中波发射信号源系统

中波发射信号源系统中波发射理论多媒体课件主讲庄涛1网络信号（光纤信号）3

卫星信号24

中波发射台信号源系统的组成微波、调频信号同步激励器、时延器学习内容657音频处理器8信号源系统常见故障处理信号切换及匹配中波发射台信号源系统的组成信号源系统由卫星信号、光纤信号、微波、FM信号、GPS同步信号接收和音频处理几个部分，下图为中波发射台信号源系统机柜。中波发射台信号源系统前端机柜数字卫星接收机同步激励器音频解码器时延器音频处理器音频处理器中波发射台信号源系统的组成信号源系统组成方框图信号源系统组成写真图中波发射台信号源系统的组成

卫星信号卫星通讯系统的组成卫星直播信号的传输接收包括上行站、同步卫星和接收站三个部分组成卫星信号传输接收示意图

卫星信号一、上行发射系统

数字广播卫星直播上行站系统包括前端系统、传输系统、用户管理系统和用户接收系统。1.前端系统：前端系统主要负责节目源采集、编辑、包装、制作、并对音视频进行编码，复用技术是将音视频信号和辅助信号混合成一套节目数码流，并可进行加扰和授权控制。信道编码完成A/D转换、制式转换和码率压缩，在有限的卫星转发器频带上传送更多的节目。采用PQSK调制方式，可以在信号微弱的情况下获得足够的信噪比，PQSK调制器将包含着音频、视频的信息基带信号调制到70MHz，再通过上变频器将70MHz中频信号变成射频信号C频段6GHz或Ku频段14GHz。

卫星信号3.用户管理系统：用户管理系统负责登记和注册用户管理资料；购买和包装节目；制定节目计费标准及用户收费管理。2.传输系统：高频功率放大器将上变频器输出的射频信号放大到所要求的功率，经波导送至天线，发射天线将信号发送到直播卫星上，直播卫星上的转发器将来自于发射站的信号放大处理后经过另外一个频率向地球覆盖区域发射。二、同步卫星

卫星信号

地球同步卫星是人为发射的一种卫星，它相对于地球静止于赤道上空。从地面上看，卫星保持不动，故也称静止卫星，从地球之外看，卫星与地球以相同的角速度转动，角速度与地球自转角速度相同，故称地球同步卫星。在平常的计算中，我们认为这是匀速圆周运动，运转周期24小时，地球同步卫星距赤道的高度约为36000千米，线速度的大小约为每秒3.08公里。

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卫星信号三、下行接收系统下行接收站的主要作用是将卫星信号接收下来，并进行一系列的处理，还原出需要的音视频信息和综合管理信息。下行接收站组成框图

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卫星广播的上行频率频段频率范围（GHz）带宽（MHz）地区业务划分C5.85~7.0751225三固定业务Ku14.0~14.8800三固定业务Ku17.3~17.8500三固定业务

以我国中央电视台和若干地方电视台租用的亚洲二号卫星为例，其C波段转发器的上行频率范围是5847~6421MHz，下行频率范围是3622~4196MHz；Ku波段转发器的上行频率范围是14003~14297MHz，下行频率范围12203~12504MHz。频段频率范围（GHz）带宽（MHz）地区业务划分C3.4~4.2800一、二、三卫星通信（FSS）Ku11.7~12.2500三卫星广播（BSS）Ku12.1~12.5400二卫星广播（BSS）Ku11.7~12.5800一卫星广播（BSS）Ka21.4~22600一、二、三卫星广播（BSS）卫星广播的下行频率

数字广播卫星直播下行接收系统包括接收天线、LNB（高频头）、传输线缆、综合接收解码器（卫星接收机）。

卫星信号家庭用卫星直播信号接收组成图1.抛物面天线：抛物面天线即卫星接收天线，其作用是将信号反射到抛物面焦点处的馈源上，然后再经过波导管传给高频头（LNB），抛物面天线分正馈和偏馈两种，正馈天线用于C波段接收，偏馈天线用于Ku波段接收。接收天线口径越大，信号接收能力越强，信号质量相对较好。

