调频同步广播数字方案和调频数字激励器

2001-03-20 王宝印天津广播电视塔中心副主任依马狮网

调频同步广播系统主要应用于道路沿线的交通信息和改善人口密集区域调频广播覆盖质量。相对于目前其它同步广播方案（如DAB），由于它具有建网容易、建网费用低、投资回收快、听众无需更换接收机等优点，而受到广泛关注。

调频同步广播数字方案

本文介绍由泰克诺公司提供的数字解决方案。

根据调频同步广播原理，相邻的调频发射机在相干区将产生干扰。如果对调频载波、信号调制度、音频信号相位和立体声导频严格同步，可将干扰减至最小。

图1　卫星传输广播节目

    调频载波同步可以通过GPS信号同步，或由锁定在CCTV卫星电视节目中16或329行中的1MHz同步信号的精密同步机同步，也可由播控中心发送同步信号对各发射机同步。
    在发射机位置和节目传输方式确定的情况下，音频信号相位延迟量是不变化的。目前相位同步主要通过延迟线进行均衡。
    立体声19kHz导频同步可由载波同步信号产生，也可由播控中心发送同步信号对各发射机同步，或直接传输复合信号。

根据世界上调频同步广播的实践经验，在相干区内的干扰主要由调制度不同步产生。而数字方案可以很好地解决这个问题。

针对不同的节目传输方式，有不同的解决方案。目前常用的传输方式有：通过卫星传输、通过STL微波传输、通过光纤传输。下面分别给出了三种数字方案。

调频同步广播系统由三部分组成：播控中心、传输网络、发射基站。播控中心将节目按照NICAM728或AES/EBU格式编码，然后送到传输网络。传输网络将节目数字码流分配到各个发射基站。由于采用数字传输方式，所以在传输过程中，可以保持节目的调制度恒定。传输网络可以是卫星、微波、光纤方式。发射基站由信号接收/发射机，适配器（均衡器）、同步信号源，发射机组成。

各系统分别介绍如下：

1．卫星方式：卫星接收机接收卫星电视信号，输出卫星电视基带信号，然后由适配器取出NICAM728，并将其转换为AES/EBU信号，再由均衡器根据设定的延迟时间补偿相邻发射基站的节目和射频信号传输时间差。AES/EBU信号再送到发射机的数字激励器。数字激励器采用直接数字合成DDS方式将数字信号直接调制到射频工作频率。数字激励器由外部10MHz同步信号对FM载波同步。最后由射频功放放大送到FM定向天线。外部10MHz同步信号可由GPS接收机提供，也可由锁定在CCTV卫星电视节目中的同步信号源提供。

2．微波方式：数字微波接收机接收AES/EBU信号后，送到均衡器，由均衡器根据设定的延迟时间补偿相邻发射基站的节目和射频信号传输时间差后，将信号送到数字激励器。其他过程与卫星方式相同。此时，还需将上一个发射基站传来的AES/EBU数字信号转发到下一基站。系统图如图1

3．光缆方式：工作方式与微波方式相同。此时，数字微波接收/发射机为光接收/发射机。

DEX30数字调频激励器

图 2

由上所述，数字激励器是调频同步广播网数字方案的核心部件。泰克诺公司提供了功能强大的DEX30数字调频激励器。
该数字调频激励器同时具有数字信号（AES/EBU），左右声道模拟信号及RDS、SCA输入，无需更换模拟/数字输入接口板。在立体声工作模式，DEX30内置高品质数字立体声编码器。精密设置调制度（达到±0.1dB控制精度），在同步广播时，各发射机调制度精确同步。具有频偏调整功能，可以调整载频频率，以得到最佳调频同步广播效果。当改变载频时，由计算机设置激励器全部参数。尤其适合N+1系统。载频精度高、稳定性好。可以通过计算机进行遥测和遥控。
DEX30调频数字激励器由五个部分组成：数字调制器、上变频器、30W功率放大器、带微处理器的控制器、电源。

在硬件配置上，DEX30主要由2个串行工作的32位浮点数字信号处理器—DSP（32/40位浮点运算功能，每秒8000万次浮点运算能力），16位数控振荡器—NCO（32位频偏控制、16位相位控制），2个并联工作的控制用8位单片微处理器，1个现场可编程门阵列—FPGA组成。

DEX30具有三种信号输入配置方式。(1)立体声方式：左右声道模拟信号和1路SCA以及AES/EBU格式的数字信号输入。两种信号同时输入时，以数字信号优先。(2) MPX方式：1路MPX模拟复合信号和2路AUX信号通道输入口。(3)差转方式：1路21.4MHz中频信号输入。立体声模式工作时，其系统框图如图2。

DEX30前面板上的按键可以设置输入模拟信号电平，再经过18位A/D转换器送出MPX数字信号。模拟AGC可以防止信号幅度过大所造成的A/D转换器数据溢出。AES/EBU数字输入信号由接收器将数字左右声信号取出。两种信号同时输入时，DEX30按数字信号优先原则自动切换。保证在AES/EBU输入信号失锁时，播出不会造成间断。

MPX数字信号通过数字滤波器后，进入由DSP组成的立体声编码器。立体声编码器还要加上SCA和RDS信号。DEX30采用直接数字合成技术（DDS）在数字域将信号直接调频。现场可编程门阵列（FPGA）通过上变频器送来的时钟信号和外部10MHz同步信号去控制数控振荡器（NCO）。NCO控制信号调制度和数字中频产生FM已调数字信号，然后经过D/A转换为模拟FM中频信号。

中频信号通过带通滤波器后，进入上变频器混频后得到模拟射频FM信号。射频FM信号经过功率放大后输出。

DEX30具有强大的同频工作能力。它可由外部10MHz参考源提供本振频率，使调频同步网内每个同频发射机之间频率偏差小于0.2Hz。由于是数字式调制，调制后载波频率不变化。如需要，可以设置频率偏移。由面板上的按键，可以精密设置激励器的调制度。

泰克诺 DEX30