調(diào)頻發(fā)射機(jī)基礎(chǔ)2012

1、廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #12022/4/16廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ)廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ)廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #22022/4/16內(nèi)容提要基礎(chǔ)知識(shí) 廣播、電視業(yè)務(wù) 無(wú)線電波頻譜 全固態(tài)發(fā)射設(shè)備組成 功率放大器 信號(hào)調(diào)制 頻率合成技術(shù) 預(yù)失真校正技術(shù) 聲音預(yù)加重技術(shù) S/N加權(quán)測(cè)量技術(shù)FM立體聲廣播發(fā)射機(jī) 音頻信號(hào) 雙聲道立體聲FM廣播 數(shù)字音頻信號(hào) FM立體聲發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)VHF/UHF TV發(fā)射機(jī) TV發(fā)射機(jī)的發(fā)展 基本電視標(biāo)準(zhǔn) 電視發(fā)射機(jī)常用名詞術(shù)語(yǔ) 視頻信號(hào) 殘余邊帶(VSB)調(diào)幅 TV發(fā)射機(jī)類型 電視發(fā)射機(jī)視頻指標(biāo)廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #32022/4/16基礎(chǔ)知識(shí)廣播電視發(fā)射設(shè)備

2、基礎(chǔ), #42022/4/16廣播、電視業(yè)務(wù) 衛(wèi)星電視業(yè)務(wù) 工作頻段-微波(1012GHz) 有線電視業(yè)務(wù) 工作頻段-VHF、UHF(40MHz1000MHz) 無(wú)線廣播、電視業(yè)務(wù) 短波無(wú)線廣播（SW，330MHz） 中波無(wú)線廣播（AM, 5301600KHz） 調(diào)頻無(wú)線廣播（FM, 88108MHz） 電視無(wú)線廣播（VHF、UHF, 47230MHz）廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #52022/4/16無(wú)線電波頻譜(1)廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #62022/4/16無(wú)線電波頻譜(2)頻段頻率波長(zhǎng)備注VHF(甚高頻)30300MHz101m米波I4784MHzTVCH14II87108MHzFM R

3、adioFMIII167223MHzTVCH612UHF(特高頻)3003000MHz10010cm分米波IV470566MHzTVCH1324V606958MHzTVCH2568廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #72022/4/16全固態(tài)發(fā)射設(shè)備組成 信號(hào)處理部分： 音頻、視頻信號(hào)處理 預(yù)失真校正器 信號(hào)調(diào)制 變頻器 RF部分： RF放大器 分配器 合成器 輸出濾波器 定向耦合器 冷卻系統(tǒng) 強(qiáng)迫風(fēng)冷 液體冷卻 電源 放大器電源 控制電源 控制與顯示： 系統(tǒng)邏輯控制 各種參數(shù)的顯示 系統(tǒng)保護(hù) 機(jī)箱廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #82022/4/16功率放大器 按使用的器件區(qū)分： 真空管放大器： 電子管 速調(diào)

4、管 IOT管 晶體管放大器 雙極性晶體管 MOS晶體管 LDMOS晶體管 LDMOS晶體管特點(diǎn) 可以承受較高的VSWR,通常為(10:1) 增益高,典型值為13dB 飽和曲線平滑，有利于RF信號(hào)放大 可承受較大的過激勵(lì)功率 偏置電路簡(jiǎn)單，無(wú)需溫度補(bǔ)償廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #92022/4/16功率放大器按工作狀態(tài)區(qū)分： 甲(Class A)類放大器 線性好，效率低 常用于TV發(fā)射機(jī)的推動(dòng)級(jí) 甲乙(Class AB)類放大器 常用于TV，F(xiàn)M發(fā)射機(jī)的末級(jí) 乙(Class B)類放大器 線性比A類好，效率有所提高 FM發(fā)射機(jī)的末級(jí)可以使用 丙(Class C)類放大器 丁(Class D)類放大