卫星信号2.高频头：英文缩写LNB(Low-NoiseBlock)，即低噪声下变频器，一般分C波段用的C头,和偏馈使用的Ku头，LNB上都会有探针，电路对这个探针检测到的卫星下行信号进行低噪声放大和下变频处理，产生950-2150MHz带宽的第一中频信号经过馈线输送给卫星接收机进行数字解调处理。3.卫星接收机：卫星接收机的作用是对接收天线接收下来的卫星信号（C频段或ku频段）进行处理。经LNB放大并变频的中频信号，送到接收机调谐和混频电路，产生第二中频信号，再经过放大后，进行QPSK解调，输出数字码流。数字码流进入信道解码，然后再进行信源解码，输出音视频信号和数据。

卫星信号三、数字广播卫星接收机的操作以下以ACS1240A数字音频卫星接收机为例，介绍卫星接收机的使用方法。1.快捷操作方式开机初始化完成后，接收机界面显示卫星信号强度、正在播放节目的名称和模拟音频输出峰值电平。按方向上下键可更换播放的节目，按方向左右键可调整节目的音量。2.增加节目按下“菜单”，弹出主菜单后，按上下键选择节目设置，按确认键进入，选择增加节目，再按确认键，进入增加菜单后，按左右键修改项目，按上下键修改参数，例如：河南新闻节目的参数修改如下：ACS1240A数字音频卫星接收机操作按键菜单键上下键确认键确认键上下键左右键左右键确认键（1）下行频率：038540（单位0.1MHz）（2）符号率：04420（单位1MHz）（3）极化方向：垂直（14V）（4）22K控制：关（5）音频PID0055（6）声道RR增加节目增加操作对应参数设置

卫星信号四、卫星接收系统常见故障处理1.LNB（高频头）故障LNB是长期工作在露天的有源电子部件，产生故障的原因有慢性的，如雨水锈蚀，也有瞬间的，如雷击、浪涌（电压和电流）冲击。

（1）雨水锈蚀：长期日晒雨淋的LNB，如密封盒密封性能不良，易渗水，产生接触不良直至损坏。所以不能随便拆卸，最好外加防护罩。（2）雷电击坏：这是常见的现象，尤其是在多雷地区、多雷季节，必须做好天馈系统的防雷措施。

（3）浪涌电压、电流冲击：在供电电压波动较大的地区，在室内设置的交流稳压器和电源进线的质量及布局有问题时，则常会发生浪涌冲击损坏。检修时可用万用表测量LNB输出接口的正反向阻值判断。或者用正常的LNB替换以确认是否损坏。3.卫星节目质量差在收听卫星语音节目时，出现信号不稳，声音断断续续等质量差的现象，常见的原因有：（1）由于信号强度处于临界接收状态所致，可重新调整天线方位，增强信号，同时要精确调整极化角，改善接收效果。（2.）接收机工作一段时间，因散热条件差而过热，造成误码而出现声音断断续续的现象。只要有足够散热空间，或者用空调和风扇降温则可恢复正常。

卫星信号2.接收机无信号故障（1）接收天线的高频头与接收机之间的同轴电缆接触不良，造成信号中断。

（2）卫星天线高频头上的变频器是需要外部供电才能工作，一般是由卫星接收机提供（一般接收机通电后其信号输人口有18V电压输出，可作为变频器的工作电压）。因此要确保LNB供电部分正常，否则将收不到卫星节目。

（3）接收机内部高频头供电电路出现故障。4.雨衰、日凌和卫星蚀的影响和处理（1）雨衰：信号被雨（雪、雾）水衰减（俗称雨衰）的现象，是接收卫星广播电视节目时经常遇到的问题，雨量越大，接收效果越差。

卫星信号

雨衰雨衰的大小与雨滴直径与波长的比值有着可比性关系，而雨滴的半径则与降雨率有关。实测结果表明雨滴的半径约在0.025cm~0.3cm。C波段的电波波长在7.5cm左右，与雨滴半径相差较大，因此受降雨影响较小，一般小于2DB。KU频段内电波的波长在2.5cm左右，故降雨对电波产生的影响比较明显，最大可达20DB。雨衰主要是吸引衰减，大部分表现为热损耗。减少雨衰的方法有：一是尽量选择大口径天线；二是尽量放置在不易淋雨的地方，给高频头加上塑料防水护套，对于1米以下的室外天线，最好用没有屏蔽作用的纸箱、塑料袋加盖，既可防雨衰，又可防锈蚀。（2）日凌：每年春分和秋分前后，太阳运行到地球赤道上空。由于通讯卫星多定点在赤道上空运行，在这期间，如果太阳、通信卫星和地面卫星接收天线恰巧在一条直线上，那么太阳强大的电磁辐射会对卫星下行信号造成强烈的干扰，造成信号质量下降甚至中断。而对于数字式卫星广播来说，只要干扰引起的误码率达到一定数值，信号就立即中断，类似于一种门限效应，同时很多数字式卫星接收机一旦信号中断，它就“死机”，需要值班的工作人员手工启动，因此日凌对数字卫星接收产生的实际影响是比较大的，特别是在值班人员未能及时启动卫星接收机的情况下。日凌是一种自然现象，没有太好的处理办法，只有提前做好预测工作，做好值机监听，一旦日凌造成信号中断，立即切换备用信号。

