中波广播发射技术的优化及发展前景

【摘要】随着数字化技术的迅速发展，在互联网、移动通信等领域的冲击下，中波广播面临着许多挑战。其传输信号容易受到电磁干扰，频率资源有限，广播音质较差等问题也逐渐凸显。因此，对中波广播发射技术进行优化和应用研究，成为提高传统广播效果，保持广播行业的竞争力的关键之一。本文旨在对中波广播发射技术进行优化和应用研究，通过分析目前存在的问题，探讨了改进方案，并展望了中波广播的发展前景。

【关键词】中波广播；发射技术；优化；应用研究

中图分类号：TN92                            文獻标识码：A                            DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.06.013

中波广播通过使用特定频段及传输方式将音频及有关信息传送到更远的距离，成为传统的重要通信方式。中波广播因其覆盖范围大，信号穿透力强等优点，在信息传输，新闻娱乐以及应急通信中都起到了举足轻重的地位。随着数字化时代的来临，中波广播遇到了信号干扰严重，传输效率不高等挑战及难题。中波广播发射技术的优化就显得非常重要。基于此本文以中波广播发射为主要研究对象，论述了优化方法，旨在为实际工作提供一定的帮助。

1. 中波广播发射的技术特点及现状

中波工作频率为526.5 kHz～1605.5 kHz，中波广播的特点之一是传播范围广。中波信号传播距离远，能够覆盖大范围地域，使人们能够在更远距离接收广播节目。这样就使中波广播成了人们接受信息、娱乐、文化的一种重要方式。另外中波广播发射技术传播质量也比较高。与其他无线电频段相比，中波信号具有穿越建筑物和地形障碍物时损耗更小，穿透能力更强的优势，这是由其波长所决定的。这样就能使中波广播仍能在某些地理条件比较复杂的区域正常传播。但在科学技术不断进步以及新兴媒体不断涌现的背景下，中波广播发射技术面临了一定的挑战，现状发生了改变。一是随着数字化进程的不断推进，与传统中波模拟信号相比，数字化技术在广播电台中的应用日益广泛。调频广播、网络广播等这些数字化广播技术可以提供更好的音频质量和功能，以满足多样化娱乐与信息传递的要求。二是中波频段在应用上也有一定局限。有些国家或地区已经将某些中波频段应用于移动通信、无线电导航等其他通信用途。这种对频谱资源的争夺造成中波广播频率减少，节目数量也随之减少[1]。此外，随着媒体环境不断发生变化，人们娱乐与获取信息的方式也发生了变化。通过互联网及流媒体技术使人们能够在任何时间、任何地点听到各类节目、音乐、获得即时新闻及资讯。这一个性化、方便快捷的手段，对传统中波广播市场造成一定影响。虽然面临着挑战，但中波广播发射技术仍具有自身特有的存在价值与发展空间。某些区域，尤其是偏远地区以及农村地区仍以中波广播为主。相对于互联网而言，中波广播有着接收成本低，发射设备简单，覆盖范围广的优点。所以中波广播在某些资源受限的区域仍有其重要性。与此同时，数字化技术还可应用于改善中波广播音质与业务，以满足高品质音频要求。中波广播发射技术在传播范围大，传输质量高的同时，还面临数字化、频谱竞争等压力。

2. 中波广播发射技术的优化方法

2.1 数字化

在广播电视领域，信号处理技术早已应用在数字卫星广播（DVB-S＼ABS），地面电视广播（DTTB）和地面数字调频广播（FM-CDR）中。中波广播是我国传统广播形式之一，由于其广播覆盖范围广，传播稳定等优点，目前还是采用模拟广播形式，数字中波AM-CDR的标准还在起草当中，尚未发布。AM-CDR草案推荐采用的OFDM正交频分复用技术，采用此技术不但可以大大提高中波广播的接收信号的音质，还能传输多套节目。但随着数字化时代来临，中波广播面临信号接收质量差和传输困难等诸多新挑战。为克服上述问题，对信号处理技术进行优化较为重要。一是中波广播发射技术优化需兼顾信号清晰稳定。利用数字信号处理技术可对音频信号实现高精度采样和编码，继而降低信号传输时失真。信源编码和信道编码能有效降低干扰与噪声并改善广播信号接收质量[2]。所以在对信号处理技术进行优化方案时，采用上述方法是必不可少的环节。二是优化中波广播发射技术也要注重信号传输效率。传统中波广播传输方式是利用模拟信号进行传输，由于带宽限制，一个频道只能传输一个节目，不能很好地利用频带资源，经过数字化处理后，同样的频道可以实现模数同播或者全数字化播出，这样同样是一个频道，可以传输2～4套节目，极大地提高传输效率。第三，传统中波广播发射设备一般都要消耗大量能源，这不仅会造成能源浪费，而且也会给环境带来一定程度污染[3]。在优化信号处理技术方案时，应借助于低功耗硬件设计以及高效功率控制技术来减少设备能耗，进而达到能源可持续利用以及保护环境目的。