5、器. A, AB, B, C, D類放大器，后面比前面效率高，前面比后面的線性好廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #102022/4/16信號(hào)調(diào)制 一個(gè)正弦信號(hào)可以表示為：a(t)=Asin(t+) 正弦信號(hào)三要素： 幅度 頻率 相位 調(diào)制：用需要傳輸?shù)男盘?hào)去改變載波（正弦）信號(hào)三要素的其中之一： 改變幅度：調(diào)幅(AM) 改變頻率：調(diào)頻(FM) 改變相位：調(diào)相(PM)廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #112022/4/16頻率合成(PLL)技術(shù) 常用于發(fā)射機(jī)振蕩器電路的一種技術(shù)，由4部分組成 頻率參考(Fr) 鑒相器(PD) 環(huán)路濾波器(LP) 壓控振蕩器(VCO) 頻率合成器（鎖相環(huán)）方框圖：FrPDLPVC

6、OLO output廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #122022/4/16預(yù)失真校正技術(shù) 校正類放大的非線性失真 理想放大器輸入輸出特性為一條直線inputoutput校正器特性放大器特性校正后放大器特性廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #132022/4/16聲音預(yù)加重技術(shù) 原理 調(diào)頻段的噪聲多為高音頻段的噪聲 節(jié)目?jī)?nèi)容高頻段能量較低 在發(fā)射機(jī)中將高頻段信號(hào)人為按一定規(guī)律加大調(diào)制 在接收機(jī)內(nèi)也按規(guī)律加入高頻衰減網(wǎng)絡(luò) 抑制高頻段FM噪聲, 改善信噪比, 節(jié)目?jī)?nèi)容未改變 預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)幅頻特性: F()=1+(/ 0)21/2 0幅度變化3dB頻率 =1/ 0,規(guī)定了就確定了0 國(guó)際上有兩種常用標(biāo)準(zhǔn)： =50us,

7、 =75us廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #142022/4/16S/N加權(quán)測(cè)量技術(shù)S/N測(cè)量 dB=20*lg(信號(hào)幅度噪聲幅度）加權(quán)測(cè)量 視頻加權(quán)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)：具備高頻衰減特性 測(cè)量結(jié)果更符合人們感官視頻加權(quán)測(cè)量： 視頻(6MHz)內(nèi)雜波對(duì)圖像的損傷與雜波頻率有關(guān)； 低頻雜波對(duì)圖像損傷更嚴(yán)重統(tǒng)一加權(quán)網(wǎng)絡(luò)： 模擬人眼對(duì)雜波的主觀感覺隨頻率變化而設(shè)計(jì) 測(cè)量結(jié)果更符合實(shí)際視覺效果加權(quán)與加重 加權(quán)：weighted 加重：pre-emphasis統(tǒng)一加權(quán)網(wǎng)絡(luò)廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #152022/4/16工程單位 dB：工程上的一個(gè)常用表示相對(duì)值單位 功率增益:（dB)=10*lg(po/pi) 電壓增益:

8、（dB)=20*lg(Uo/Ui) S/N: (dB)=20*lg(信號(hào)電平/噪聲電平） dBm：取mw為參考電平，其它功率值與之相對(duì)值 dBm=10*lg(p/1mw) dBw：取w為參考電平，其它功率值與之相對(duì)值 dBm=10*lg(p/1w) dBw=dBm-30廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #162022/4/16發(fā)射機(jī)類型 電子管發(fā)射機(jī)： 優(yōu)點(diǎn)：線性好，效率較高，價(jià)格低 缺點(diǎn)：壽命短，維護(hù)費(fèi)用高，風(fēng)冷噪音大 速調(diào)管發(fā)射機(jī)： 優(yōu)點(diǎn)：功率增益高，壽命長(zhǎng)，輸出功率高 缺點(diǎn)：線性差，需復(fù)雜的校正系統(tǒng)；體積大，價(jià)格高，維護(hù)費(fèi)用大 IOT管發(fā)射機(jī)： 綜合電子管和速調(diào)管的優(yōu)點(diǎn) 全固態(tài)發(fā)射機(jī)： 優(yōu)點(diǎn)：可靠

