中波发射台信号源系统.docx

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中波发射台信号源系统

中波发射台信号源系统

信源系统即信号源系统，中波发射台的信源系统包括：

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器几个部分。

图43为中波发射台信源系统方框图。

第一节卫星信号

作为中波广播的节目信号源，数字卫星信号的传输与接收是近二十多年逐步发展起来的，是利用地球同步卫星将数字编码压缩的广播信号传输到用户端的一种广播传输形式，简称DHT。

1.数字广播电视卫星直播系统的组成

数字广播电视卫星直播系统包括前端系统、传输系统、用户管理系统和用户接收系统，图44为卫星直播系统传输和接收方框图。

1.1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MPEG-2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。

1.2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。

1.3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。

1.4用户接收系统（IRD）：

用户接收系统有接收天线、LNB（高频头）、传输线缆、综合接收解码器（卫星接收机）。

卫星接收机对来自于LNB下变频后的信号进行再次变频、解调、解复用、解扰、解码等处理，最后还原出音视频信号。

2.卫星广播电视频段的划分

国际电信联盟1979年的世界无线电会议上，制定了分配空间应用频率的无线电规则，对卫星广播的频段进行了划分，卫星通信频段有UHF频段（400-200MHZ）、L频段（1.6-1.5GHZ）、C频段（6-4GHZ）、X频段（8-7GHZ）、Ku频段（14-11GHZ）、Ka频段（30-20GHZ）。

目前最为常用的频段为C频段和Ku频段。

卫星所传送的频段是随卫星的任务及本体所搭载的配备而定，有些只传送C频段（如亚太1号、亚太1A），有些只传送Ku频段（如超鸟C、JCSAT-4），有些则能够传送C、Ku频段（如泛美2号、泛美8号及亚卫2号等）。

由于发射频段不同，接收天线也分C频段及Ku频段天线，C频段讯号由于覆盖区域的面积较大，接收到的讯号较弱，所以需要用较大的天线来收集这些讯号。

而Ku频段的讯号通常做小区域广播，接收到的讯号较强，所以用小天线即可接收。

3.卫星接收设备及工作原理

卫星接收设备主要有抛物天线、高频头、传输同轴电缆和卫星接收机几部分组成。

图45为卫星接收设备连接示意图。

3.1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。

3.2高频头：

英文缩写LNB（Low-NoiseBlock），即低噪声下变频器，高频头由微波低噪声放大器，微波混频器，第一本振和第一中频前置放大器组成，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。

3.3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。

4.数字卫星接收机的操作

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

4.1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。

4.2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：

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

正确输入各个参数，然后按确认键，屏幕提示“搜索节目中....”开始搜索卫星载波中所包含的音频节目，搜索完毕后，如没有发现音频节目则提示“无卫星信号”；如果搜索到节目，将所搜索的节目自动添加到节目列表中，同时播放新节目中的第一个节目。

4.3系统加锁和解锁

按菜单键，弹出主菜单后，按上下键选择“安全设置”，按“确认”键，然后按上下键选择“系统加锁”，按确认键，进入系统加锁后，系统提示是否确认该项操作，再次按“确认键”完成加锁操作。

系统加锁后，按任意键都提示输入密码提示，按要求输入密码后再按确认键方能解锁，只有解锁后才能进行相应的操作。

ACS1240A卫星接收机的初始密码为按八次下键。

5.卫星接收系统常见故障处理

5.1LNB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。

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。

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。

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。

这可用万用表测量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。

5.2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（例如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。

5.3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，造成误码而出现黑画面或马赛克。

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。

5.4雨衰、日凌的影响和处理

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。

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。

日凌：

每年春分和秋分前后，太阳运行到地球赤道上空。

由于这时太阳距离地球最近，太阳发出的电磁波对地球的辐射最为强烈，这时，卫星接收系统在接收到卫星信号时也接收到大量太阳辐射的杂波，无法识别有用信号，造成信号质量下降甚至中断。

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，在日凌多发的季节段里做好值机监听，一旦日凌造成信号中断，立即切换备用信号。

第二节光纤信号

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。

继微波传输之后，卫星信号一直作为中波发射的主用信号，虽然卫星信号具有接收方便、快捷，不易受传输线路干扰的特点，但也存在着日凌、雨衰等自然现象的影响。

为了确保播出质量，距电台较近的发射台依然采用微波和调频传输，作为发射机备份信号。

近些年，各发射台依托广播电视网络资源，搭建了集业务技术办公与数据传输的网络平台，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。

网络信号的传输和接收

通过广播电视主干网，信息中心（无线电台管理中心）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。

如图...为网络信号的传输与接收架构图。

第三节微波、FM信号

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。

1.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。

如图...为微波发射与接收方框图。

1.1微波的发射

在微波发射端，将节目信号源输入到微波发射机，微波发射机首先用节目信号对本机振荡进行调制，调制后的高频信号送到上变频器，将振荡信号上变到更高的频率，输出的高频信号经带通滤波器滤波，再送往高频功率放大器，经波导装置送到微波发射天线。

