象，为了避免这个问题出现，在一个广播网区域内，通过查找本地的时差数据，通过时延器调整误差量，让覆盖交叉区域的声音同步，实现同步广播。

2.6 信号切换器

在中波发射台信号源系统中，信号切换是一项极其重要的工作。信号切换由矩阵切换器完成，矩阵切换器可通过人工手动操作切换，也可以在切换器中实现无信号自动切换。

3 监控系统

利用计算机和互联网技术，对中波发射台的技术设备系统进行监测管理，可以大大减轻值机人员的工作强度。监控系统可以实时监测发射机的运行状态，可以实时记录发射机的各项运行指标，可以远程操作发射机，可以按预案对发射机的异态进行处理。除此之外，监控系统还可以对信号源进行切换处理；对中波发射台的配电、环境、安防设备进行监测处理。监控系统还可以将台内主要设备的运行状态和运行指标通过网络向指定地点传送，便于上级管理部门进行业务管理。监控系统设备包括监控主机、信号采集设备。

[2]

3.1 监控主机

监控主机也称工控机。其作用是对采集器采集的信号进行识别、计算和保存处理，处理的结果一方面在显示器中显示，另一方面对超限的数据和发射机的异态进行处理，处理的方式包括降低功率、关闭功放、或者关机。同时给报警设备提供报警信号，提醒值机人员对被监控的设备异态进行处理。监控系统通过监控软件对各种数据进行处理。

3.2信号采集器

目前发射机采集设备包括D型采集器（仅适用于DAM中波发射机）和P型采集器（仅适用于PDM中波发射机）。以D型采集器为例，它能采集DAM中波发射机的12路模拟量、40路开关量，并能实现复位、高功率开、中功率开、低功率开、升功率、降功率和关机等操作控制。[3]

3.4 监听监视设备

监听、监视设备包括音频动态监测设备、调幅度监测设备和多路循环监听控制设备。

音频动态监测仪可以对发射机输入的音频信号进行监测，也可以对发射机输出的经解调出来的音频信号进行监测；调幅度监测仪主要是监测发射机的调幅度大小。音频动态监测仪和调幅度监测仪都设置有门限值，当音频信号或调幅度低于设定的门限后，输出端子输出报警信号。

多路循环监听控制器为中波发射台值机员监听专用设备，主要功能有：可同时监听多路音频信号，监听的方式可以固定一路进行监听，也可以按照间隔时间循环监听多路音频信号。监听方式和循环监听时间可以通过控制器面板上的操作按键进行设置，各种监听状态和循环时间在控制器面板上都有相应的指示。[4]

4 天馈线系统设备

在中波发射系统中，性能稳定的发射机和天馈线系统是影响播出效果的两个主要因素。从事中波技术维护的人员都或多或少的积累了不少发射机理论知识和维修方法，而天馈线系统的理论了解的相对较少，出现故障一般都是请厂家技术人员来处理。天馈线系统设施包括天线、馈线和调配网络。

4.1 天线

天线的作用是将发射机产生的大功率射频信号发射出去。常见的中波发射天线有传统的桅杆式拉线天线、自立天线、并馈式中波天线和各种小型中波天线。不同类型的发射天线特性阻抗有所不同，可以根据自台资金、土地和空间等条件选择合适的发射天线。

4.2 馈线

馈线的作用是将发射机输出的高频大功率信号传输到发射天线。早期的馈线大都采用多线制馈线。随着新型全固态中波发射机的普及，馈线多以同轴电缆为主。同轴电缆的好处是易于安装维护，工作性能稳定，不易受外界环境因素干扰，但缺点是比较娇气，外力作用容易导致馈线的物理变形损伤、漏气进而发生较大的特性变化，另外同轴馈线的发射功率有限制，超过50kW以上的发射功率后，信号传输的稳定性就变差了，因此，在选择馈线时，要根据发射机的输出功率和输出阻抗选择不同类型的馈线。[5]

4.3 调配网络

在中波发射系统中，发射机和馈线的阻抗大都是固定的，例如，发射机输出阻抗为50Ω，我们只需要选择50Ω的馈线就行。但中波发射天线不同，其阻抗特性是一个曲线，不同的工作频率有着不同的阻抗，因此在馈线与天线之间需要一个阻抗变换网络，让发射机输出阻抗和天线阻抗良好的匹配。匹配网络包括预调网络、阻抗匹配网络、阻塞网络和吸收网络。

4 供电系统设备

中波发射台供配电系统包括：至少两路十至三十五千伏不同路径的外部高压供电、高压切换柜或切换装置、稳压供电柜。配电设备有高压开关柜、低压开关柜、变压器、稳压柜、发电机组、UPS电源、母线及控制保护回路。[6]

中波发射台用电可分为技术用电和生活用电。技术用电指的是发射机及发射系统附属设备用电。目前中波发射台大都采用新型全固态发射机，对电压的稳定性要求很高，忽高忽低的电源会造成发射机过压或欠压保护停机，因此，供配电系统需要配备有足够带载能力的稳压设备。生活用电包括办公、照明、餐厨和空调用电，一般不需要稳压设备供电。   

结束语

中波广播发射台技术设备系统是优质播出的保障，任何一个环节出现问题，都会造成劣播或停播事故，因此，在日常技术维护工作，不能只重视对发射机的维护，要定期对整个技术系统设备进行检查维护，确保各个系统设备都处于最佳工作状态，确保安全播出工作不出问题。

参考文献

[1]范雯雯. 对中波广播发射机信号源系统的分析[J].辽宁省广播电视本溪桓仁中波站, 2020.

[2]王军培.中波发射台远程监控系统的架构与应用[J].河南省林州中波转播台, 2019.

[3]邵喜良,杨锋,佟海.中波发射台自动化监控系统[J].辽宁省广播电视传输发射中心033台,2011.

[4]居朝军、钱卫.构建省级广电全媒体综合监测监管平台的研究与实践[J].广播与电视技术，2014，（08）：145-151.

[5]张天业.中波天馈线匹配网络的设计[J].广东省饶平中波转播台,2017.

[6]陶新.论中短波发射台供配电系统配置[J].西部广播电视,2013.