調頻發(fā)射機基礎2012課件

廣播電視發(fā)射設備基礎內容提要基礎知識廣播、電視業(yè)務無線電波頻譜全固態(tài)發(fā)射設備組成功率放大器信號調制頻率合成技術預失真校正技術聲音預加重技術S/N加權測量技術FM立體聲廣播發(fā)射機音頻信號雙聲道立體聲FM廣播數(shù)字音頻信號FM立體聲發(fā)射機技術指標VHF/UHFTV發(fā)射機TV發(fā)射機的發(fā)展基本電視標準電視發(fā)射機常用名詞術語視頻信號殘余邊帶(VSB)調幅TV發(fā)射機類型電視發(fā)射機視頻指標基礎知識廣播、電視業(yè)務衛(wèi)星電視業(yè)務工作頻段-微波(10~12GHz)有線電視業(yè)務工作頻段-VHF、UHF(40MHz~1000MHz)無線廣播、電視業(yè)務短波無線廣播（SW，3~30MHz）中波無線廣播（AM,530~1600KHz）調頻無線廣播（FM,88~108MHz）電視無線廣播（VHF、UHF,47~230MHz）無線電波頻譜(1)無線電波頻譜(2)頻段頻率波長備注VHF(甚高頻)30~300MHz10~1m米波I47~84MHzTVCH1~4II87~108MHzFMRadioFMIII167~223MHzTVCH6~12UHF(特高頻)300~3000MHz100~10cm分米波IV470~566MHzTVCH13~24V606~958MHzTVCH25~68全固態(tài)發(fā)射設備組成信號處理部分：音頻、視頻信號處理預失真校正器信號調制變頻器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)強迫風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)保護機箱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信號放大可承受較大的過激勵功率偏置電路簡單，無需溫度補償．功率放大器按工作狀態(tài)區(qū)分：甲(ClassA)類放大器線性好，效率低常用于TV發(fā)射機的推動級甲乙(ClassAB)類放大器常用于TV，F(xiàn)M發(fā)射機的末級乙(ClassB)類放大器線性比A類好，效率有所提高FM發(fā)射機的末級可以使用丙(ClassC)類放大器丁(ClassD)類放大器…..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信號調制一個正弦信號可以表示為：a(t)=Asin(t+)正弦信號三要素：幅度Ａ頻率相位調制：用需要傳輸?shù)男盘柸ジ淖冚d波（正弦）信號三要素的其中之一：改變幅度：調幅(AM)改變頻率：調頻(FM)改變相位：調相(PM)頻率合成(PLL)技術常用于發(fā)射機振蕩器電路的一種技術，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：FrPDLPVCOLOoutput預失真校正技術校正ＡＢ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聲音預加重技術原理調頻段的噪聲多為高音頻段的噪聲節(jié)目內容高頻段能量較低在發(fā)射機中將高頻段信號人為按一定規(guī)律加大調制在接收機內也按規(guī)律加入高頻衰減網絡抑制高頻段FM噪聲,改善信噪比,節(jié)目內容未改變預加重網絡幅頻特性:F()=[1+(/0)2]1/20幅度變化3dB頻率=1/0,規(guī)定了就確定了0國際上有兩種常用標準：=50us,=75usS/N加權測量技術S/N測量dB=20*lg(信號幅度／噪聲幅度）加權測量視頻加權測量網絡：具備高頻衰減特性測量結果更符合人們感官視頻加權測量：視頻(6MHz)內雜波對圖像的損傷與雜波頻率有關；低頻雜波對圖像損傷更嚴重統(tǒng)一加權網絡：模擬人眼對雜波的主觀感覺隨頻率變化而設計測量結果更符合實際視覺效果．