调频发射机基础2012

1、广播电视发射设备基础, #12022/5/4广播电视发射设备基础广播电视发射设备基础广播电视发射设备基础, #22022/5/4内容提要基础知识 广播、电视业务 无线电波频谱 全固态发射设备组成 功率放大器 信号调制 频率合成技术 预失真校正技术 声音预加重技术 S/N加权测量技术FM立体声广播发射机 音频信号 双声道立体声FM广播 数字音频信号 FM立体声发射机技术指标VHF/UHF TV发射机 TV发射机的发展 基本电视标准 电视发射机常用名词术语 视频信号 残余边带(VSB)调幅 TV发射机类型 电视发射机视频指标广播电视发射设备基础, #32022/5/4基础知识广播电视发射设备基础,

2、 #42022/5/4广播、电视业务 卫星电视业务 工作频段-微波(1012GHz) 有线电视业务 工作频段-VHF、UHF(40MHz1000MHz) 无线广播、电视业务 短波无线广播（SW，330MHz） 中波无线广播（AM, 5301600KHz） 调频无线广播（FM, 88108MHz） 电视无线广播（VHF、UHF, 47230MHz）广播电视发射设备基础, #52022/5/4无线电波频谱(1)广播电视发射设备基础, #62022/5/4无线电波频谱(2)频段频率波长备注VHF(甚高频)30300MHz101m米波I4784MHzTVCH14II87108MHzFM RadioFM

3、III167223MHzTVCH612UHF(特高频)3003000MHz10010cm分米波IV470566MHzTVCH1324V606958MHzTVCH2568广播电视发射设备基础, #72022/5/4全固态发射设备组成 信号处理部分： 音频、视频信号处理 预失真校正器 信号调制 变频器 RF部分： RF放大器 分配器 合成器 输出滤波器 定向耦合器 冷却系统 强迫风冷 液体冷却 电源 放大器电源 控制电源 控制与显示： 系统逻辑控制 各种参数的显示 系统保护 机箱广播电视发射设备基础, #82022/5/4功率放大器 按使用的器件区分： 真空管放大器： 电子管 速调管 IOT管 晶

4、体管放大器 双极性晶体管 MOS晶体管 LDMOS晶体管 LDMOS晶体管特点 可以承受较高的VSWR,通常为(10:1) 增益高,典型值为13dB 饱和曲线平滑，有利于RF信号放大 可承受较大的过激励功率 偏置电路简单，无需温度补偿广播电视发射设备基础, #92022/5/4功率放大器按工作状态区分： 甲(Class A)类放大器 线性好，效率低 常用于TV发射机的推动级 甲乙(Class AB)类放大器 常用于TV，FM发射机的末级 乙(Class B)类放大器 线性比A类好，效率有所提高 FM发射机的末级可以使用 丙(Class C)类放大器 丁(Class D)类放大器. A, AB,

5、 B, C, D类放大器，后面比前面效率高，前面比后面的线性好广播电视发射设备基础, #102022/5/4信号调制 一个正弦信号可以表示为：a(t)=Asin(t+) 正弦信号三要素： 幅度 频率 相位 调制：用需要传输的信号去改变载波（正弦）信号三要素的其中之一： 改变幅度：调幅(AM) 改变频率：调频(FM) 改变相位：调相(PM)广播电视发射设备基础, #112022/5/4频率合成(PLL)技术 常用于发射机振荡器电路的一种技术，由4部分组成 频率参考(Fr) 鉴相器(PD) 环路滤波器(LP) 压控振荡器(VCO) 频率合成器（锁相环）方框图：FrPDLPVCOLO output广