2.2 发射设备的改进

中波广播的传输质量与覆盖范围都遭遇到一定的挑战。要想解决这些难题，就必须完善发射设备才能达到较好的中波广播效果。目前的方案分为过渡方案和全数字机方案。

2.2.1 过渡方案

所谓过渡方案其实就是利用现有的设备传输数字中波广播信号。由于目前绝大多数中波台使用的还是模拟发射设备，包括PDM发射机和DM数字发射机。DM数字发射机虽说称为数字发射机，但是其本质还是模拟发射机，但是DM数字发射机也可能通过技术改造变成数字中波发射机，实现模数同播和全数字播出发射。目前存在的可行方案有DRM发射系统+DM发射机的组合方案。一般发射机带有DRM适配器板，调制器接入DRM适配器板，取代了传统发射机中的模拟输入板、A/D转换板和频率合成器。适配器板能够实现模拟调幅广播、DRM数字广播以及数模同播。切换至DRM数字音频广播模式时，只需配备DRM信道编码系统和音频前端增加信源编码及复用器系统，即可从模拟广播转换为数字广播适配器板，取代了传统发射机中的模拟输入板、A/D转换板和频率合成器。适配器板能够实现模拟调幅广播、DRM数字广播以及数模同播。切换至DRM数字音频广播模式时，只需配备DRM信道编码系统和音频前端增加信源编码及复用器系统，即可从模拟广播转换为数字广播[1]。

2.2.2 数字中波发射机

CDR（China Digital Radio）中国数字广播，是我国自主研发的数字广播标准，调频频段的数字调频标准FM-CDR业已发布，在很多台站使用中取得了很好的效果。我国的中波波段标准AM-CDR还处于草案当中，AM-CDR脱胎于DRM标准，主要应用于150 kHz～30 MHz频率中的长波、中波和短波，其原理图如图1所示。

AM-CDR系统采用OFDM调制方式，信源编码有四种方式：MPEG-4 AAC，MPEG CELP，MPEG HVXC，SBR。高效的信源编码能够将3-5套节目源压缩后复用在一个频道播出，再通过信道编码技术，可有效提高抗干扰能力，能够在各种复杂的环境下优质传播中波信号，只需要一部发射机就能够完成原先3～5部发射机的工作，接收端音质效果极佳，甚至可以达到C级或D级的水平质量。此外AM-CDR发射机还可以发送图文信息甚至音视频等附加业务，方便预警和应急广播。AM-CDR发射另一个巨大的优势是节能，在相同覆盖情况下，DRM可以降低四分之三的功率，有效节约能源的消耗，减少电磁污染，从而使工作效益得到提高。

2.3 中波网络优化

中波网络优化就是在中波发射在布局中调整发射机工作地点使效率达到最佳，实行中波网络优化对保证广播信号传输质量非常关键。

中波广播网络优化可以分为模拟中波发射时代的中波同步广播技术和数字中波发射时代的单频网技术和多频网技术。

模拟中波发射时代的中波同步广播技术是指在全省市覆盖时采用的一种技术，主要是解决信号重音和衰落问题，在确定好各台站发射机位置后，通过仪器测量全省覆盖的弱信号区或者盲区，计算各发射机达到目标区域后所需时间，然后在发射端通过控制发射时延的方式来优化目标区域，达到既能覆盖盲区又能在弱信号区增强接收信号强度的目的，还能实现全省优质覆盖。

数字中波发射时代采用单频网技术，单频网技术是一种通过多个发射台站在相同的频率下同时传输相同信号的广播传输系统[4]。单频网中，多个发射台站以精确的时间和相位同步的方式传输数字中波信号，以实现更广的覆盖范围和更好的信号质量。单频网的工作原理是通过各发射台站之间的协调工作避免不同发射台站之间的干扰，提供一致的信号覆盖。依赖于准确的同步机制，数字中波发射能够做到覆盖范围扩大，节目质量提高和频率资源节省的目的，能够更好地做到省内同步覆盖甚至跨区域的国内同步覆盖。

