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广播技术培训. 中波发送技术 张 传明. 电波传播. 无线电波传播指在发射天线与接收天线之间的媒介中电磁波的传播。 传播方式：地波、空间波、天波 长波 ---- 表面波传播 中波 ---- 表面波或天波传播 短波 --- 空间波 超短波 --- 空间波. 电波传播. 表面波（地波） ：电波沿地球表面传播到接收点的无线电波。特点： 1. 波长愈长衰减愈小。 2. 波段不同，传播距离不同，中波广播 200-300Km 短波、超短波几 --- 几十 KM 3. 波长越长绕射能力越强 4. 电场垂直分量远大于水平分量，适宜采用垂直极化. 无线传播. 天波：
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广播技术培训 中波发送技术 张传明
电波传播 无线电波传播指在发射天线与接收天线之间的媒介中电磁波的传播。 传播方式：地波、空间波、天波 长波----表面波传播 中波----表面波或天波传播 短波---空间波 超短波---空间波
电波传播 表面波（地波）：电波沿地球表面传播到接收点的无线电波。特点： 1.波长愈长衰减愈小。 2.波段不同，传播距离不同，中波广播200-300Km 短波、超短波几---几十KM 3.波长越长绕射能力越强 4.电场垂直分量远大于水平分量，适宜采用垂直极化
无线传播 天波： 特点：1.对于一定电子密度，存在一个最高使用频率 2.一定条件下，电离层衰减与频率的平方成反比，有一个最低使用频率。 3.接收点场强因天波一次或多次反射产生衰落 4.由于电离层易受太阳影响，白天、夜晚传播情况不一样 5.天波靠电离层反射，在接收点与发射点间有一段距离收不到信号。
电波传播 电离层：地球大气成分被外部空间辐射素所电离的区域叫电离层。 电离层由低到高分为4层，D、E、F1、F2 D层：臭氧层，高度50-90KM，白天存在，对频率低的中波电磁波吸收作用。 E层：90-130KM,中波反射层，D层消失后，出现E层。夜间出现反射波。 F层：140-290km，短波反射波。进行 远距离传播。
专业知识 调幅：是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。 对于幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。 适当选择滤波器的特性，便可得到各种幅度调制信号。 如：常规双边带调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB-SC）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）信号等。
中、短波广播都是调幅广播。调幅广播电台载波频率的间隔长、中波为9kHz，短波为10kHz。中、短波广播都是调幅广播。调幅广播电台载波频率的间隔长、中波为9kHz，短波为10kHz。 调幅广播的优点是覆盖范围广，传播距离远，频谱利用率高（带宽窄），固定接收和移动接收（允许车速100公里/小时）有相同的质量。 调幅广播的接收机简单、廉价。 调幅广播也有明显的缺点，主要是很容易受到干扰，传输质量较差
中波广播频段的频率范围是526.5kHz-1606.5kHz 在该频段工作的每个广播电台，在带宽为9千赫的不同的频道中传送各自的节目，以免相互干扰。共有120个频率资源可用。 中波广播频段，基于电波的传播特性，白天是靠地波传播，夜间既有地波，又有天波。 短波波段的频率范围是2.3MHz-27MHz（在该范围中，有若干个频段作广播用，有些频段是安排给通信或其他应用），电波的传播是通过电离层的反射，因此，传播距离很远，特别适合用于国际广播
调幅波产生的原理 产生调幅信号的方法有很多种，从原理上说，是将高频振荡器（激励器）给出载波信号，经放大后，送入被调级（RF级），音频调制信号经放大后送入调幅器，被调级受调幅器输出信号的控制而输出调幅波信号。
调幅广播调制方式 板调（AM） 脉冲宽度调制（PDM） 脉冲阶梯调制（PSM） 单边带调制（SSB） 数字调制（DM) 幅相调制 3D调制
