广播发射机技术

广播发射机2内容简介无线电广播基础知识电波频段划分传播特性广播电视系统基本构成发射机概述常用广播发射机广播：以无线电波（或导线）传送声音为媒介的大众传播工具狭义的广播专指声音广播，电视广播则指电视。无线电广播基础知识无线电的发明1.1820年---偶尔的发现电磁现象2.1831年---法拉弟发现电磁感应3.1864年----麦克斯韦（无线电之父）发现不用导线就可传播的电波。4.1884年---德国的赫兹验证电磁波的产生、发射和接收的方法。电波1895年俄国科学家波波夫和意大利人马可尼分别发明了无线电通讯技术。1899年，马可尼成功地将电报自英国跨越英吉利海峡拍发至法国。1901年又完成了横越大西洋电报的发射。广播的诞生1906年圣诞节，费森登在马萨诸塞州的试验电台首次作试验性广播。广播从此诞生。1923年初，美国记者奥斯邦利用华商资本在外滩开设“中国无线电公司”，1月4日正式播音，被认为是中国第一家广播电台。1928年8月1日国民党政府在南京开办“中央广播电台”。1940年12月30日延安新华广播电台开始播音，这是中国共产党创办的第一个广播电台。这个日子被作为中国人民广播事业创建纪念日。频段传播特性中波广播中波广播主要通过地面波传送，频率在526.5-1606.5kHz的范围。中波广播晚上还可通过空中电离层反射传播。中波广播可以传播覆盖几十到一百多公里的范围，通过空中电离层反射可传播覆盖到几百公里。中波广播主要用于覆盖一个城市或一个地区。中波广播传播示意图11短波广播短波广播主要通过天空电离层反射传播，频率在3.2-26.1MHz的范围。短波广播可以传播覆盖几百到几千公里的距离。在我国，短波广播主要用于国际广播和向边远地区传送广播节目。短波广播传播示意图12调频广播（FM）调频广播的频率在87.5-108MHz的范围。它主要通过地波传播。调频广播传播覆盖范围可达几十公里，传播距离比较短，主要用于一个城市或一个地区的覆盖。调频广播传播示意图60公里13地面电视是通过米波（VHF）和分米波（UHF）频段来播送的。一般可以覆盖几十公里。我国总共有68个地面电视频道的频率资源，为了不发生干扰，在同一个地区能够规划使用的频道一般不足10个。无线电视发射系统示意图地面电视无线发射台转播台差转台发射各省、地市发射台广播电视发射台用户接收广播电视系统15现场信号源电台、电视台节目采编、制播远距离传输本地发射/分配接入本地用户接收光缆干线网卫星微波有线广播电视分配网无线发射台广播电视系统基本构成示意图有线用户无线用户16发射机概述功能组成原理常用广播发射机相关标准17功能发射机是指将符合某种广播标准的音频、图像、视频信号，分别经过调制在中频上后通过频率变换到规定的射频上，并经过功率放大使之达到规定的功率，最后馈送给负载天线的一种无线电设备。18组成和工作原理激励器功放组合路器滤波器控制器负载节目源广播发射机电源供电19常见的发射机中、短波调幅广播发射机调频广播发射机；模拟电视广播发射机；地面数字电视广播发射机；CMMB发射机；CMMB/DTMB直放站；CDR发射机。20发射机标准名称产品标准相关标准公共标准中、短波调幅广播发射机GB/T9376-1988中波和短波调幅发射机基本参数GB/T9377-1988中波和短波广播发射机测量方法GB9159-2008无线电发射设备安全要求》；GB/T12572-2008无线电发射设备参数通用要求和测试方法；无线广播电视发射设备产品生产许可证实施细则调频广播发射机GB/T4312.1-1984调频广播发射机技术参数和测量方法单声和立体声GB/T4311-2000米波调频广播技术规范；GY/T169-2001米波调频广播发射机技术要求和测量方法模拟电视发射机SJ/T10351-1993电视发射机通用技术条件GB/T6277-1986电视发射机测量方法地面数字电视广播发射