中波发射系统

五、发射台的基本任务和构成要素

在无线广播系统中，发射台的基本任务是：

1） 产生高频振荡电能

发射至空间的电磁波是由高频电流送至天线，经由天线转换作用而得的，发射台首先要完成产生这种高频振荡电能的任务。

2） 制造高频振荡电能

单纯的等幅高频振荡并不含有任何信息，故发射台要用所传送信号去控制高频振荡电 能，使高频电能按所传信号而变化。

3） 将已收信息控制的高频振荡电能转换为空间电磁波，这部分任务是由天线完成的。 发射台系统的组成根据发射台的等级、任务和广播手段的不同而不同，对中波发射台来说，其主要有以下要素构成：

1）音频信号系统

①、中波发射台控制室模拟音频信号系统的基本要求

中波发射台控制室是中波台的信号中枢，它为发射机提供稳定可靠、不间断、幅度受控的音频信号，保证发射机的正常播出，音频系统指标应符合部颁甲级标准。

②、音频信号接收

我台采用光机、卫星、调频三种接收手段完成音频信号的接收。光机接收中央一套、省一套、市综合频率、市音乐交通频率、市经济频率共5路音频信号。我台还建有3套卫星地面站，分别接收亚太1A C波段、亚洲3S C波段、Ku 波段卫星信号。亚太1A C波段接收的卫星节目是中央一套和中央2套；亚洲3S C波段接收的卫星节目是省一套和省健康台；亚洲3S Ku 波段接收的卫星节目是中央一套和中央2套。调频接收的节目是省一套、市综合频率、市音乐交通频率、市经济频率4套节目。卫星接收机是同洲 CDVB2000系列，调频接收机型号是YAMAHA TX-492型。见附图。

③、音频信号的切换

通过光机、卫星、调频接收的音频信号，要送到控制台上的切换器进行信号切换。我台选用的音频切换器是中央电视发射台生产的双四选一DAV-20410型，平衡输入平衡输出。主要技术指标如下：

*音频输入电平：0dBm

*音频输出电平：0 dBm

*音频信噪比：≥70dB

*音频频率响应：30Hz ―20KHz ≤0.5dB

*音频谐波失真：40Hz ―15KHz ≤0.15%

见附图。

④、音频信号的处理

经过切换的音频信号，由于音频信号的电平随着节目的不同变化很大，会引起发射机过调，故必须进行音频处理。音频处理器能对大信号进行快速压缩，其恢复时间根据节目情况自动调整，对小信号根据节目情况给与足够的提升量，这样就会很少地损失动态范围而又极大的提高平均电平，提高发射机的平均调幅度，提高收音机的响度，它是播出过程中信号控制的良好设备。我台选用的音频信号处理器是中央电视发射台生产的DAC-201B, 双路入、双路出。主要技术指标如下：

*音频信噪比：≥70dB （输入信号为0 dB）

*音频非线性失真：≤0.15%

*音频频率响应：20Hz ―15KHz ≤正负0.5dB

*音频压缩启动时间：≤20us

见附图。

⑤、音频的分配

经过音频处理的信号必须通过分配器分成多路送给发射机的主备机、监听设备、监测设备。分配器可以用无源的电阻构成，也可以是有源的，无源的分配器对音频信号有衰减，有源的分配器增益可调。根据我台的需要，我们应对每一路音频信号进行4分配。我台选用大连捷成实业发展有限公司生产的2000系列音频分配器。主要技术指标如下：

*音频信噪比：≥100dB

*音频频率响应：20Hz ―20KHz ≤正负0.05dB

*音频非线性失真：20Hz ―20KHz ≤0.05%

由于DAM 发射机和PDM 发射机输入音频电平要求不一样，不同的功率PDM 发射机输入电平要求也不一样，因此我们在分配器输出到发射机的音频通路上根据需要加可调的无源平衡衰减器，保证能供给发射机合适的音频电平。见附图。

⑥、音频信号的监听、监测

从音频分配器来的7路音频信号送到中央电视发射台科技开发公司生产的八选一切唤器进行手动切换，然后送到有源音箱进行放大监听：从音频分配器来的另外7路音频信号送到DGN-32监测仪，用彩条显示音频信号。见附图。

⑦、音频信号的抗干扰措施

信号源的抗干扰措施主要是良好接地和屏蔽。我们用2*16平方毫米铜线从地网母线把接地点引到控制室30厘米宽 0.5毫米厚的铜皮上，铜皮穿过3个标准机架和2节标准控制台下面，再从铜皮上引出5厘米宽铜皮上标准机架，机架上设备接地点与铜皮相连，控制台上的设备直接与铜皮连接。所有接插件按标准连接。

⑧、音频信号系统的冗余

系统的冗余从经济上讲是浪费，但对保证系统不间断工作是必要的，因为再好的设备也会出故障。控制室模拟音频信号系统冗余，包括信号源及音频设备的冗余。我们使用光机、卫星地面站、调频接收15路音频信号，实际上我们才用7路音频信号。我台的切换器实际使用3台，备用1台；音频处理器实际使用7台，备用1台；音频分配器使用双电源，实际使用7路，备用3路。我们从既经济、又安全的角度确定系统的冗余，是为了保证不间断、高质量的播出。

⑨、模拟音频信号系统的测试数据

我们从切换器输入端送入-0.5 dB的音频信号，再从音频分配器输出端输出信号测量，使用仪器是合肥安视科技开发有限责任公司MD2000系列AM/FM自动综合测试仪。测量结果如下：