1.2微波的接收

从微波天线接收下来的高频信号，首先通过高通滤波器滤波，滤除带通以外的信号，减少互调干扰，防止本机振荡通过天线向外辐射。

滤波后的信号经低噪声放大器放大，与第一本振输出的信号一同加到第一混频级；混频级输出的高中频信号送到中频放大器放大，被放大

的高中频信号再送到第二混频级，得到低中频信号，经过低中频滤波器滤波，最后送到检波器还原基带信号。

2.FM信号

调频广播是一种以无线发射的方式来传输广播的设备。

具有无需立杆架线，覆盖范围广，无限扩容，安装维护方便，投资省，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。

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系统抗噪性能。

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，因此现在还有极少数发射台用FM信号中波发射的信号源，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。

第四节同步激励器时延器

1.同步激励器

GT2100中波同步广播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和GPS信号，这种方式不仅使用方便，还大大提高了载频的精度。

1.1GT2100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经除于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。

图47为GT2100工作原理方框图。

1.2GT2100的设置：

根据所需载频频率设置表，把后面板对应频率合器的三个数码开关拨到正确位置。

如图48。

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。

2.TE2100中波同步广播时延均衡器

TE2100时延均衡器和GT2100中波同步广播载频激励器一起，配合相应的中波广播发射机，组成完善的中波同步广播网。

2.1TE2100时延均衡器的作用

TE2100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果。

2.2TE2100型时延均衡器的设置

（1）接通电源；

（2）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）；

（3）按动“移位键”，使需要调整的数码闪烁，然后按动“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）；

（4）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。

如图49。

（5）前面板两排LED为参考电平表，直观显示音频动态范围。

当第十位红灯亮时会导致信号失真；当输入平均电平大于或小于0dBm时，可使用+6、-6dB粗调开关和细调电位器配合调整，使信号幅度大时不致三个黄灯连续亮起。

第五节音频处理器

1.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，对高频进行提升，可弥补中波广播音域窄、音质闷的缺点。

2.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（若干段参数均衡）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。

3.单元电路工作原理

单元电路的工作原理参看图...。

3.1输入阻抗变换器

输入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。

3.2输入增益控制电平调整

输入增益调整，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。

3.3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。

工作原理参看图...，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。

失真调整电路可消除由切波产生的谐波失真和互调失真。

比较器的功能是完成幅度鉴别，内部设定参考电平，当输入的信号大于参考电平时，比较器输出高电平，通过峰值检测器检测输出信号控制电压，去控制压缩器的增益；当输入信号小于参考电平时，比较器输出低电压，线性检波器不输出控制电压，即强信号被压缩，弱信号不被压缩。

3.4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。

3.5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。

3.6预加重电路

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。

3.6技术指标

（1）音频输入阻抗：

600Ω

（2）音频门限电平：

0dB

（3）输出阻抗：

600Ω

（4）输出电平：

≥+10dB

（5）压缩范围：

≥+10dB

（6）动作时间：

启动时间：

带宽20μs，预加重50μs。

（7）频响：

±0.5dB（30-7000HZ）

（8）预加重：

偏离标准100μs，预加重曲线-2dB

（9）非线性失真：

≤0.2%，压缩20dB:

0.5%

（10）互调失真：

≤0.25%

（11）信噪比：

≥68dB

第六节音频切换器

中波发射信号按要求因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。

音频切换器具有以下功能：

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态。

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。

第七节信源系统常见故障及处理

信源系统是整个发射机系统中重要组成部分。

信源系统的好坏直接影响发射的效果。

能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，信源系统的常见故障有以下几个方面：

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。

全固态数字中波发射机的音频调制编码部分电路由数字电路组成，偶尔会出现类似死机现象，面板无故障显示，但是无调制信号，遇到这样的情况，可是试着将发射机高压、低压全部关闭，然后重新开机，有时故障不会再出现。

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，如图...。

2.激励信号故障处理

当出现激励信号异常时，发射机会自动关高压或关高压后又自动上高压，上高压后发射机正常工作，但发射机面板上显示欠激励，需要人工复位才能显示正常，这种情况大多是由于同步激励器工作不稳定造成的。

激励器故障包括激励器内部电路故障和外部接口故障，常见的故障是外部接口接触不良故障。

处理方法是保证输出接口与插头接触牢靠。

如果发射机使用本机激励器能正常工作，而使用外部激励器不能工作，检查线路和各个接口都没问题，就需要换一台同频率激励器或同频率输出接口，以确定激励器是否损坏。

按要求同步激励器距发射机激励接口不超过1米的地方，但有些发射台为了安装方便，将激励器安装在信号源机柜里面，这样就会有比较长同轴传输线缆，激励信号的幅度会有所衰减，还会受到其他频率的干扰，当信号幅度处于发射机振荡器检测临街状态时，发射机会经常出现偷停故障，因此必须按规范要求安装同步激励器。

为了增加激励器的冗余度，可将一台激励器的多个同频率输出接口串接使用，这样可以提高激励器输出信号的稳定性。

如图...。