9、性高、維護(hù)量小、維護(hù)費(fèi)用低，噪音小 缺點(diǎn)：輸出功率小，線性差、價(jià)格高廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #172022/4/16性能比較電子四極管速調(diào)管IOT全固態(tài)壽命(小時(shí))70,000增益15dB35dB約 20dB820dB供電電源2.58KV約 20KV約 30KV50V效率較高中較高中維護(hù)費(fèi)用中高中低冷卻方式風(fēng)/水水水風(fēng)設(shè)備價(jià)格低高高高放大方式分放/合放分放/合放合放分放廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #182022/4/16全固態(tài)發(fā)射機(jī) 全固態(tài)發(fā)射機(jī)：設(shè)備的所有功率放大器采用晶體管放大器它是真對(duì)真空管（四極管、速調(diào)管、IOT）發(fā)射機(jī)而言 采用并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)，部分組件故障可以不停機(jī)，停播率大大降低 壽命長(zhǎng)

10、，降低維護(hù)費(fèi)用 冷卻方式通常為風(fēng)冷，制造、維護(hù)容易 大功率設(shè)備價(jià)格較高 隨著晶體管工藝的發(fā)展，單管功率增大，價(jià)格降低，所以全固態(tài)設(shè)備是廣播電視發(fā)射設(shè)備的未來(lái)發(fā)展方向 全固態(tài)設(shè)備核心技術(shù)是：功率放大組件、大功率合成器、和非線性失真校正廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #192022/4/16FM立體聲廣播發(fā)射機(jī)廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #202022/4/16FM發(fā)射機(jī)FM發(fā)射機(jī)外部接口Audio LAudio RFM TransmitterRF output(VHF or UHF)PWS inputRemoteMPXSCA廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #212022/4/16FM發(fā)射機(jī) FM發(fā)射機(jī)接口類型名稱阻

11、抗常用聯(lián)接器/標(biāo)準(zhǔn)備注L600 XLR輸入R600 XLR輸入MPXBNC/Q9輸入SCABNC/Q9輸入PWS-輸入REMOTE-RS232, RS485遙控RF50 L27,7/8”EIA, 1-5/8”EIA, 3-1/8”EIA輸出廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #222022/4/16音頻信號(hào)（） 模擬音頻信號(hào) 耳朵能感覺到音頻信號(hào)頻率范圍：20Hz20KHz，通常在30Hz15KHz左右，高于20KHZ信號(hào)很少能感覺到 AM發(fā)射機(jī)信號(hào)頻率范圍 10KHz FM發(fā)射機(jī)信號(hào)頻率范圍15KHz 普通電話機(jī)信號(hào)頻率范圍3KHz 信號(hào)頻率與音質(zhì)關(guān)系 頻率越高，音質(zhì)越好，但傳送需要RF頻帶寬廣播電視發(fā)

12、射設(shè)備基礎(chǔ), #232022/4/16音頻信號(hào)（） 數(shù)字音頻信號(hào) 模擬信號(hào)數(shù)字化普遍采用PCM方法，通過三個(gè)步驟來(lái)完成 取樣：每隔一段時(shí)間抽取一個(gè)信號(hào)樣值 量化：通過“四舍五入”的方法將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過程 編碼：按照預(yù)先規(guī)定的數(shù)值計(jì)算方法，把量化了的取樣值表示成這種數(shù)值的計(jì)算式下的數(shù) A/D轉(zhuǎn)換過程參考下圖:LPF取樣量化編碼模擬輸入數(shù)字輸出廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #242022/4/16音頻信號(hào)（） 數(shù)字音頻信號(hào)接口標(biāo)準(zhǔn) AES/EBU：原始數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)，特性阻抗為110 ohm，傳輸線為雙絞線。 AES3：最新數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)，特性阻抗為110ohm，傳輸線為雙絞線。 S/P

13、-DIF：Sony/Phillips數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)，特性阻抗為75ohm. AES3-ID：專業(yè)設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)，特性阻抗為75ohm. AES3-IE：光纖接口標(biāo)準(zhǔn)。廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #252022/4/16音頻信號(hào)(4) 取樣頻率是數(shù)字音頻設(shè)備的一項(xiàng)重要指標(biāo) 目前數(shù)字音頻設(shè)備采用的取樣頻率：32KHz、44.1KHz、48KHz FM立體聲廣播音頻最高頻率：15KHz 按Nyquist理論取樣頻率30KHz 44.1KHz取樣頻率可以滿足20KHz音頻信號(hào)要求 兩臺(tái)數(shù)字設(shè)備連接,如果取樣頻率不同, 需要加轉(zhuǎn)換設(shè)備廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #262022/4/16雙聲道立體聲FM廣播 導(dǎo)頻