加權與加重加權：weighted加重：pre-emphasis統(tǒng)一加權網絡工程單位dB：工程上的一個常用表示相對值單位功率增益:（dB)=10*lg(po/pi)電壓增益:（dB)=20*lg(Uo/Ui)S/N:(dB)=20*lg(信號電平/噪聲電平）dBm：取１mw為參考電平，其它功率值與之相對值dBm=10*lg(p/1mw)dBw：取１w為參考電平，其它功率值與之相對值dBm=10*lg(p/1w)dBw=dBm-30發(fā)射機類型電子管發(fā)射機：優(yōu)點：線性好，效率較高，價格低缺點：壽命短，維護費用高，風冷噪音大速調管發(fā)射機：優(yōu)點：功率增益高，壽命長，輸出功率高缺點：線性差，需復雜的校正系統(tǒng)；體積大，價格高，維護費用大IOT管發(fā)射機：綜合電子管和速調管的優(yōu)點全固態(tài)發(fā)射機：優(yōu)點：可靠性高、維護量小、維護費用低，噪音小缺點：輸出功率小，線性差、價格高性能比較全固態(tài)發(fā)射機全固態(tài)發(fā)射機：設備的所有功率放大器采用晶體管放大器它是真對真空管（四極管、速調管、IOT）發(fā)射機而言采用并聯(lián)冗余設計，部分組件故障可以不停機，停播率大大降低壽命長，降低維護費用冷卻方式通常為風冷，制造、維護容易大功率設備價格較高隨著晶體管工藝的發(fā)展，單管功率增大，價格降低，所以全固態(tài)設備是廣播電視發(fā)射設備的未來發(fā)展方向全固態(tài)設備核心技術是：功率放大組件、大功率合成器、和非線性失真校正FM立體聲廣播發(fā)射機FM發(fā)射機FM發(fā)射機外部接口AudioLAudioRFMTransmitterRFoutput(VHForUHF)PWSinputRemoteMPXSCAFM發(fā)射機FM發(fā)射機接口類型名稱阻抗常用聯(lián)接器/標準備注L600XLR輸入R600XLR輸入MPXBNC/Q9輸入SCABNC/Q9輸入PWS----輸入REMOTE--RS232,RS485遙控RF50L27,7/8”EIA,1-5/8”EIA,3-1/8”EIA輸出音頻信號（１）模擬音頻信號耳朵能感覺到音頻信號頻率范圍：20Hz~20KHz，通常在30Hz~15KHz左右，高于20KHZ信號很少能感覺到AM發(fā)射機信號頻率范圍10KHzFM發(fā)射機信號頻率范圍15KHz普通電話機信號頻率范圍3KHz信號頻率與音質關系頻率越高，音質越好，但傳送需要RF頻帶寬音頻信號（２）數(shù)字音頻信號模擬信號數(shù)字化普遍采用PCM方法，通過三個步驟來完成取樣：每隔一段時間抽取一個信號樣值量化：通過“四舍五入”的方法將模擬信號轉換成數(shù)字信號的過程編碼：按照預先規(guī)定的數(shù)值計算方法，把量化了的取樣值表示成這種數(shù)值的計算式下的數(shù)A/D轉換過程參考下圖:LPF取樣量化編碼模擬輸入數(shù)字輸出音頻信號（３）數(shù)字音頻信號接口標準AES/EBU：原始數(shù)字音頻接口標準，特性阻抗為110ohm，傳輸線為雙絞線。AES3：最新數(shù)字音頻接口標準，特性阻抗為110ohm，傳輸線為雙絞線。S/P-DIF：Sony/Phillips數(shù)字音頻接口標準，特性阻抗為75ohm.AES3-ID：專業(yè)設備接口標準，特性阻抗為75ohm.AES3-IE：光纖接口標準。音頻信號(4)取樣頻率是數(shù)字音頻設備的一項重要指標目前數(shù)字音頻設備采用的取樣頻率：32KHz、44.1KHz、48KHzFM立體聲廣播音頻最高頻率：15KHz按Nyquist理論取樣頻率30KHz44.1KHz取樣頻率可以滿足20KHz音頻信號要求兩臺數(shù)字設備連接,如果取樣頻率不同,需要加轉換設備雙聲道立體聲FM廣播導頻制立體聲音頻信號傳輸L/R兩聲道，頻率范圍30Hz~15KHz將L、R信號編碼，形成一個復合信號和信號：M=L+R差信號：S=L-RM、S信號保持全部信號的頻率成分30Hz~15KHz傳輸M和S信號，而不是L、R信號編碼方法將M信號作主信道S信號調制到38KHz副載波上（調幅），并對38KHz進行抑制，得到副信道主、副信道進行合成，再插入一個19KHz導頻信號，形成FM立體聲信號的基帶信號。雙聲道立體聲ＦＭ廣播FM立體聲基帶信號頻譜主信道M=L+R副信道下邊帶S=L-R副信道上邊帶S=L-R30Hz15192337.973838.0353f(KHz)導頻信號被抑制的副載波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，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信號完全同頻、同相時，S=0，立體聲分離度為無窮大。雙聲道立體聲ＦＭ廣播信號傳輸：將立體聲復合信號調制（FM）到主載波上，形成RF信號，用放大器放大到額定電平，通過天線發(fā)射出去．