乙类板调（AM）发射机原理 低电平音频信号经多级放大器放大到一定的电平，送入工作在乙类的末级音频放大器（调制器），经变压器耦合输出UF，该电压与直流高压E0相串联，送至高频末级的板极。板极输出的高频电压随着板极电压（E0+UF）的瞬时变化而变化。 音频放大线性放大，用于电子管发射机。乙类推挽放大电路，需要大功率灯丝变压器、调幅变压器和阻流圈，效率低、维护费用高、经常更换电子管。经常调整工作状态。
PDM发射机原理 是新型板调机，克服板调机缺点开发的新的调制方式。 在20世纪70年代得到应用。后期又被改造为PSM发射机。
PDM发射机原理 脉宽调制发射机信号处理的基本过程是： 将低电平的音频调制信号通过脉宽调制器，变为重复频率为超音频的调宽脉冲序列，经过工作于开关状态的开关放大器（有高的效率）放大到所需的电平，再利用一个低通滤波器（又称解调器）把调宽脉冲序列还原为高电平的音频电压，用该幅度足够大的音频电压，最后对高频末级进行如常的板极调幅。
载波状态下，脉宽调制器输出超音频等幅等宽的脉冲序列；载波状态下，脉宽调制器输出超音频等幅等宽的脉冲序列； 在调制状态下，它输出超音频等幅调宽的脉冲序列。
脉冲信号发生器输出一个等幅脉冲串，频率50~80KHz。经RC积分电路，变成三角波。音频信号与三角波电压进行比较，得到一个脉冲宽度随着音频信号不同的脉冲信号。脉冲信号发生器输出一个等幅脉冲串，频率50~80KHz。经RC积分电路，变成三角波。音频信号与三角波电压进行比较，得到一个脉冲宽度随着音频信号不同的脉冲信号。 音频信号幅度决定脉冲宽度，音频频率决定脉冲周期频率。 放大器将脉冲和音频信号放大到规定的电平。经脉宽调制级输出解调器（低通滤波器）解调，还原音频信号加到板极进行调幅。
PSM调制-脉冲阶梯调制 PSM发射机是20世纪80年代初开发新的调制技术，当时其效率、可靠性较高。 优点将高压整流器和调制级合二为一。实现浮动载波控制。 产生32（48）个电子开关脉冲信号、控制32（48）个独立电源开关，产生阶梯输出电压，经低通滤波器（解调出音频信号），送高末级进行板调。
PSM发射机 在载波状态，有16组低压整流器相串联给出14KV, 在100%调幅峰点瞬间，32组低压整流器相串联给出28KV的电压, 在100%调幅谷点瞬间，所有的低压整流器均不参与串联，给出0V的电压。
PSM发射机原理 在调制状态，低电平的直流信号与音频信号相叠加—经A/D变换后变成控制信号—与音频对应，在不同时刻，有相应不同数量直流电压源相叠加，即控制大量的直流电压源的接通或关断（某瞬时直流电压源接通的数目取决于该时刻的音频调制信号）—接通的直流电压源串联叠加—形成阶梯电压。阶梯波经低通滤波器，为高频被调级提供所需的直流板压和相应的调制电压，进行板极调制。
PSM发射机将高压主整电源与调幅器合二为一，提供阶梯电压的装置称为PSM调制器。PSM发射机将高压主整电源与调幅器合二为一，提供阶梯电压的装置称为PSM调制器。 阶梯电压的直流分量转化为高频载波功率，音频分量转化为高频边带功率。
数字调制（DAM） 数字调幅发射机将传统发射机的主整电源、调制器和射频功率放大器合并为一个系统。数字调幅发射机由许多工作于开关状态的高效率射频功率放大单元组成，受编码信号的控制而开通或关断，开通的高频功率放大单元的输出电压串联叠加，达到需要的功率电平。
DAM原理 音频调制信号经高速A/D转换器变为数据流（连续的12比特数字序列），再经过调制编码器进行编码，变为很多个射频功率放大器的开通与关断的控制信号，某瞬时开通的射频功率放大器的数目取决于该时刻的音频调制信号；开通的射频功率放大器的输出电压以串联的形式相叠加，产生出包络有量化台阶的调幅波，再经带通滤波器滤掉不需要的频谱成分，便得到与普通调幅波完全相同的射频已调波。因此，仍然使用普通的包络检波的接收机接收。
经A/D转换得到的12比特序列中，7位最高有效位被编码成相应的控制信号，控制127个大台阶RF功率放大器的开通与关断，每个这样的放大器开通后，输出一个大台阶电压E； 5位最低有效位不经编码 ，直接作为控制信号，控制5个二进制台阶RF放大器的开通与关断，这5个放大器开通后，分别输出E/32、E/16、E/8、E/4和E/2的阶电压。 若所有的RF放大器全部开通，则串联叠加后的输出电压为127E，这相当于100%调幅峰点时刻。
DX（DAM）10发射机 发射机射频系统采用晶体振荡器射频源，其振荡频率经4-8次分频后变为发射机的工作频率，信号经过放大和分配，作为RF激励信号送到RF功率放大器。 音频调制信号经音频处理器处理后，送到A/D转换器，变为12比特的数字信号，再经过编码，变为RF放大器开通与关断的控制信号。