14、制立體聲音頻信號(hào)傳輸 L/R兩聲道，頻率范圍30Hz15KHz 將L、R信號(hào)編碼，形成一個(gè)復(fù)合信號(hào) 和信號(hào)：M=L+R 差信號(hào)：S=L-R M、S信號(hào)保持全部信號(hào)的頻率成分30Hz15KHz 傳輸M和S信號(hào)，而不是L、R信號(hào) 編碼方法 將M信號(hào)作主信道 S信號(hào)調(diào)制到38KHz副載波上（調(diào)幅），并對(duì)38KHz進(jìn)行抑制，得到副信道 主、副信道進(jìn)行合成，再插入一個(gè)19KHz導(dǎo)頻信號(hào)，形成FM立體聲信號(hào)的基帶信號(hào)。廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #272022/4/16雙聲道立體聲廣播 FM立體聲基帶信號(hào)頻譜主信道M=L+R副信道下邊帶S=L-R副信道上邊帶S=L-R30Hz 15 19 23 37.97 3

15、8 38.03 53 f(KHz)導(dǎo)頻信號(hào)被抑制的副載波1% FM立體聲性能 立體聲分離度：S=20*log(ABS(L/R) (dB), 其中L、R是只有左聲道輸入時(shí)，左、右聲道的輸出電壓。 L=1/2*（M+S），R=1/2*（M-S），所以只有M、S信號(hào)完全同頻、同相時(shí)，S=0，立體聲分離度為無(wú)窮大。廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #282022/4/16雙聲道立體聲廣播 信號(hào)傳輸：將立體聲復(fù)合信號(hào)調(diào)制（FM）到主載波上，形成RF信號(hào)，用放大器放大到額定電平，通過天線發(fā)射出去 信號(hào)接收： 立體聲收音機(jī)接收節(jié)目是發(fā)射的一個(gè)逆過程，解調(diào)解碼恢復(fù)出L/R信號(hào) 單聲道收音機(jī)內(nèi)部無(wú)解碼器，通過處理只接收到

16、M信號(hào)，不能恢復(fù)出L、R信號(hào)，因此無(wú)立體感 導(dǎo)頻制FM方式實(shí)現(xiàn)了單聲道收音機(jī)與立體聲收音機(jī)接收節(jié)目時(shí)的兼容性廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #292022/4/16FM立體聲廣播發(fā)射機(jī) 方框圖LPFLLPFR預(yù)加重預(yù)加重編碼調(diào)制放大放大RFOUTPUT電源控制與顯示激勵(lì)器放大器廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #302022/4/16FM立體聲發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)信號(hào)輸入 L/R輸入: 接口/電平/阻抗 MPX輸入：接口/電平/阻抗 MONO輸入:接口/電平/阻抗 SCA輸入：接口/電平/阻抗RF輸出 功率 接口 阻抗 頻率范圍：88108MHz 殘波輻射：60dB(1mw)音頻指標(biāo) 振幅頻率響應(yīng)：0.5dB 失真：

17、40dB 信噪比：60dB工作條件 工作電壓 環(huán)境溫度 海拔高度 環(huán)境濕度廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #312022/4/16VHF&UHF電視發(fā)射機(jī)廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #322022/4/16TV發(fā)射機(jī)的發(fā)展 發(fā)展史 早期：黑白電視發(fā)射機(jī) 目前：彩色電視發(fā)射機(jī) 將來(lái)：數(shù)字HDTV發(fā)射機(jī) 發(fā)展現(xiàn)狀：電子四極管、速調(diào)管、IOT管和全固態(tài)發(fā)射機(jī)四種機(jī)型并存 電子四極管：中、小功率，多采用高壓風(fēng)冷方式 速調(diào)管：大功率，UHF，采用水冷方式 IOT管：大功率，UHF，采用水冷方式 全固態(tài)：中、小功率，多采用風(fēng)冷方式 發(fā)展趨勢(shì)：全固態(tài)化廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #332022/4/16基本電視標(biāo)準(zhǔn)

