数字化在调频广播发射机技术中的应用

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　　摘要：文章主要结合笔者工作经验，对数字化在调频广播发射机技术中的应用展开分析，并且对调频广播发射机技术未来的发展趋势进行展望。
　　关键词：数字化;调频广播;应用
　　中图分类号：TN934.81 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）07-0099-02
　　0 引言
　　随着数字传输技术的发展和数据压缩技术的进步，我国数字音频广播已开始建设和应用，即从演播室到用户的整个传输过程都采用数字信号，调频广播数字发射机也将逐步取代调频模拟信号发射机。数字音频广播系统，抗干扰性能好，传输质量高，所需要的发射功率小，节约能源并减少电磁污染，采用了新的音频编码技术，大大提高了频谱利用率，还可以传送数据业务、图像或视频，增加了业务丰富性，一降一增从而提高经济效益。因此，我们对数字化在调频广播发射机技术中的应用以及未来的发展进行总结和展望，有很重要的现实意义。
　　1 数字技术在调频广播发射机中的应用优势
　　调频广播发射机是将音频信号和高频载波调制为调频波，使高频载波的频率随音频信号发生变化，再对所产生的高频信号进行预放大、激励、功放和一系列的阻抗匹配、滤波，以无线发射的方式来传播节目的设备。当今进入信息化和网络时代，人们对广播节目有了更多元化的需求。调频广播以其覆盖范围广、受众多、发射设备造价便宜、立体声音质好等自身的优势仍然被大范围应用，是我国广播节目的主要播出方式。随着科技的进步，广播已经不仅仅局限于传播传统音频信号，还可以传送多媒体信号，收端装置也不仅仅局限于传统收音机，还包括手机、电脑、车载接收终端等。因此，在调频频段发射机中应用数字技术，顺应时代和科技发展需求，能提升设备性能，提高广播系统质量，势在必行。
　　1.1 发射数字信号抗干扰性强
　　传统的模拟发射中，由于传输的信号是模拟信号（幅值是连续的），因此难以把噪声干扰分开而去掉，随着距离的增加，信号的传输质量会越来越恶化。发射数字信号，传输的是数字脉冲信号，这些信号在传输过程中，也同样会有能量损失，受到噪声干扰，当信噪比还未恶化到一定程度时，可在适当距离或信号终端经过再生的方法，使之恢复为原来的脉冲信号波形，消除了干扰和噪声积累，就可实现长距离高质量的信号传输。
　　1.2 数字广播信号接收质量高
　　接收端使用数字调频收音机可以通过限幅的变化将干扰信号去除，从而降低干扰信号对信号接收的影响。因为干扰信号能形成寄生调频，相对于调频发射机发出的频率寄生调频频率较低，而调频收音机发出的声音电平相对比较高，噪音电平和频率为正比关系[1]。因此，用调频接收机接收到的广播信号质量较高。
　　1.3 数字信号稳定性强
　　数字信号所传输的信息是分散在许多载波上的，通过时间上和频率上的交织并在数据符号之间插入保护间隔，对多径传播具有很强的抗干扰能力，解决了城市中密集的高层建筑所引起的多径传播的干扰。在发射机之间的距离符合系统设计时，这种使系统免受多径干扰的机制还可以用来建立单频网络（SFN）。
　　1.4 数字发射机经济效益高
　　发射采用数字信号能节约频谱资源，提升发射机利用率。采用先进的数字音频压缩编码技术，同一个广播频道可以同时传送多套数字广播节目，也就意味着一台发射机可以发送多套数字广播节目，提高了发射机经济效益。数字音频信号所需发射机功率小，这样发射机功率消耗降低，节约了能源，节省费用，也降低了电磁污染，保护了环境。
　　2 数字化在调频广播发射机技术中的应用现状
　　现阶段，调频广播机房中的数字信号传输基本上是由光纤完成，采用实时压缩与处理技术。该项技术的发展成熟保证了传输的调频广播信号拥有更高质量与稳定性，并且在纠错能力方面表现突出。调频广播信号的输出系统主要为数字化复合立体声数字信号系统。这套系统主要是利用数字信号处理器（DPS）对应数字输出（AES/EBU），利用DPA（数字信号解码器）所发出的立体声复合调频广播信号对应立体声编码，进而保证左右声道均有良好信号质量，从而确保分离度指标能够有所提高[2]。
　　现阶段我国调频广播机房在前端的信号传输、信号处理以及调频发射机激励器都已经全面实现了数字化。然而由于还有很大体量的用户所使用的调频广播接收终端依旧只能接收模拟信号，因此发射机在信号处理过程中还该需要将数字信号转换成模拟信号，经过功率放大设备放大，从天线发射出去，以保证使用模拟终端的用户能接收到广播节目。
　　3 数字化在调频广播发射机技术中的应用趋势
　　当前我国广播电视发射台站调频广播前端信号的传输部分全部实现了数字化，这对节目源的采样监测、信号的应急切换和调频同步广播的实施都提供了很大的便利。随着数字技术的不断发展，也将不断地为调频广播技术带来更多新的发展方向。
　　3.1 高度集成化
　　将数字化技术应用在调频广播发射机上，能够更加方便的将发射机设备中可实现模块化的部位進行标准化与模块化。换而言之未来发射机的生产更像“搭积木”，会结合用户对发射功率的需求去进行模块的组装集成，设备组装和调试过程更加方便。数字化技术有利于提高发射机构架设计的合理化程度，能够让发射机变得更为轻便，高度集成化、模块化更有利于发射机的生产、安装与运维管理，在造价缩减、能耗降低等方面也有着良性影响[3]。不难看出，现有的大功率的调频广播发射机会向高度集成化的方向发展。