卫星信号日凌网络信号（光纤信号）

一、网络信号定义所谓的光纤信号实际上也就是网络信号，因中波发射台大都处于比较偏远的地带，而且附近的电磁环境较为复杂，普通网线容易受到干扰，因此为确保信号安全传输，网络信号大都采用光纤传输，所以在中波台习惯把网络信号称作光纤信号。

近些年，各发射台依托广播电视网络资源，搭建了集业务办公和数据传输为一体的网络平台，在实现网络化业务办公和管理的同时，也实现了网络广播信号的实时传输和接收，为广播发射提供了可靠的备份信号源。网络信号（光纤信号）通过广播电视主干网，信息中心与所管辖的发射台站建立交互式信息平台，在这个信息平台上，实现办公管理和数据传输。各发射台通过内部网，接收来自信息中心传过来的数据，然后将数据解调出广播信号，作为发射的备用信号。同时各发射台的业务数据也可通过复用设备上传到信息管理中心，便于信息中心的实时监控和管理。如右图为网络信号的传输与接收架构图。

二、网络音频信号的产生过程广播信号通过数字调制技术，将音视频信号转换成数据流，连同业务管理系统一起通过互联网传到各个广播发射台，发射台使用数据解调器解调出数据流，通过复用设备，将信号分配给业务办公电脑和音频解码器，业务办公系统可以实现无线台管理中心和各个台站的业务办公；音频数据流可通过解码器还原出音信号，为广播提供发射信号。一般情况下网络信号作为备份信号，卫星信号作为主用信号。这是因为卫星信号传播途径少，受干扰和故障率低的原因。

互联网解码器发射机发射天线网络信号传输与接收架构图网络信号（光纤信号）三、网络信号常见故障1.经常出现信号中断：网络信号经常中断的原因是网络环发生了变化，网络信号强度和质量降低，应检查网络链路上的设备及连接是否正常，多数情况下是连线接头不良。需要的时候重新做接头。在制作烧网线水晶接头时要注意线序的排列（白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕）线序对网速的影响很大。2.硬件故障：由于中波发射台大都处于多频率强磁场环境中，在网络信号链路链路上会感应比较强的辐射干扰，如果处理不好，会烧坏交换设备和终端设备，这种故障的出现过程是慢性的，设备安装初期不明显，在使用一段时间后，会出现信号中断，并伴随有轻微的焦糊味，这种情况多数为网络交换借口或终端设备网卡烧坏。烧坏的接口网络交换设备微波和FM分别是无线电波的两个不同的频段，在卫星传输方式尚未普及之前，发射台的信号源大都依靠微波和FM信号，由于受设备技术条件限制，微波和FM信号都存在着传输距离近、信号不稳定、干扰大、噪音大等问题。虽然微波和FM有上述缺陷，但其又有接收设备简单、方便灵活的特点，因此，一些为地方电台代播节目的发射台，仍然还在用微波和FM信号做节目源。微波、调频信号一、微波的传输和接收微波是指频率为300MHz～300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称。微波的发射和接收由调制器、功率放大器、功率合成器、低噪声放大器、解调器、天线以及相关的滤波器、耦合器等组成。微波的传播方式AMM微波、调频信号微波的传播接收设备音频处理设备二、FM信号调频广播是一种以无线发射的方式来传输信号的广播形式。具有无需立杆架线、覆盖范围广、无限扩容、安装维护方便、投资费用低、音质优美清晰的特点，是城市广播的优质资源，我国调频广播的频带范围为88～108MHz。微波、调频信号由于FM信号的传输带宽比调幅（AM）的宽得多，因此FM系统抗噪性能要优于AM。另一方面，调频的音质接近CD，作为中波广播的信号源绰绰有余，因此现在还有少数发射台用FM信号做中波发射的信号源，这样可以节省不菲的信号传输费用。由于FM信号的传输和接收比较简单，这里就不再赘述。同步激励器、时延器一、同步激励器GT2100中波广播同步载频激励器采用锁相环频率锁定技术，参考信号可采用电视广播的行同步信号或GPS信号，大大提高了载频的精度。同步载波激励器原理框图1.GT2100的工作原理同步载波激励器采用锁定于GPS或TV信号的主环VCXO9MHz信号，除1000分频后得到9KHz，所以9KHz的59～178次倍频便可得到531～1602KHz的全部载频。下图为GT2100工作原理方框图。同步激励器、时延器2.GT2100的设置：根据所需载频频率设置表，把后面板对应频率合成器的三个数码开关拨到正确位置。例如：F1=657KHz=9KHzХ73