18、標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)MB/GID/K掃描線525625625625場(chǎng)頻(Hz)60Hz505050帶寬(MHz)67/888V/S載波間隔(MHz)4.55.5/5.7466.5VSB寬度(MHz)0.750.751.256.5圖像/聲音功率比5:110:15:110:1FCCCCIRBritishOIRT廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #342022/4/16彩色制式 目前世界上存在三種彩色制式 NTSC, 1948 PAL, 1961 SECAM, 1957廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #352022/4/16電視發(fā)射機(jī)(1)電視發(fā)射機(jī)外部接口VideoAudioTV(VHF or UHF TransmitterR

19、F output(VHF or UHF)PWS inputRemote廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #362022/4/16電視發(fā)射機(jī)(2) 發(fā)射機(jī)外部接口類型名稱阻抗常用聯(lián)接器/標(biāo)準(zhǔn)備注Video75BNC/Q9輸入Audio600 XLR輸入PWS-輸入RF50 L27,7/8”EIA, 1-5/8”EIA, 3-1/8”EIA輸出REMOTE-RS232, RS485遙控廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #372022/4/16電視差轉(zhuǎn)機(jī)(Transposer) 接收一個(gè)頻道RF信號(hào)，將頻率變換到另一個(gè)頻道（RF），再經(jīng)過放大器放大到額定電平 FRF1FRF2 同一波段至少隔一個(gè)頻道（VHF）高頻頭RF

20、1放大器RF2RF output電視差轉(zhuǎn)機(jī)廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #382022/4/16電視發(fā)射機(jī)常用名詞術(shù)語(yǔ)（）常用名詞 視頻信號(hào)-VIDEO 音頻信號(hào)-AUDIO 中頻信號(hào)-IF 射頻信號(hào)-RF 圖像信號(hào)-VISION 聲音信號(hào)-SOUND 激勵(lì)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 調(diào)制器-MODULATOR 低通濾波器-LOW PASS FILTER 帶通濾波器-BAND PASS FILTER 陷波器-NOTCH FILTER 雙工器-DI

21、PLEXER 定向耦合器-DIRECTIONAL COUPLER廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #392022/4/16電視發(fā)射機(jī)常用名詞術(shù)語(yǔ)（） 常用名詞 本機(jī)振蕩器-Local oscilator 變頻器-Up converter 自動(dòng)電平控制-ALC 自動(dòng)增益控制-AGC 集成鎖相環(huán)路-PLL 全固態(tài)發(fā)射機(jī)-Solid state transmitter 預(yù)加重-Pre-emphasis 微分增益失真-DG 微分相位失真-DP 互調(diào)失真-IMD 群時(shí)延失真-Group delay 亮度非線性失真-Luminance non linearity distortion 諧波失真-Harmonic d

22、istortion 頻率調(diào)制(調(diào)頻)-Frequency modulation (FM) 幅度調(diào)制(調(diào)幅)-Amplitude modulation (AM) 殘余邊帶-Vestigial SideBand (VSB) 圖像聲音共放-Vision/sound combine ampliation 圖像聲音分放-Vision/sound split ampliation廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #402022/4/16視頻信號(hào)彩色全電視信號(hào)（視頻信號(hào)）由以下幾部分組成： 由亮度信號(hào) 色度信號(hào) 色同步信號(hào) 復(fù)合同步信號(hào)參數(shù) 信號(hào)帶寬：6MHz 信號(hào)幅度：1Vpp+/-20mV 行同步: 300mV 信號(hào)內(nèi)容：700mV 色同步信號(hào)：300mV/4.43MHz 信號(hào)周期： 行周期：64us 場(chǎng)周期：20ms700mv-300mv0v行同步色同步圖像內(nèi)容廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ), #412022/4/16基本常識(shí)圖像調(diào)制：VSB AM (C3F) VSB: Vestigial SideBand 節(jié)約頻帶40%聲音調(diào)制：FM (F3E) 接收機(jī)內(nèi)圖像與聲音容易分離 聲音載波比圖像載波高6.5MHz