信號接收：立體聲收音機接收節(jié)目是發(fā)射的一個逆過程，解調－解碼－恢復出L/R信號單聲道收音機內部無解碼器，通過處理只接收到M信號，不能恢復出L、R信號，因此無立體感導頻制FM方式實現(xiàn)了單聲道收音機與立體聲收音機接收節(jié)目時的兼容性FM立體聲廣播發(fā)射機方框圖LPFLLPFR預加重預加重編碼調制放大放大RFOUTPUT電源控制與顯示激勵器放大器FM立體聲發(fā)射機技術指標信號輸入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：88~108MHz殘波輻射：<60dB(1mw)音頻指標振幅－頻率響應：<0.5dB失真：<0.5%左右聲道分離度：>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VHF&UHF電視發(fā)射機TV發(fā)射機的發(fā)展發(fā)展史早期：黑白電視發(fā)射機目前：彩色電視發(fā)射機將來：數(shù)字HDTV發(fā)射機發(fā)展現(xiàn)狀：電子四極管、速調管、IOT管和全固態(tài)發(fā)射機四種機型并存電子四極管：中、小功率，多采用高壓風冷方式速調管：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，多采用風冷方式發(fā)展趨勢：全固態(tài)化基本電視標準標準代號MB/GID/K掃描線525625625625場頻(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彩色制式目前世界上存在三種彩色制式NTSC,1948PAL,1961SECAM,1957電視發(fā)射機(1)電視發(fā)射機外部接口VideoAudioTV(VHForUHFTransmitterRFoutput(VHForUHF)PWSinputRemote電視發(fā)射機(2)發(fā)射機外部接口類型名稱阻抗常用聯(lián)接器/標準備注Video75BNC/Q9輸入Audio600XLR輸入PWS------輸入RF50L27,7/8”EIA,1-5/8”EIA,3-1/8”EIA輸出REMOTE--RS232,RS485遙控電視差轉機(Transposer)接收一個頻道RF信號，將頻率變換到另一個頻道（RF），再經過放大器放大到額定電平FRF1FRF2同一波段至少隔一個頻道（VHF）高頻頭RF1放大器RF2RFoutput電視差轉機電視發(fā)射機常用名詞術語（１）常用名詞視頻信號-VIDEO音頻信號-AUDIO中頻信號-IF射頻信號-RF圖像信號-VISION聲音信號-SOUND激勵器-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調制器-MODULATOR低通濾波器-LOWPASSFILTER帶通濾波器-BANDPASSFILTER陷波器-NOTCHFILTER雙工器-DIPLEXER定向耦合器-DIRECTIONALCOUPLER電視發(fā)射機常用名詞術語（２）常用名詞本機振蕩器-Localoscilator變頻器-Upconverter自動電平控制-ALC自動增益控制-AGC集成鎖相環(huán)路-PLL全固態(tài)發(fā)射機-Solidstatetransmitter預加重-Pre-emphasis微分增益失真-DG微分相位失真-DP互調失真-IMD群時延失真-Groupdelay亮度非線性失真-Luminancenonlinearitydistortion諧波失真-Harmonicdistortion頻率調制(調頻)-Frequencymodulation(FM)幅度調制(調幅)-Amplitudemodulation(AM)殘余邊帶-VestigialSideBand(VSB)圖像－聲音共放-Vision/soundcombineampliation圖像－聲音分放-Vision/soundsplitampliation視頻信號彩色全電視信號（視頻信號）由以下幾部分組成：由亮度信號色度信號色同步信號復合同步信號參數(shù)信號帶寬：6MHz信號幅度：1Vpp+/-20mV行同步:300mV信號內容：700mV色同步信號：300mV/4.43MHz信號周期：行周期：64us場周期：20ms700mv-300mv0v行同步色同步圖像內容基本常識圖像調制：VSBAM(C3F)VSB:VestigialSideBand節(jié)約頻帶40%聲音調制：FM(F3E)接收機內圖像與聲音容易分離聲音載波比圖像載波高6.5MHz載波間隔彩色副載波＝圖像載波＋4.43MHz聲音載波＝圖像載波＋6.5MHzR