基于DRM 技术探讨短波调幅广播发射系统的数字化改造

王 琦

（国家新闻出版广电总局564 台，中国 北京 100000）

调幅是一种载波调制方式，一般来说，载波信号的瞬时幅度会受到调制信号的影响，其按照调制信号的规律性而发生变化。当前世界上的绝大多数中波与短波的广播都是用调幅的方式进行调制。调幅广播在很长的一段时间内都是全球各国基本的信息传播手段，虽然其成本低、范围广但是传输质量不佳、容易受到干扰，随着社会的发展变化以及越来越不适应当前人们的需要。DRM 标准时根据DRM 组织提出来的以30MHz 以下的数字调幅广播标准。通过数字音频压缩、数字通信以及信号处理的技术，能够将调幅广播的优点很好的保留下来，同时能够显著提升其传输质量，同时还能够提供文本、图像以及数据等增值信息的服务，能够很好的适应社会发展的需求。

1 DRM 数字调幅广播

DRM 数字官博调幅技术是指基于原来的中波和短波的频段中，占用9kHz 或者是10kHz 的宽带，其质量能够与调频立体声的相接近，这样的数字广播技术成为数字调幅广播技术。DRM 就是数字调幅广播技术，因此其满足上述的基本技术，但是DRM 系统具有自身独特的优势：DRM 系统能够使用正交频分复用的调制方式，也就是OFDM 调制方式、能够适用于多种不同宽带传输方式、多种传输模式、能够传送音频、文本以及数据等。一个DRM 系统前端结构包含两类输入信号：分别是已经进行过编码的音频与数据，在主业务复用器上形成信道；以及没有经过主业务复用器而形成信道。

2 基于DRM 的数字化改造

2.1 基于DRM 的数字化改造理论分析

在模拟广播发射系统中主要包含有电力系统、控制系统、发射机系统、监控和消防系统、节目传输系统等。但是实施数字化改造过程中，主要涉及到的就是控制系统与发射机系统。在控制系统与发射机系统的末端射频的放大部分基本上一致的，但是前段的音频信号的输入与处理环节有着很大的区别。

利用模拟调幅广播发射机对大功率的DRM 信号进行调制时，首先需要将DRM 大设计中输出的调制信号进行分类，分成相位信号与包络信号。首先将包络信号送往发射机的音频之路进行放大处理，相位信号则送到高频之路实施高功率放大，随后将放大的两种信号送入混频电路中进行相关处理，实现对DRM 信号功率的调制和放大。

模拟调幅发射机的音频之路的信号处理使用传统的方式应当是通过模拟技术或者是数字信号处理技术而实现的，如果不实施针对性的改造设计，要实现DRM 标准非常困难。一般的DSB 双边带模拟广播发射机上有两条通道，射频与音频在到达高末管之前互相不发生作用，在高末管上进行合成与调幅。模拟音频信号送到之后，首先实施强度控制，然后将信号送到PSM 控制器当中，将音频信号转化成为数字信号，通过滤波、抽样校正等程序将信号送给功率控制器；再由功率控制器计算出功率模块的数量，光缆会发出开启或则是关闭的命令，并通过低通滤波形成高末屏压。频率合成器会产生射频信号，首先经过衰减器，然后是宽频带放大器、驱动级放大器，最后将射频信号送至末级放大器栅极，其输出的调幅波通过网络的调谐以及阻抗匹配之后就送入天线实施发射。与模拟广播的不同在于DRM 数字广播发送给发射机的音频信号时通过数字化处理的，因此在发射机以及其他控制单元也需要进行相关软件和硬件的改造。

2.2 基于DRM 的数字化改造方案

本次实施改造的使用是以瑞士公司生产的500kW 的短波发射机系统，其使用大型电子管非线性调制，音频与射频的通路是分开的，主要技术就是对模拟非线性的发射机进行改造。原发射机的输入信号有两种：分别是I/Q 信号和调相的射频信号。前者用于音频通路，控制系统获取I/Q 信号之后对幅度信息进行计算，额按后对PSM 模块实施控制，根据幅度的大小控制开关模块，获得相应的信号，送至高末级电子管放大器评级；而后者信号会发射至宽带放大器，送至高末级电子管的栅极。

2.3 基于DRM 的数字化改造实施

2.3.1 低通滤波器的改造

根据方案，需要对PSM 调制器当中滤波器的频带宽度进行调整，由20kHz 调整为40kHz。现有的的PSM 通道滤波器接与调制器的后部分，将进行PSM 调制的开关频率分量滤除，是没有干扰的直流以及音频信号送到射频末级的对应阳极上。

2.3.2 音频通路的改造

模拟调幅发射系统实施信号处理主要是将信号分成音频与射频两种，随后放大、通过高末级电子管实施调幅。实现数字广播运行的关键就是实时信源编码，完成之后的基带信号导致调幅调相波。直接进行信号频率的转换效率非常低，所以需要使用分离幅相的方式，最后通过包络复置实现大功率调幅调相波。音频通路首先增加数字DRM编码以及调制器，在增加对应的设备之后音频信号会通过编码处理以及幅相分离，然后对发送给发射机的PSM 控制单元以及合成器。

2.3.3 控制单元的改造

控制单元的改造主要是硬件控制单元的芯片改造以及软件的升级，主要包括对PSM 控制系统、马达以及顺序控制系统进行改造。首先是PSM 控制系统：升级计算单元，增加I/Q 信号的取模算法，并将信号的幅度计算出来，将自检单元改造升级，添加编码器以及调制器的检测功能；马达控制系统：在调整低通滤波器的过程中增加电控开；顺序控制系统：将数据采集单元设计，在DRM 模式下，控制系统数据采集工作与以往不一样，项目和容量都有了较大的变化，充分扩展新的数据单元的容量与性能，使其能够给予控制单元的要求进行数据的选择与发射，将控制器的单元更新，添加在DRM 模式下工作的顺序、命令和控制流程等，让发射机系统能够稳定运行，将表值信号单元扩展更新。

3 结束语

在实施数字化改造之后对其进行实验和验证，相关数据显：首先，信噪比的指标与预期值相一致，只有在短波频率非常高的频段，信噪比才会较低；发射机的整体运行效率满足指标；调谐时间均不超过两分钟，与设计指标一致；此外，自动延时调整、输出频率均满足相关指标。传送的音质非常清晰，证明改造是成功的。

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