6、播电视发射设备基础, #122022/5/4预失真校正技术 校正类放大的非线性失真 理想放大器输入输出特性为一条直线inputoutput校正器特性放大器特性校正后放大器特性广播电视发射设备基础, #132022/5/4声音预加重技术 原理 调频段的噪声多为高音频段的噪声 节目内容高频段能量较低 在发射机中将高频段信号人为按一定规律加大调制 在接收机内也按规律加入高频衰减网络 抑制高频段FM噪声, 改善信噪比, 节目内容未改变 预加重网络幅频特性: F()=1+(/ 0)21/2 0幅度变化3dB频率 =1/ 0,规定了就确定了0 国际上有两种常用标准： =50us, =75us广播电视发射设

7、备基础, #142022/5/4S/N加权测量技术S/N测量 dB=20*lg(信号幅度噪声幅度）加权测量 视频加权测量网络：具备高频衰减特性 测量结果更符合人们感官视频加权测量： 视频(6MHz)内杂波对图像的损伤与杂波频率有关； 低频杂波对图像损伤更严重统一加权网络： 模拟人眼对杂波的主观感觉随频率变化而设计 测量结果更符合实际视觉效果加权与加重 加权：weighted 加重：pre-emphasis统一加权网络广播电视发射设备基础, #152022/5/4工程单位 dB：工程上的一个常用表示相对值单位 功率增益:（dB)=10*lg(po/pi) 电压增益:（dB)=20*lg(Uo/U

8、i) S/N: (dB)=20*lg(信号电平/噪声电平） dBm：取mw为参考电平，其它功率值与之相对值 dBm=10*lg(p/1mw) dBw：取w为参考电平，其它功率值与之相对值 dBm=10*lg(p/1w) dBw=dBm-30广播电视发射设备基础, #162022/5/4发射机类型 电子管发射机： 优点：线性好，效率较高，价格低 缺点：寿命短，维护费用高，风冷噪音大 速调管发射机： 优点：功率增益高，寿命长，输出功率高 缺点：线性差，需复杂的校正系统；体积大，价格高，维护费用大 IOT管发射机： 综合电子管和速调管的优点 全固态发射机： 优点：可靠性高、维护量小、维护费用低，噪音

9、小 缺点：输出功率小，线性差、价格高广播电视发射设备基础, #172022/5/4性能比较电子四极管速调管IOT全固态寿命(小时)70,000增益15dB35dB约 20dB820dB供电电源2.58KV约 20KV约 30KV50V效率较高中较高中维护费用中高中低冷却方式风/水水水风设备价格低高高高放大方式分放/合放分放/合放合放分放广播电视发射设备基础, #182022/5/4全固态发射机 全固态发射机：设备的所有功率放大器采用晶体管放大器它是真对真空管（四极管、速调管、IOT）发射机而言 采用并联冗余设计，部分组件故障可以不停机，停播率大大降低 寿命长，降低维护费用 冷却方式通常为风冷，

10、制造、维护容易 大功率设备价格较高 随着晶体管工艺的发展，单管功率增大，价格降低，所以全固态设备是广播电视发射设备的未来发展方向 全固态设备核心技术是：功率放大组件、大功率合成器、和非线性失真校正广播电视发射设备基础, #192022/5/4FM立体声广播发射机广播电视发射设备基础, #202022/5/4FM发射机FM发射机外部接口Audio LAudio RFM TransmitterRF output(VHF or UHF)PWS inputRemoteMPXSCA广播电视发射设备基础, #212022/5/4FM发射机 FM发射机接口类型名称阻抗常用联接器/标准备注L600 XLR输入

11、R600 XLR输入MPXBNC/Q9输入SCABNC/Q9输入PWS-输入REMOTE-RS232, RS485遥控RF50 L27,7/8”EIA, 1-5/8”EIA, 3-1/8”EIA输出广播电视发射设备基础, #222022/5/4音频信号（） 模拟音频信号 耳朵能感觉到音频信号频率范围：20Hz20KHz，通常在30Hz15KHz左右，高于20KHZ信号很少能感觉到 AM发射机信号频率范围 10KHz FM发射机信号频率范围15KHz 普通电话机信号频率范围3KHz 信号频率与音质关系 频率越高，音质越好，但传送需要RF频带宽广播电视发射设备基础, #232022/5/4音频信号

