调频发射机基础2012课件

广播电视发射设备基础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/UHFTV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基础知识广播、电视业务卫星电视业务工作频段-微波(10~12GHz)有线电视业务工作频段-VHF、UHF(40MHz~1000MHz)无线广播、电视业务短波无线广播（SW，3~30MHz）中波无线广播（AM,530~1600KHz）调频无线广播（FM,88~108MHz）电视无线广播（VHF、UHF,47~230MHz）无线电波频谱(1)无线电波频谱(2)频段频率波长备注VHF(甚高频)30~300MHz10~1m米波I47~84MHzTVCH1~4II87~108MHzFMRadioFMIII167~223MHzTVCH6~12UHF(特高频)300~3000MHz100~10cm分米波IV470~566MHzTVCH13~24V606~958MHzTVCH25~68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．功率放大器按工作状态区分：甲(ClassA)类放大器线性好，效率低常用于TV发射机的推动级甲乙(ClassAB)类放大器常用于TV，FM发射机的末级乙(ClassB)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(ClassC)类放大器丁(ClassD)类放大器…..A,AB,B,C,D……类放大器，后面比前面效率高，前面比后面的线性好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Ａ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)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：FrPDLPVCOLOoutput预失真校正技术校正ＡＢ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)2]1/20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,=75usS/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/Ui)S/N:(dB)=20*lg(信号电平/噪声电平）dBm：取１mw为参考电平，其它功率值与之相对值dBm=10*lg(p/1mw)dBw：取１w为参考电平，其它功率值与之相对值dBm=10*lg(p/1w)dBw=dBm-30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，噪音小缺点：输出功率小，线性差、价格高性能比较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，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FM立体声广播发射机FM发射机FM发射机外部接口AudioLAudioRFMTransmitterRFoutput(VHForUHF)PWSinputRemoteMPXSCAFM发射机FM发射机接口类型名称阻抗常用联接器/标准备注L600XLR输入R600XLR输入MPXBNC/Q9输入SCABNC/Q9输入PWS----输入REMOTE--RS232,RS485遥控RF50L27,7/8”EIA,1-5/8”EIA,3-1/8”EIA输出音频信号（１）模拟音频信号耳朵能感觉到音频信号频率范围：20Hz~20KHz，通常在30Hz~15KHz左右，高于20KHZ信号很少能感觉到AM发射机信号频率范围10KHzFM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频带宽音频信号（２）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音频信号（３）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110ohm，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。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、48KHzFM立体声广播音频最高频率：15KHz按Nyquist理论取样频率30KHz44.1KHz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~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-RM、S信号保持全部信号的频率成分30Hz~15KHz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。双声道立体声ＦＭ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-R30Hz15192337.973838.0353f(KHz)导频信号被抑制的副载波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。双声道立体声ＦＭ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FM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FM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：88~108MHz残波辐射：<60dB(1mw)音频指标振幅－频率响应：<0.5dB失真：<0.5%左右声道分离度：>40dB信噪比：>60dB工作条件工作电压环境温度海拔高度环境湿度VHF&UHF电视发射机TV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：全固态化基本电视标准标准代号MB/GID/K扫描线525625625625场频(Hz)60Hz505050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彩色制式目前世界上存在三种彩色制式NTSC,1948PAL,1961SECAM,1957电视发射机(1)电视发射机外部接口VideoAudioTV(VHForUHFTransmitterRFoutput(VHForUHF)PWSinputRemote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Audio600XLR输入PWS------输入RF50L27,7/8”EIA,1-5/8”EIA,3-1/8”EIA输出REMOTE--RS232,RS485遥控电视差转机(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RF2RFoutput电视差转机电视发射机常用名词术语（１）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-PULLAMPLIFIER功率放大器-PA分配器-DIVIDER、SPLITER合成器-COMBINER调制器-MODULATOR低通滤波器-LOWPASSFILTER带通滤波器-BANDPASSFILTER陷波器-NOTCHFILTER双工器-DIPLEXER定向耦合器-DIRECTIONALCOUPLER电视发射机常用名词术语（２）常用名词本机振荡器-Localoscilator变频器-Upconverter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-Solidstatetransmitter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-Groupdelay亮度非线性失真-Luminancenonlinearitydistortion谐波失真-Harmonicdistortion频率调制(调频)-Frequencymodulation(FM)幅度调制(调幅)-Amplitudemodulation(AM)残余边带-VestigialSideBand(VSB)图像－声音共放-Vision/soundcombineampliation图像－声音分放-Vision/soundsplitampliation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基本常识图像调制：VSBAM(C3F)VSB:VestigialSideBand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载波间隔彩色副载波＝图像载波＋4.43MHz声音载波＝图像载波＋6.5MHzR