多频网技术一般适用于频率资源不够的情况，本文不再赘述。

实现中波网络优化，需借助于先进技术手段。如应用计算机仿真技术可实现网络拓扑结构的仿真与优化，并通过设计模型与算法准确地计算网络中节点位置与中继站点布设的最优方案。另外，在无线通信技术与智能传感器技术的辅助下，能够实时监控与管理网络内各节点，及时发现与应对网络故障与异常，确保网络内设备平稳运行。

2.4 智能化动态控制

智能化动态控制核心思想就是通过利用人工智能技术以及智能化算法来实现中波广播发射过程的实时监控与控制，从而达到最优传输效果以及资源利用。具体来讲，智能化动态控制方案主要会在以下几方面得到优化：一是智能化动态控制会实时监控与分析中波播出传输质量。通过先进传感器技术及数据采集系统的引进，实现了发射时信号质量，抗干扰能力以及其他参数的实时监控与测量。同时结合人工智能技术实现传输质量智能分析与评价，达到动态调控传输质量。这样，既能实时检测并解决传输质量问题，又能针对不同的场景及需要自动调节参数以达到最佳传输效果。二是智能化动态控制可以使中波广播发射功耗控制达到最优，传统中波广播发射系统通常功耗较大，不仅加大能源消耗，而且对环境也造成相当大负担。智能化动态控制方案通过智能算法与能源管理技术，实现发射系统功耗精细化管理与调控。依据实时工作负载及频率需求，对功耗分配与使用进行自动优化以达到节能减排目的。

3. 对中波广播发展的展望

尽管在数字化，网络化大潮下，中波广播看似已经被时代边缘抛弃了，但是也不能忽略它在某一领域内的巨大潜能与价值。一是中波广播发射技术用于应急通信的突出优点。当自然灾害，重大事故及其他突发事件发生时，通信网络往往遭受严重的干扰乃至瘫痪，中波广播以其覆盖范围广，抗干扰能力强等特点成为信息传递的可靠渠道。广播电台通过中波发射技术能够将救援信息，安全提醒以及其他重要信息快速播送至受灾地区，为受灾群众提供互联网不可取代的实时信息支撑。

二是农村中波广播信息传输应用潜力也很大。与城市地区较发达网络基础设施相比较，农村地区网络覆盖比较薄弱，造成信息获取不均，然而中波广播覆盖范围广，能够向农村地区传达政策法规、农业科技、市场信息等有用的内容，提高农民信息素养以及对外部环境的认知，进而推动农村地区发展。另外，中波廣播在公共文化传播方面也具有独特价值。在如今网络媒体泛滥、流量至上、短期化严重的情况下，中波广播凭借自身稳定的传输方式和广阔的受众基础为传播传统文化和社会正能量提供了强大的支撑[5]。中波广播以广播节目形式，能够把经典的文学、音乐、艺术等文化内容送进千家万户，带领民众找回对传统文化的喜爱与重视。

4. 结束语

对中波广播发射技术进行优化和未来应用研究，有着十分重大的意义。本文通过对中波广播发射技术应用现状进行研究，并提出相关的解决方案，可有效地应对在技术模式实施中存在的问题，在优化之后提升了信息传输效率和信号质量，扩大了该技术在紧急通信，农村地区以及国际交流的应用范围。然而由于技术在不断的发展，仍然需要持续的解决中波广播发射中的问题，只有这样才可以提高行业的发展水平。

参考文献：

[1]黄杰伟.中波DRM数字调幅广播试验[J].电视技术，2023，47（09）：88-90，95

[2]庞宏杰.地面数字电视单频网同步研究[J].电声技术，2023，47（05）：67-70.

[3]闫本芳.中波广播发射的自动化与相关问题研究[J].中国有线电视，2022，（03）：55-57.

[4]吕海剑.中波广播发射机故障及处理方法探讨[J].西部广播电视，2022，43（21）：232-234.

[5]冯学精.中波广播发射技术及维护措施探讨[J].电子测试，2022（15）：128-130.

作者简介：邹青虎（1986—），男，河南正阳人，工程师。研究方向：无线电传输与发射。