控制信号分为两种：（1）由12比特序列中的6个最高有效位，经过编码得到的所谓“大台阶数据”，控制42个大台阶等压RF功率放大器（每个开通时输出射频电压为E）；控制信号分为两种：（1）由12比特序列中的6个最高有效位，经过编码得到的所谓“大台阶数据”，控制42个大台阶等压RF功率放大器（每个开通时输出射频电压为E）； （2）、12比特序列中的6个最低有效位，不进行编码，直接控制6个二进制小台阶RF功率放大器（开通时输出射频电压分别为E/64、E/32、E/16、E/8、E/4、E/2），称为“二进制台阶数据”。 开通的RF放大器的输出电压经过合成器合成，形成包络具有量化台阶的双边带调幅波，再经中心频率为发射机载波频率的带通滤波器滤除不需要的频谱成分，就成为包络平滑的普通双边带调幅波。
音频处理器 在音频处理器中，音频（AF）调制信号与一直流电压（DC）相叠加，变为单极性信号。音频信号决定调制电平（即决定高频已调波的边带功率），直流电压的大小决定载波电平，调整该直流电压的大小，就能调整发射机的载波功率。
A/D转换模块 A/D转换模块的功能是将音频处理器送来的模拟信号变为12比特的数字信号序列。 12比特中的高位1-6比特主级数据经调制编码器编码后，变为42个等压RF功率放大器的开通与关断的控制信号；12比特中的低位7-12比特二进制数据，不编码，直接控制相应的6个二进制加权放大器的通断。
D/A转换 受数字信号控制导通或关断、工作于开关状态的RF放大器，可以看作是D/A转换器。 与模拟信号相对应的数字信号，开通相应数量的RF功率放大器，其输出在合成器合成（电压叠加），得到包络有量化台阶的射频信号。然后，再经带通滤波器滤掉无用带外频谱成分，便得到与普通双边带（DSB）调幅波相同的包络平滑的射频信号。
功率合成 功率合成是通过高频变压器的电压合成实现的。各功放模块的输出送到各自的RF输出变压器的初级线圈，而通过一根铜管（相当于变压器的次级）穿过各输出变压器的磁芯实现耦合。
任何一个大台阶放大器开通，都提供相同的射频电压E，固定不变，但RF功率放大器提供的功率是不固定的，其大小由当时所开通的RF功率放大器的总数量决定，即某时刻开通的总数越少（多），合成功率小（大），每个RF功率放大器的输出功率也越小（大）。任何一个大台阶放大器开通，都提供相同的射频电压E，固定不变，但RF功率放大器提供的功率是不固定的，其大小由当时所开通的RF功率放大器的总数量决定，即某时刻开通的总数越少（多），合成功率小（大），每个RF功率放大器的输出功率也越小（大）。
例如，开通10个RF放大器输出10E，合成功率为X瓦，每个提供的功率为X/10瓦；开通20个RF放大器输出20E，合成功率为4X瓦，每个提供的功率为4X/20=X/5瓦。例如，开通10个RF放大器输出10E，合成功率为X瓦，每个提供的功率为X/10瓦；开通20个RF放大器输出20E，合成功率为4X瓦，每个提供的功率为4X/20=X/5瓦。 DX-10发射机的载波功率为10kw,在载波状态设定开通的RF放大器数量为N0=18个（每个输出5 kw /9）。 当m=1时，在调制峰点开通36个RF放大器，峰点功率为40 kw，此时，每个RF功率放大器输出功率为10 kw /9。 DX-10型发射机有正峰调制度可达140%的能力，此时，要求正峰功率达到10×=57.6 kw,需要开通的功率模块数为N'，则有以下关系：N' / 18= ≈43
DX-10发射机的42个大台阶和6个小台阶RF放大器，全部开通时，每个大台阶功率放大器输出约DX-10发射机的42个大台阶和6个小台阶RF放大器，全部开通时，每个大台阶功率放大器输出约 57.6KW/（42+63/64) ≈ 1.34KW, 而6个小台阶RF放大器共输出 57.6-（1.34×42)=1.32KW
功率放大器 射频功率放大器是功率相乘型D/A转换器，工作于丁类。它包括-4个MOS场效应管，射频输出变压器T3，而T1和T2为激励变压器，各管激励信号由T1和T2的次级分别供给。图中CR1、CR2、CR3和CR4为齐纳二极管，用于当发生瞬变或过激励时保护场效应管。 场效应管的激励信号Q1、Q4同相，Q2、Q3同相，Q1、Q4同Q2、Q3反相。Q1、Q2、Q3和Q4构成电桥的四个臂，而电桥的四个顶点是：直流供电电源B+、地端与输出变压器 T3的两端.