12、（） 数字音频信号 模拟信号数字化普遍采用PCM方法，通过三个步骤来完成 取样：每隔一段时间抽取一个信号样值 量化：通过“四舍五入”的方法将模拟信号转换成数字信号的过程 编码：按照预先规定的数值计算方法，把量化了的取样值表示成这种数值的计算式下的数 A/D转换过程参考下图:LPF取样量化编码模拟输入数字输出广播电视发射设备基础, #242022/5/4音频信号（） 数字音频信号接口标准 AES/EBU：原始数字音频接口标准，特性阻抗为110 ohm，传输线为双绞线。 AES3：最新数字音频接口标准，特性阻抗为110ohm，传输线为双绞线。 S/P-DIF：Sony/Phillips数字音频接口

13、标准，特性阻抗为75ohm. AES3-ID：专业设备接口标准，特性阻抗为75ohm. AES3-IE：光纤接口标准。广播电视发射设备基础, #252022/5/4音频信号(4) 取样频率是数字音频设备的一项重要指标 目前数字音频设备采用的取样频率：32KHz、44.1KHz、48KHz FM立体声广播音频最高频率：15KHz 按Nyquist理论取样频率30KHz 44.1KHz取样频率可以满足20KHz音频信号要求 两台数字设备连接,如果取样频率不同, 需要加转换设备广播电视发射设备基础, #262022/5/4双声道立体声FM广播 导频制立体声音频信号传输 L/R两声道，频率范围30Hz

14、15KHz 将L、R信号编码，形成一个复合信号 和信号：M=L+R 差信号：S=L-R M、S信号保持全部信号的频率成分30Hz15KHz 传输M和S信号，而不是L、R信号 编码方法 将M信号作主信道 S信号调制到38KHz副载波上（调幅），并对38KHz进行抑制，得到副信道 主、副信道进行合成，再插入一个19KHz导频信号，形成FM立体声信号的基带信号。广播电视发射设备基础, #272022/5/4双声道立体声广播 FM立体声基带信号频谱主信道M=L+R副信道下边带S=L-R副信道上边带S=L-R30Hz 15 19 23 37.97 38 38.03 53 f(KHz)导频信号被抑制的副载

15、波1% FM立体声性能 立体声分离度：S=20*log(ABS(L/R) (dB), 其中L、R是只有左声道输入时，左、右声道的输出电压。 L=1/2*（M+S），R=1/2*（M-S），所以只有M、S信号完全同频、同相时，S=0，立体声分离度为无穷大。广播电视发射设备基础, #282022/5/4双声道立体声广播 信号传输：将立体声复合信号调制（FM）到主载波上，形成RF信号，用放大器放大到额定电平，通过天线发射出去 信号接收： 立体声收音机接收节目是发射的一个逆过程，解调解码恢复出L/R信号 单声道收音机内部无解码器，通过处理只接收到M信号，不能恢复出L、R信号，因此无立体感 导频制FM方

16、式实现了单声道收音机与立体声收音机接收节目时的兼容性广播电视发射设备基础, #292022/5/4FM立体声广播发射机 方框图LPFLLPFR预加重预加重编码调制放大放大RFOUTPUT电源控制与显示激励器放大器广播电视发射设备基础, #302022/5/4FM立体声发射机技术指标信号输入 L/R输入: 接口/电平/阻抗 MPX输入：接口/电平/阻抗 MONO输入:接口/电平/阻抗 SCA输入：接口/电平/阻抗RF输出 功率 接口 阻抗 频率范围：88108MHz 残波辐射：60dB(1mw)音频指标 振幅频率响应：0.5dB 失真：40dB 信噪比：60dB工作条件 工作电压 环境温度 海拔