则：K1置0（向右拨），K2置于7，K3置于3；

F2=1251KHz=9KHzХ139

则：K1置1（向左拨），K2置于3，K3置于9。注：若所设置的频率需要9KHz乘于的数等于或超过100，那么K1就置1，低于100，K1就置0。

GT2100同步激励器二、时延均衡器中波同步广播时延均衡器是中波同步广播中不可缺少的重要设备之一，它跟载波同步激励器配套使用，用于调整同步广播网中各发射机节目音频信号的不同延时量，使到达交替覆盖区各已调波的相位一致，把相互干扰减少到最低，从而保证整个服务区都有满意的收听效。同步激励器、时延器

TE2100型时延均衡器的设置

1.

操作后面板“允许”键，使五位数码管的第一位闪烁，按动“调整”键，使其进位至设定值。（第一位数字在0-1之间转换）

2.

按动“移位键”，使需要调整的数码闪烁，再按动“调整”键，使其进位到设定值（首位为“1”时，第2位数字从0到6循环，第三位以后从0-9循环）；

3.

5位数字调整完后，再按一次“允许”键，则设定完毕单位为μs（微秒），一次设定后，重复开关设定值不会改变。五位数码数码显示移位键调整键允许键音频处理器一、音频处理器的作用音频处理器的作用是压缩音频调制信号的动态范围，提高平均调幅度，增加边带功率输出，增加收听响度；采用预加重技术，对高频分量进行提升，可弥补中波广播音域窄、音质闷的缺点。

奥本9200音频处理器

奥本9300音频处理器

DA206音频处理器

二、音频处理器的组成一般的数字处理器，内部的架构普遍是由输入部分和输出部分组成，输入部分一般会包括，输入增益控制（INPUTGAIN），输入均衡调节（INPUTEQ)，输入端延时调节（INPUTDELAY)，输入极性（也就是大家说的相位）转换（inputpolarity)等功能。而输出部分一般有信号输入分配路由选择（ROUNT)，高通滤波器(HPF），低通滤波器（LPF），均衡器(OUTPUTEQ），极性（polarity），增益（GAIN），延时（DELAY），限幅器启动电平（LIMIT）等几个部分。音频处理器

音频处理器内部原理框图

4.放大器：两级放大器均为差动输出放大器，音频信号在经过各级控制单元和滤波器后，会有一定的衰减损耗，为了保证有足够的信号输出，在每个控制级的后面都要进行信号放大。5.输出阻抗变换器：输出阻抗变换器的作用是将单边输入转换成平衡输出，输出阻抗为600Ω。6.预加重电路：线性检波器控制电压预加重电路由电阻、电容并联构成，实际上是一个高频提升网络。某些频谱分量在经过若干电路环节后会有较大的损耗，为了弥补这些损失，预先在电路图对这些频谱分量进行提升，尽量保证与输入到音频处理器的信号保持一致。音频处理器1.输入阻抗变换器：阻抗变换器的作用是把输入的600Ω平衡信号转变成10KΩ的不平衡信号。2.输入增益控制电平调整：可控制处理器的输入电平。一般可以调节的范围在12分贝左右。3.可变增益控制单元：可变增益控制单元是音频处理器的核心。压缩器由可变增益单元和放大器组成，应用于线性自动增益放大器反馈电路的可变增益放大器单元是其中的一个重要组成部分。信号切换及匹配

中波发射信号按要求应具备主用信号和备用信号，主用信号和备用信号的切换设备就叫音频切换器。一、音频切换器功能

1.自动切换功能

当主用信号因故障中断或在一定的时间内持续减小，低于切换器门限值时，切换器会自动切换备用信号，并给出声光报警指示，提醒值班员信号源出现异常。当主用信号恢复正常后，切换器会自动切换到主用信号位置。