机GB/T28435-2012地面数字电视广播发射机技术要求和测量方法GB/T28436-2012地面数字电视广播激励器技术要求和测量方法；GB/T20600-2006数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制GB/T14433-1993彩色电视广播覆盖网技术规定；GY/T229.2-2008地面数字电视广播激励器技术要求和测量方法；GY/T229.4-2008地面数字电视广播发射机技术要求和测量方法移动多媒体广播（CMMB）发射机GD/J020-2008移动多媒体广播UHF频段发射机技术要求和测量方法GY/T220.1-2006移动多媒体广播第1部分：广播信道帧结构、信道编码和调制广播电视（CMMB）直放站GD/J021-2008移动多媒体广播UHF频段直放站放大器技术要求和测量方法GY/T220.1-2006移动多媒体广播第1部分：广播信道帧结构、信道编码和调制调频广播发射机22调频广播原理调频原理调频立体声广播23调频广播调频波的瞬时表达式为：)(cos)(tUtuCftfCCdttUKtU0)(costUKtUfCCsincostmtUfCCsincos式中，UΩ（t）——调制音频电压瞬时值；UΩ——调制音频电压的最大峰值；Ω——调制音频的角频率；FΩ——调制音频频率。称为调频指数UKmff调频指数：是以弧度为单位的调频波的最大相位偏移。调频指数和调制信号的振幅成正比，和调制信号的角频率成反比。24调频广播理论分析证明：调频波的频谱是由载频ω和无数对边频（ω±nΩ）组成。其中n为任意正整数（n＝1，2，3，……）。也就是说，调频波的边频有无限多个，因而频带也为无限宽，相邻边频之间的间隔等于调制信号频率Ω。但实际上调频波能量的绝大部分是集中在载频附近的一些边频中，25调频广播在当n（mf＋1）时，边频的幅度已降到小于0.1，滤除掉大于（mf＋1）的边频分量，对调频波的失真影响不大，因此得到以下重要结论，也是通常计算调频波频谱有效宽度的原则，即（卡森公式）：max12Fmfmax2Ffm26调频广播式中，Fmax为最高调制频率。当Fmax＝15kHz，频偏Δfm为规定的75kHz时，单音调频波的频带宽度通常记为：max2FfmkHz1801575227调频广播加重：由于调频指数mf随着调制频率的升高而减小，因此表现在接收效果上调制音频的高端信噪比比较差，针对调频发射机的这一缺点，专门采用了预加重与去加重技术措施来改善高端信噪比。28调频广播在发射端将音频信号的高端部分提升即称为预加重。提升点选择在音频信号频谱密度下降了3dB时所对应的频率值。对于调频广播，f约为3.2kHz，这时τ＝50μs。29调频广播预加重30调频广播预加重F4001K3K5K7K10K12K15KdB00.412.765.337.5910.3011.7313.6031调频广播预加重F4001K3K5K7K10K12K15KdB00.412.765.337.5910.3011.7313.600500010000150000246810121432调频广播调频立体声广播33调频广播经过立体声调制的信号，首先要兼容普通单声道收音机的收听，并且调制度、信噪比等技术指标降幅不能太大。导频制立体声调频。34调频广播和信号：把左、右声道信号之和（L＋R）作为声频段的和信号，简称为M，作为单声道接收的信号，频带范围为30Hz～15kHz。差信号：把左、右声道信号之差（L－R）作为声频段的差信号，简称S，并采用抑制载波的调幅方式调制在副载波上，副载波频率规定为38kHz，因此形成频段38±15kHz，即23kHz～53kHz的调幅差信号。35调频广播经这样处理后的信号两项加起来用数学式表达为：tSMtRLRLtuSSsinsin式中ωs即为副载波的角频率。