在射频激励信号的正半周期间，Q1、Q4导通，而Q2、Q3截止；在射频激励信号的负半周期间， Q2、Q3导通，而Q1、Q4截止。因此，在射频输出变压器T3的初级两端形成峰峰幅度为2 B+的方波，方波的重复频率是发射机载波频率，方波电压通过射频变压器耦合输出。 实际上Q1和Q3完全靠激励信号控制导通与截止，而Q2和Q4的通断除与激励信号有关外，还取决于编码控制信号，通过关断Q2和Q4射频激励的办法关断整个RF功率放大器。
需要强调的是，不开通的RF功率放大器射频输出变压器的初级，在电路上应保证提供低阻抗，否则，会在输出变压器的次级产生无穷大的反射阻抗，其他开通的RF功率放大器的输出电压就无法在次级实现串联叠加。需要强调的是，不开通的RF功率放大器射频输出变压器的初级，在电路上应保证提供低阻抗，否则，会在输出变压器的次级产生无穷大的反射阻抗，其他开通的RF功率放大器的输出电压就无法在次级实现串联叠加。
带通滤波器 DX-10发射机的带通滤波器是二阶巴特沃斯滤波器，其输入阻抗为4欧姆（也就是合成器输出要求的负载阻抗），输出阻抗为50欧姆（不平衡），带通滤波器的作用是滤除RF信号的阶梯波纹和其他不需要的频率成分，它也是一个阻抗变换器。它的中心频率为发射机的载波频率。
DAM发射机特点 采用数字调制技术，减小非线性失真。 采用频率合成器的激励信号源，运用高效率的丁类射频功率放大器和功率合成器。 控制、检测和保护完善，提高稳定性、可靠性、减少维护经费和人力。 在音频处理上、控制系统、采用数字集成电路、射频采用丁类放大器和合成器、电源采用十二相全波整流器，整机效率高。
M2W发射机 M2W发射机是法国THOMCAST公司生产的模块化中波广播发射机。其工作原理与DX系列基本相同，但最大的区别是：为了解决调幅包络的信号失真，没有使用二进制小台阶放大器，凡所有开通的RF功率放大器都提供相同的电压，但有不同的相位。 信号处理是将脉冲阶梯调制与相位调制结合在一起。这种发射机应用全数字的音频通道。信号整形、滤波、及调制，均由数字信号处理器（DSP）完成。
M2W机调制原理 M2W 机的调制是同时采用幅度和相位两种调制来实现, 简称为幅相调制。 幅度调制是根据音频输入信号大小决定某一瞬间需要开通的功率模块数量, 给出对应的射频输出电压包络。 由于射频包络与音频包络之间存在量化误差, 则采用相位调制予以解决。相位调制是对每个模块进行相移处理, 减小量化误差。
M2W机用16 bit 的数字音频信号来产生功率模块的控制信号: ON、FC + 和FC – 高7 位产生ON 信号, 决定某一瞬间需要开通的功率模块数 低9 位产生FC + 和FC - 信号, 决定功率模块的相移φ 计算机软件根据音频输入信号大小进行实时计算后发出这3 个控制信号 DAM机的数字音频系统给出大台阶和小台阶模块的合断控制信号, 其内部的A/ D 转换器输出12bit 的数字音频信号 采用42 个等压和6 个不等压功放单元, 其分辨率为42 ×63 + 42 + 63 = 2751 ,即11.43bit , 利用抖动信号可提高2 bit , 实际分辨率达13.43 bit M2W机用16 bit 的数字音频信号来产生功率模块的控制信号 有80 个等压输出的功率模块, 其分辨率能达到15.14bit , 比DAM 机高, 失真更小, 音质更好
3D技术中波发射机 3D系列发射机是Harris公式对DX系列的发射机改进。 3D是指数字直接驱动（Direct Digital Drive） 3D技术省去射频中间放大器，简化发射机电路，提高效率，典型达97.5%，增加可靠性。 用直接数字驱动系统代替DX系列模拟射频驱动系统
3D发射机 3D发射机RF功率放大器进行改进，使用串行调制编码器来的两个TTL射频驱动信号和TTL开关控制信号。 驱动信号为相位相差180度的信号。在RF功放中不需要使用RF激励变压器进行倒相。 使用一种DSAM（数字串行自适应调制）技术，连续监测每个串行调制编码器和射频功放，在发生故障时自动进行再分配，确保发射机处于最佳性能 激励器采用直接数字合成技术（DDS）
模拟广播的优点和缺点 优点：技术简单，接收机廉价。 缺点：发射机能量利用不经济（AM广播）从能量的利用来看，AM发射功率中的很大一部分是用于载波（例如，当平均m=0.3时，载波功率占发射总功率的95.7 %），与此相联系的是有相当高的运行费用 多径传播（AM 和FM）会产生接收信号的严重衰落，影响接收质量。无线电信道的固有特性：频率选择性与时间选择性 抗干扰能力差（尤其是AM） 节目单纯，在数字技术与多媒体技术大发展的今天，模拟广播对听众的吸引力越来越小
解决模拟广播存在问题的唯一出路——数字声音广播解决模拟广播存在问题的唯一出路——数字声音广播
模拟信号在时间和数值上是连续的。 数字信号在时间和数值上是离散的。 A/D转换由取样、保持、量化、存储和传递组成。 简单：取样、量化、编码