*音频信噪比： 76dB

*音频频率响应：20Hz ―20KHz -0.36―+0.22dB

*非线性失真：20Hz ―20KHz ≤0.07%

从测量结果我们可以看出音频信号系统的指标远大于部颁甲级指标，经过近一年的使用，音频系统没有发生自激，也没有出现故障，这说明音频系统达到设计目的，满足使用要求。

2）发射设备

我们现用的设备是全固态脉冲宽度调制发射机（ PDM ）和 数字音频调制发射机（ D AM ）

① 、脉冲宽度发射机是一种新型的板调发射机，它用脉宽调制器及其解调器代替乙类板调机的调幅器完成音频转换，产生被调级进行板级调幅时所需要的音频调制功率。

基本参数

② 数字调制发射机

数字调制的发射机中的幅度调制是这样实现：即每个时刻必须开通确定数量的功率放大 器，以产生该瞬时音频调制信号所对应的射频输出电压。所以数字式调幅又称为量化调幅。音频信号先经数字处理生成12比特的数字字，并对它们进行编码，再由调制编码板的数字输出来控制各射频功率放大器的开通。最后，通过接通射频功放数量的多少（合成产生总输出），来控制发射机输出的射频电平，经带通滤波器去除量化台阶和不需要的频谱分量后，就得到了通常幅度调制的已调波。

机器框图

基本技术参数

3）电源

我台有外电一路，发电机电源一路。发电机在外电停电时，自动启动。正常情况下，两路电源能自动切换，外电主用，发电机备份。自动切换无效，需手动切换。外电和发电机电源经过切换后，一路（动力电）送到一配电柜和自动电力稳压器，稳压后电源送给两个配电柜供发射机使用。一路（照明电）送到一配电柜供机房、生活区、办公区使用。我们接入电容补偿设备，提高电源功率因数。

4）天馈系统

天线调配网络，它能够使天线和馈线阻抗匹配。阻抗匹配能使天线得到最大功率输出，提高馈线的传输效率，降低馈线上的电压，保证发射机安全稳定工作。调配目的有二点：使天线对工作频率谐振，使馈线等效负载阻抗等于馈线特性阻抗。

所谓阻抗匹配，一般说来，就是将一任意值的负载通过一个网络使其转换为电流所要求的阻抗值。对于天线馈线系统，则是要求它等于传输线的特性阻抗，或者是在不同特性阻抗的两传输线之间接入一网络使其互相匹配。中波调配网络一般有阻抗变换、阻塞网络、吸收网络等。

天线、自立塔天线、天线高度与工作频率关系

馈线、馈管

5）地网及接地

天线地网是为射频信号提供回路，同时它也为雷电提供泄放点，接地电阻越小，雷击地电压越小，我们除按规定要求铺埋天线地网外，还把自立塔底座三根桩的钢筋笼通过底座大梁钢筋焊接到一起，并与天线地网可靠连接，确保良好接地。

我台在土建施工时，按照电气设计要求将分布于东西长90米、南北长44米地面上的

139根水泥桩破桩头与建筑物地梁钢筋焊接到一起，分别留有5处接地点，发射机房通过3根32mm 2铜线与3个接地点可靠连接，控制室通过一根32mm 2铜线与1个接地点可靠连接，配电房通过一根32mm 2铜线与1个接地点可靠连接。发射机机房地与配电房地可靠连接。良好接地可以为馈管、发射机避雷提供入地通路。

6）防雷

雷电的能量很大，有极大的破坏力。现在中波台的发射机已实现固态化，全固态发射机的致命弱点就是比电子管发射机抗雷击差，极易过压、过流、过荷损坏，因此在防雷上应采用多重防雷措施。防雷设施连接见附图。

①、自立塔天线的根部接有传统的半球放电装置，在雷击的瞬间起到第一泄放的作用。放电球间距为1mm/kv，根据天线底部的功率和阻抗可算出最大电压。例如我台567KHz/1458KHz 10KW双频共塔天线，天线底部最大电压为7744伏，那么放电球间隙应调整8 mm，考虑到天气潮湿等原因，间隙约为9 mm。

②、天线串接一只微亨级的电感线圈L 0到地，用它代替传统的毫亨级的静电泄放线圈，由于该电感线圈是粗铜管绕制的，而且铜管长度比较短，其电阻分量很小，雷电中的部分能量也又通过L 0泄放入地。

③、除了在天线底部安装半圆形金属放电球外，还在天线调配室安装石墨放电球。石墨放电球，其间隙可调的，它具有良好的放电特性，其放电电压的变化随着面积的增加而降低，石墨放电球的间隙，原则上是1mm/kv。石墨放电球的一端应有良好的接地，在接地端铜棒上再串接40～50磁环，这样在天线受到雷击发生时，能有效地提高发射机短路射频阻抗，保护发射机。

④、隔直流电容器装置C 0。考虑到天线受雷击时，还有一部分能量会经过馈线去发射机, 在天线与调配网络之间加一隔直流电容器C 0，C 0容量一般选择在1000～3000PF ，对高频通路无碍，由于是防雷器件，所以伏安量、耐压值越大越好。

⑤、天调网络中还采用带通匹配网络和移相网络，这对发射机的防雷是有益处的。 ⑥、尽管我们在天线和调配网络方面采用上述防雷措施，但是在雷电期间，我台的发射机还经常遭遇雷击，发射机功放损坏严重。我们分析原因，注意到在发射机和天线之间有近200米的馈管，发射机输出的功率是通过馈管输到天线的，一旦天线遭遇雷击，馈管也是雷电窜入发射机必经之路。因此，我们多方寻求新的防雷设备，在上海明珠广播电视科技有限公司推荐下，我们购买了上海明珠厂生产的电涌保护器，它是一种连接件串联于馈管与调配网络之间，对通过馈管窜入发射机雷电，进行泄放，从而对发射机起到保护作用。电涌保护器经过最近二次雷击考验，防雷效果显著。

7）智能化机房监控系统及安全监控系统