17、高度 环境湿度广播电视发射设备基础, #312022/5/4VHF&UHF电视发射机广播电视发射设备基础, #322022/5/4TV发射机的发展 发展史 早期：黑白电视发射机 目前：彩色电视发射机 将来：数字HDTV发射机 发展现状：电子四极管、速调管、IOT管和全固态发射机四种机型并存 电子四极管：中、小功率，多采用高压风冷方式 速调管：大功率，UHF，采用水冷方式 IOT管：大功率，UHF，采用水冷方式 全固态：中、小功率，多采用风冷方式 发展趋势：全固态化广播电视发射设备基础, #332022/5/4基本电视标准标准代号MB/GID/K扫描线525625625625场频(Hz)60Hz

18、505050带宽(MHz)67/888V/S载波间隔(MHz)4.55.5/5.7466.5VSB宽度(MHz)0.750.751.256.5图像/声音功率比5:110:15:110:1FCCCCIRBritishOIRT广播电视发射设备基础, #342022/5/4彩色制式 目前世界上存在三种彩色制式 NTSC, 1948 PAL, 1961 SECAM, 1957广播电视发射设备基础, #352022/5/4电视发射机(1)电视发射机外部接口VideoAudioTV(VHF or UHF TransmitterRF output(VHF or UHF)PWS inputRemote广播电视

19、发射设备基础, #362022/5/4电视发射机(2) 发射机外部接口类型名称阻抗常用联接器/标准备注Video75BNC/Q9输入Audio600 XLR输入PWS-输入RF50 L27,7/8”EIA, 1-5/8”EIA, 3-1/8”EIA输出REMOTE-RS232, RS485遥控广播电视发射设备基础, #372022/5/4电视差转机(Transposer) 接收一个频道RF信号，将频率变换到另一个频道（RF），再经过放大器放大到额定电平 FRF1FRF2 同一波段至少隔一个频道（VHF）高频头RF1放大器RF2RF output电视差转机广播电视发射设备基础, #382022/

20、5/4电视发射机常用名词术语（）常用名词 视频信号-VIDEO 音频信号-AUDIO 中频信号-IF 射频信号-RF 图像信号-VISION 声音信号-SOUND 激励器-EXCITER 放大器-AMPLIFIER 推挽放大器-PUSH-PULL AMPLIFIER 功率放大器-PA 分配器-DIVIDER、SPLITER 合成器-COMBINER 调制器-MODULATOR 低通滤波器-LOW PASS FILTER 带通滤波器-BAND PASS FILTER 陷波器-NOTCH FILTER 双工器-DIPLEXER 定向耦合器-DIRECTIONAL COUPLER广播电视发射设备基础

21、, #392022/5/4电视发射机常用名词术语（） 常用名词 本机振荡器-Local oscilator 变频器-Up converter 自动电平控制-ALC 自动增益控制-AGC 集成锁相环路-PLL 全固态发射机-Solid state transmitter 预加重-Pre-emphasis 微分增益失真-DG 微分相位失真-DP 互调失真-IMD 群时延失真-Group delay 亮度非线性失真-Luminance non linearity distortion 谐波失真-Harmonic distortion 频率调制(调频)-Frequency modulation (FM

22、) 幅度调制(调幅)-Amplitude modulation (AM) 残余边带-Vestigial SideBand (VSB) 图像声音共放-Vision/sound combine ampliation 图像声音分放-Vision/sound split ampliation广播电视发射设备基础, #402022/5/4视频信号彩色全电视信号（视频信号）由以下几部分组成： 由亮度信号 色度信号 色同步信号 复合同步信号参数 信号带宽：6MHz 信号幅度：1Vpp+/-20mV 行同步: 300mV 信号内容：700mV 色同步信号：300mV/4.43MHz 信号周期： 行周期：64us 场周期：20ms700mv-300mv0v行同步色同步图像内容广播电视发射设备基础, #412022/5/4基本常识图像调制：VSB AM (C3F) VSB: Vestigial SideBand 节约频带40%声音调制：FM (F3E) 接收机内图像与声音容易分离 声音载波比图像载波高6.5MHz