奥本AM—9400音频处理器的结构及其应用

王来科

摘 要：奥本音频处理器AM-9400既可用于传统的模拟调幅发射机前端处理单声道音频信号，也可以用于现代数字调幅发射机前端处理立体声音频信号。文章主要介绍该款音频处理器的基本原理及其使用方法。

关键词：数字音频处理器；调幅立体声广播；应用研究

1 概述

音频调幅广播发射机的节目源来自各个电台，其中既有直播节目也有录播节目。不同的节目制作单位，不同的节目制作设备，势必造成发射机前端的音频信号电平大小和响度等参数难以统一，声音动态范围过大，轻则影响播出效果，重则造成发射机过调打火，严重损坏设备。音频处理器可以将较大振幅的信号进行压缩，将较小振幅的信号进行放大，缩小节目信号的动态范围，在保证发射机不过调的情况下，提高平均调幅度。奥本9400-AM處理器既可以处理用于最新的调幅立体声广播的立体声信号，也可以向下兼容处理原有的单通道模拟发射机使用的单声道信号。

2 9400的音频信号处理过程

国际上现有的音频调幅广播发射机分为模拟发射机和数字发射机两种。我国现阶段使用的中短波调幅发射机均为模拟发射机。9400内部实际上包含了两个处理通路，均为全数字信号处理。其中一个处理通路专用于模拟发射机前端的信号处理，另一个专用于数字发射机前端的信号处理，这两个通路都可以处理立体声或者单声道的音频信号。在通路A用于单声道处理的同时，通路B可以用于高清晰度调幅立体声的处理。

模拟发射前端的处理通路分为七个阶段，数字发射前端的处理通路分为五个阶段。（参见模块框图）

第一阶段处理是立体声增强模块，用于加强CQUAM（）和HD AM （高清晰度调幅） 立体声接收时的立体感。该模块只对L-R信号起做用，因此不会影响单声道广播的效果。

9400提供了两种不同的立体声加强算法供用户选择。第一种算法基于奥本专利模拟222立体声增强器。每当立体声增强模块内部探测到和信号（L+R）的瞬变过程，就加大差信号（L-R）的能量。能量的增加是一个瞬时过程，在增强信号宽度，清晰度和打击乐力度的同时不会增加非自然的混响效果（一般来说，在L-R信号中占主导地位）。第二种算法是基于众所周知的麦克斯（MAX）技术。该算法使L-R信号经过延时后叠加到原有的L-R信号上，门限电路与模拟222算法类似，用来防止信号的过增强以及轻微的非平衡单声道信号的增强。

第二阶段是一个平缓的自动增益控制（AGC）模块。用来缓慢地控制增益，保持始终如一的电平进入后级的多段压缩器。经过自动增益控制模块后，模拟处理过程和高清晰度数字处理过程开始采用独立的处理通路。

9400系统的总增益衰减量由自动增益控制模块的增益衰减量和多段压缩模块的增益衰减量构成。系统总的衰减量决定了安静声音片段的增强度（并由此决定了系统响度的稳定值）。

第三阶段是一个程序均衡器。模拟发射处理通路和数字发射处理通路的程序均衡器是相互独立的。两个链路上的程序均衡器都含有一个参数可调的三段均衡器，方便用户对低频、中频和高频分量进行调节，从而定制自己台站的独特声音。

模拟发射处理通路的均衡器还包括一个高频斜坡补偿来克服典型调幅发射机高频成分的衰减。

第四阶段为五段压缩器。模拟发射处理过程的五段压缩器内嵌了奥本专利技术多段失真消除限幅器。该系统把限幅器嵌在多频带交叠点，以便交叠点滤去可听到的限幅失真产生物。前馈侧链提供更深的、高度可选择的，不同频率互调失真的消除。五段压缩器也装有单端动态噪声衰减系统，用户可更具要求打开或关闭该功能。

在数字发射处理通路中也有一个五段压缩器。但是，该压缩器内部没有嵌入削波器。模拟发射处理通路的五段压缩器和数字发射处理通路的五段压缩器的频率分割点是不同的。在模拟发射处理通路中，低四个频段覆盖50-3KHz的频率范围，第五段覆盖3KHz及其以上频率（该频点由低通滤波器设置）；在数字发射处理通路中，低四个频段覆盖20-6KHz，第五段覆盖6-15KHz。显然，数字发射处理通路的带宽要比模拟发射处理通路大很多。

模拟发射处理通路的第五阶段为内含智能失真控制器的削波器，用以在必要时刻控制减小削波引起的失真。

模拟发射处理通路第六阶段为安全削波器和过冲补偿器。这些单元精确地控制峰值调制，而且不会引入带外频率。像一个简单削波器。过冲补偿器会给包含强大的高频分量的节目素材带来较大的失真。用户通过对过冲补偿器的设置来权衡失真和响度这对矛盾的指标。（对这种会造成很大过冲的节目素材，应该让过冲补偿器努力去消除隐患）。

模拟发射处理通路第七阶段为过冲补偿器驱动的发射均衡器。每一路输出都包含一个发射均衡器。发射均衡器用于预失真补偿发射机系统和天线系统引起的低频倾斜、高频振铃和高频群时延失真。

数字发射处理通路的第五阶段为低互调失真的预（超前）限幅器。简单的限幅器可能造成重低音分量和中频分量的互调失真，但是奥本的限幅器内部含有复杂的信号处理机制，从而保证减小互调失真的同时不影响信号的响度。

3 如何定制9400的声音

为了方便用户对电台声音的定制，9400提供了灵活的设定方案。尽管如此，就想其它的音频处理器系统一样，用于在调节设置参数的同时需要在响度、清晰度和可闻失真指标中找到一个折中方案。奥本音频处理器内置了多种音频处理方式的出厂设置。当用户选择一个最接近自己定制声音的出厂设置后，可以通过两种级别的调节去完成进一步的配置：基础配置和完全配置。第三个级别的配置，即高级配置，只能通过PC机的9400远程控制软件来完成。

9400内部包含的两个处理通路共用一个立体声加强模块和一个自动增益控制模块。两个通路中的其它处理模块都是独立工作的，因此这些模块的参数也是可以独立配置的。花一些时间认真收听播出的声音，要注意节目素材的广泛性，接收机的多样性，而不是只在台站用监测器进行收听。更据收听的效果来调整处理器的各种参数，来定制一个完美的处理方案。基础配置包括四个方面的配置：立体声加强、自动增益控制、模拟调幅均衡和数字广播均衡、以及两个响度-清晰度-失真权衡调节。其中，响度-清晰度-失真权衡调节是对多段压缩处理过程的配置，系统根据用户选择的权衡参数值自动去调节多段压缩处理过程的多个参量，以完成更大的响度或更小的失真之间的调节。完全配置是用户可以通过9400面板进行的最详细的参数配置。调节这些参数对于不熟悉音频处理原理的用户来说，有很大的冒险性（就像通过PC机进行高级配置一样）。高级配置是当前两种配置都无法满足用户对声音处理效果的要求时，可以通过PC机来完成所有处理模块的可调参数的配置。这样的配置可能导致处理器对某种节目素材的严重失真而对其他节目素材没有影响。对于广播发射台站来讲，这是很冒险的。

参考文献

[1]OPTIMOD-AM 9400 Operating Manual[Z].