为了在接收端解调出差信号（L－R），则需要恢复副载波信号ωs，所以必须在发射时加上副载波的信息。规定要加入的导频信号是副载频的半频，副载波规定使用38kHz，导频则是19kHz。36调频广播完整的立体声调制信号称为立体声复合信号可表示为：式中，L——左声道信号；R——右声道信号；ωs——副载波的角频率（fS＝38kHz）；P——导频信号电压的振幅值（最大频偏10％，即7.5kHz）。tPtRLRLtuSS2sinsin37调频广播这种立体声复合信号包括三部分。1.L与R之和M信号，它与单声道广播所含有的信息完全相同，其最大频偏为单声道广播时最大频偏的90％；2.L与R之差S信号，调幅在频率38kHz的副载波上，并将副载波拟制后留下的两个边带波，同样它的最大频偏也为单声道广播时最大频偏的90％；3.为了在接收机中恢复差信号S而加入的频率为19kHz的导频信号。38调频广播用以上三部分信号对主载波信号调频，总频偏仍为75kHz，其中导频信号固定占用7.5kHz，主、副信号合用90％，这样便形成了导频制立体声调频广播信号。39调频广播这种导频制立体声复合信号的频谱如图：40调频广播第一段30Hz～15kHz和信号M，这也是调频广播单声的整个频带，当接收机为普通的单声道收音机时，只解调这一段，此段以上部分只需简单的低通滤波器滤除即可。41调频广播第二段是单一频率导频19kHz，在接收端，解调出的导频经倍频后变成38kHz，作为解调差信号的副载波。42调频广播第三段是差信号S经过调幅后形成的副信号，由于调幅的副载波是38kHz，最高调制音频是15kHz，因此调幅产生的边带最低频率为38－15＝23kHz，而最高频率为38＋15＝53kHz。43调频广播组成实例44调频发射机组成框图45调频广播实例46调频广播指标与测试47调频广播序号项目单位技术要求1波段范围MHz87～1082频率偏差Hz2000（功率50W）3预加重μs504频率响应dB±1（40Hz~15000Hz；1kHz校准；100%调制）5信噪比dB≥60（1kHz；调制度100%）6寄生调幅噪声dB-50（无调制）7输出功率允许偏差%±10（50Ω阻抗）48中、短波调幅广播用调制信号（音频信号或视频信号）去控制改变高频载波信号的振幅，从而使高频载波的振幅随调制信号的变化而变化，即为调幅（AM）。49模拟电视发射机我国模拟电视广播的视频信号带宽为6MHz，射频带宽为8MHz（包括图像和伴音）。也就是说，一套电视节目在传输时需占据8MHz的带宽。50模拟电视发射机使用的频段属于超短波范围，我国规定为甚高频波段（VHF）的48～223MHz和特高频波段（UHF）的470～960MHz范围，共安排了68个频道。在VHF波段中有12个频道，在UHF中有56个频道。51地面数字电视（DTMB）DTMB(DigitalTerrestrialMultimediaBroadcast)是在中国大陆，香港和澳门的移动和固定终端被使用的电视标准。大量采用了无线数字通信方面的最新技术，拥有多项基础性技术发明，是一项原创性宽带传输新体制。52地面数字电视（DTMB）DTMB发展历史由中国上海交通大学研发的ADTB-T制式和清华大学／北京凌讯华业科技研发的DMB-T都希望能成为中国所采用的全国制式。经过漫长的利益博弈，DTMB以上两个制式的简单融合成为最终官方认可的方案。53地面数字电视（DTMB）中国地面数字电视传输标准的演进版本（DTMB-A）被正式列入国际电联ITU-RBT.1306建议书“数字地面电视广播的纠错、数据成帧、调制和发射方法”，成为其中的系统E。这项公告宣示DTMB-A已经成为数字电视国际标准。54MER对于QAM接收机接收到的每个符号，I和Q是QAM接收机星座图中接收到一个符号的理想位置的数值，（δI，δQ）是误差矢量，定义为被选中符号的理想位置（星座图中定义的符号所在方框的中心