　　3.2 传输质量好
　　利用数字化技术对调频广播发射机中的调频激励器进行改造，实现了信号传输质量的提升，有效改善了过去模拟信号传输中出现的信号失真与噪音偏大的情况，保证了广播节目传输质量的提升。同时，信号传输的数字化能够缩短实现同步功能所需时间，使系统性能得到提高，缩短系统调试时间，更有利于日常运维管理工作的开展。 　　3.3 广播内容与形式更加多样
　　随着时代的不断发展，數字化技术早已在各个领域中得到了广泛应用，给人们的生活工作带来了极大便利，人们能够根据自己实际情况与收听习惯去选择接收广播节目的方式，通过互联网、手机APP等，来获取自己最想听的内容与最想要的服务。广播发展也需不断更新技术和服务，满足受众需求。将数字化技术应用在调频广播发射系统当中，从而让更多听众获得更好的用户体验，不仅会降低信号传输方面的不良影响，并且会凭借能利用广播发射系统传播形式更加丰富多样的广播节目，从而吸引更多广播新用户，带来更好的经济效益。
　　3.4 质量与可靠性进一步提升
　　调频广播发射机的运维管理人员希望发射机拥有稳定质量，从而降低因为故障而发生停播事故的概率。数字化技术的应用能够让电声技术相关指标更加简洁，所研发生产的新型发射机不管是在信号失真还是噪音的控制方面，其电声指标都会有显著地提升，从目前我国大部分机器指标表现来看，要远远高于国家规定的标准。发射机设备的运行稳定性方面以及使用寿命、设备的质量与运行可靠性都会有所提升。同时发射机能够实现更多附加功能，随着技术的不断更新发展，这部分附加功能会逐渐发展出更为广泛的应用，调频广播带来的服务质量也会有显著提高。
　　3.5 系统可扩展性可监测性提高
　　数字化技术应用在调频广播发射系统中，在保障节目源信号传输更加稳定的同时，也使得系统具备更丰富的扩展性。数字化的适配器和解码器以及信号三选一系统配置的RJ45端口，在不影响信号传输的同时，可以实现节目源的远程监控和自动切换，当主用信号一旦出现故障，系统可以自动切换到备份信号不影响播出。同时数字化监测系统可以对节目源实现慢录、回放，有助于节目源播出出现故障的时候判断锁定故障节点及时排除故障。
　　3.6 数字调频广播发射新技术
　　当下随着经济社会的发展，受众对信息的需求激增，也导致经济发达地区调频广播电台的数量不断增加，频率资源紧张的问题日益严重，为缓解这个问题，目前提出了CDR广播技术。数字音频广播（CDR）是由我国自主研发的调频数字音频广播标准。标准由两部分内容组成：第一部分为数字广播信道帧结构、信道编码和调制;第二部分为复用部分。整个系统由4个子系统构成：音频和数据输入子系统、复用子系统、信道编码和调制子系统以及接收子系统，系统通过无线覆盖的方式发射数字音频广播。音频和数据输入子系统为信号源，将音频节目、数据业务、EPG信息和控制信息输入复用子系统;复用子系统打包生成数据流的复用帧，通过信道编码和调制子系统最终成为射频信号发送出去;接收子系统完成对信号的接收。CDR广播技术可以实现同频率数模同播，数字信号可以在100kHz带宽内传送两套音频信号，提高频谱利用率，同时可以对节目实行加密处理等[4]。
　　3.7 发展现状与展望
　　随着我国科技水平的迅速提高，数字化技术也在持续不断地更新与优化当中。数字化技术具有明显的节约频谱与降低发射功率的优势，将其应用在调频广播当中能够取得良好的应用效果，然而要想真正建立完善的数字化调频广播系统还有很长的一段路要走。现阶段我们与发达国家相比还存在一定的差距。在今后的发展中需要加大对数字化技术研发，并且与更多国外先进的广播设备生产企业开展交流合作，学习他们的优点，借鉴他们的先进经验，取长补短，发展符合我国应用实际的具有自主知识产权的数字调频广播发射机技术。
　　4 结语
　　综上所述，将数字技术应用到调频广播发射机上，是数字调频广播系统实现的重要一环，数字化技术在调频广播发射机的应用，能够明显提升广播节目质量和传输质量，使用户得到更好的收听体验。随着数字化的发展不断深入，当下CDR融合数字化广播已逐步开始实验播出。数字化广播采用自主研发的DRA+编码技术，在原有模拟调频广播的频点上可以传输更多的音频节目，解决了频谱资源短缺的问题。未来伴随着5G时代的到来和广电700M频率的应用，数字调频广播也一定会扩展出更加丰富多彩的节目形式，给用户带来更加精彩的收听体验。
　　参考文献
　　[1] 谢立辉.调频广播发射机技术特点及发展趋势探讨[J].科技创新与应用，2016（25）：112.
　　[2] 何国强.调频广播发射机数字化技术及发展趋势展望[J].科学技术创新，2015（19）：66.
　　[3] 李玲.调频广播发射机的杂散发射测试方法分析及实测应用[J].数字化用户，2013（11）：10-12.
　　[4] 刘学理.基于FM-CDR技术的调频发射机数字化改造方案[J].广播与电视技术，2017（01）：94-97.
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