2.手动切换功能

根据需要，可手动切换指定的信号作为发射机的信号源。3.阻抗匹配功能

可把不同阻抗的音频信号转变为600Ω，可把不平衡信号转变为平衡信号。信号切换及匹配二、音频切换工作原理当主用信号（卫星信号）出故障时，为了保障信号不中断，可人工操作切换，将输出信号切换到备用信号（网络信号）上。信号切换也可实现自动切换，当主用信号在设定的时间内消失或减弱超过设定值时，输出信号会自动切换到设定的备份信号上。切换器单个通道切换原理如下图：信号切换及匹配三、音频信号的匹配

1.信号的非平衡传输：非平衡传输只有两个端子即信号端与接地端，在要求不高和近距离信号传输的场合使用，如家庭音响系统。这种连接也常用于电子乐器、电吉他等设备。常用的连接线为同轴线，连接插头为莲花插头和3.5、6.5mm插头。2.信号的平衡传输：平衡传输是一种应用非常广泛的音频信号传输方式。它是利用相位抵消的原理将音频信号传输过程中所受的其他干扰降至最低。它需要并列的三根导线来实现，即接地、热端、冷端。所以平衡输入、输出插件必须具有3个脚位，如卡农或大三芯插件。传输线当然也得是2芯1屏蔽层的线，由于热端信号线和冷端信号线在同一屏蔽层内相对距离很近，所以在传输过程中受到的其他干扰信号也几乎相同。然而被传输的热端信号和冷端信号的相位却相反，所以在下一级设备的输入端把热端信号和冷端信号相减，相同的干扰信号被抵消，被传输信号由于相位相反而不会损失。所以在专业的场合和传输距离比较远的时候通常使用平衡传输方法。常用的平衡传输线缆和插接件如右图。信号切换及匹配3.平衡不平衡转换：为了保证信号的质量，中波发射机的信号输入都按平衡方式输入，而我们早期的卫星接收机和音频处理器有非平衡和平衡输入之分；有些用于插播的信号是非平衡信号，为了达到发射机的要求，需要将非平衡信号转换成平衡信号，有些信号切换器自带平衡非平衡转换电路，如果切换器没有平衡非平衡转换电路，也可以自做平衡非平衡切换装置，常见的几种平衡非平衡电路如下图。信号切换及匹配信号切换及匹配4.平衡与非平衡信号连接在设备连接时，会出现二芯插头和三芯插头的使用混淆情况，因为它们的外形尺寸是一致的，二芯插头可以插入三芯的插座，三芯的插头也可以插入二芯的插座。在没有弄懂内部连接方式的情况下不要随意对插。当设备平衡输出为变压器输出时，将二芯插头插入三芯的输出插座即可实现平衡一不平衡转换，此时将变压器的输出冷端接地；对于采用差动电路进行平衡输出的情况，一般不能用二芯插头三芯插座的方法来实现平衡一不平衡转换，将二芯插头插入三芯的输出插座，将造成平衡输出的冷端对地短路，对输出放大器有损害，同时输出电压也减小一半，输出电平会下降6dB。

信源系统是整个发射系统中重要组成部分。信源系统的好坏直接影响播出质量。能够迅速判断和排除信源系统的故障，是中波发射台值机员最基本的业务技能。

一、检修工具

由于信号链路上的设备不止一个，往往不容易确定故障的部位，所以最好准备一套监听检测耳机（耳机阻抗应大于16Ω），当出现音频中断故障时，可顺着音频信号链路逐级监听信号，这种方法还可以检测声音小、失真等故障。现在的数字卫星接收机、音频处理器、时延均衡器以及信号切换装置的输出接口都是平衡式卡侬插孔，因此耳机插头应使用卡侬插头。另外再配一副卡侬子母连接线。

信号源系统常见故障处理卫星接收机输出音频处理器输出接口检测耳机及卡侬插头卡侬字母连接线二、信源系统的常见故障及处理

1.节目信号中断的处理

正常播出时，会出现某个频率节目源信号突然中断。这种情况下，首先进行备用信号切换，如果备用信号正常，故障可能出现在主用信号链路，应检查主用信号设备。如果切换备用信号后发射机仍无音频输出，则故障在切换器到发射极之间的传输线路上，应重点检查切换器输出接口、传输线和发射机。全