调频广播发射机技术特点和发展趋势

【摘要】随着科学技术的发展，在广播中运用的技术手段也在不断更新，产生了调频广播发射机技术，其以高保真、抗干扰、传输稳定等优点成为广播行业的主要技术。本文以调频广播发射机为切入点，分析了调频广播发射机运行的基本要求和技术特点，并阐述了调频广播发射机技术的发展趋势。旨在解决调频广播发射机在运行过程中出现的问题，促进调频广播发射机稳定运行发展。

【关键词】调频广播；发射机技术；技术特点；发展趋势

中图分类号：G212 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.18.042

广播行业作为媒体行业中的重要分支，要不断引入先进的技术和设备以保持竞争力，并满足受众需求。调频广播发射机技术的应用，不仅提升了广播节目的质量和覆盖范围，也为广播行业带来了更多的商业机会。从社会角度看，提高广播节目的质量和多样性，有助于满足人们对于信息和娱乐的需求，促进文化的传承和发展。本文分析了调频广播发射机技术的特点，并阐述了调频广播发射机技术的发展趋势，可为相关工作者提供一定参考。

1. 调频广播发射机概述

调频广播是一种声音传播的媒体，通过调频方式进行音频信号传输。在这种传输方式中，调频波的载波随着音频调制信号的变化而在载波中心频率两边变化，每秒钟的频偏变化次数与音频信号的调制频率一致。例如，如果音频信号的频率为500 HZ，则载波的频偏变化次数也为每秒500次，使调频广播能够提供优美的音质和方便的接收方式。

在当今时代，调频广播最广为应用的就是超声波传播方式，这种传播方式对外界的抗干扰性能较强，信号质量更佳，因此使用率也更高。调频广播发射机技术主要是调节频率进行声音的传播，目前的调频广播发射机大都是发出一种超声波的形式进行传播。这种超声波的传播形式本身具有较强的抗干扰性，且信号非常逼真。调频发射机首先将音频信号和高频载波调制为调频波，使高频载波的频率随音频信号发生变化，再对产生的高频信号进行放大、激励、功放和一系列的阻抗匹配，使信号输出到天线，再发送出去‌。

如今进入5G时代，更多新型5G版调频广播发射机被广泛应用，比如有产品ZHC618F-100W/5G立体声调频广播激励器（发射机），是将输入的左右声道音频信号进行立体声编码并调频调制到广播波段，再射频放大到100 W功率，用于大功率调频广播发射机的激励器或当作高档调频广播发射机单独使用。其采用大规模现场可编程门阵列（FPGA）技术进行全过程数字处理，全过程数字化处理达到了接近CD音质的完美听觉效果，用速率高达5G的直接数字频率合成（DDS）技术，使发射机指标达到巅峰。

2. 调频广播发射机运行的基本要求

2.1 调频广播发射机的类型选用

根据使用功能和应用场景划分，目前我国广播行业应用的广播发射机有两种。第一种是直播用的调频发射机，通常需要具备高度的稳定性和实时性，以确保现场声音的传输质量。这种类型的发射机常需要迅速调整频率，并保持稳定的输出功率，以适应不同的现场环境和传输需求。第二种是回放用发射机，主要用于播放预先录制好的节目，这类发射机重点是保证音频质量和传输的稳定性，对实时性的要求相对较低。这两种类型的发射机在广播行业的不同场景中发挥着各自的作用，为广播节目的传输提供了可靠的技术支持。

2.2 调频发射机的调制方式设定

调频发射机的调制方式设定需要保证广播信号传输质量和效果，要选择合适的调频发射机调制方式，提升广播节目的声音质量和稳定性，为受众提供更好的收听体验。目前，直接调频技术是常用的一种调制方式，通过LC振荡电路实现信号的频率调制具有简单、稳定的特点，适用于对调频效果要求不高的场景；间接调频则是利用晶体进行频率调制，能够实现更高的精确度和稳定性，适用于对信号质量要求较高的广播环境。

2.3 调频广播发射机的功率要求

在选择调频广播发射机的功率时，需要综合考虑包括信号传输范围、环境干扰、设备成本等多方面因素，保证调频信号的场强满足国家规定的阈值要求以及发送端发射出来的信号必须满足一定的带宽和功率要求。对于现场直播和回放等不同场景，选择适当功率的发射机，能够保证信号质量，同时兼顾节省成本，并避免干扰问题[1]。另外，在构造有效场强时，通常选择较低功率的发射机，这主要是为了让发射机的有效场强影响小一些，从而节省应用成本。由于大功率调频广播发射机可能对调频造成一些干扰，所以选择IHW附近的中小型电力设备，可避免上述问题的出现。因此，在没有特殊要求的情况下，电台可以优先考虑低功率调频广播发射机，在进入5G时代后，更多5G版的新型数字化立体声调频广播发射机被广泛应用，其主要技术参数可见表1。

3. 调频广播发射机技术特点

3.1 实现更高的增益

调频广播发射机的主要作用是根据不同的地形条件，对天线的方位、面积进行调节，调频广播发射机天线优化选择要从天线增益入手。

首先，调频广播天线的增益是指天线在特定方向上辐射和接收信号的能力，通过合理设计天线的结构和尺寸，可以实现更高的增益，从而增加信号的覆盖范围和传输距离。其原理可见图1。多层偶极子天线是一种常用的高增益天线结构，能够提高辐射效率并改善信号的传输性能。科学调节天线的构造可以实现不同方向和距离的信号传输，为调频广播信号的覆盖范围提供更强的支持。

其次，调频广播信号的极化方向对信号的传输和接收具有重要影响，一般来说，调频广播信号采用的是垂直极化，接收天线需与其保持一致，以获得最佳的接收效果。采用横向极化技术可以有效降低信号干扰，提高信号质量和稳定性，通过合理调节天线的极化方向，可以最大程度地优化信号传输效果，确保广播信号清晰稳定。

最后，调频广播发射机的功率容量要根据不同情况和需求确定，调频广播信号的功率通常需要小于1 kW，以降低传输线路的损耗，提高调频效果。根据天线材质和传输距离等因素，合理选择适当的功率容量可以保证信号传输的稳定性和质量，再配合科学调节功率容量，即可达到最佳的信号覆盖范围和传输效果，同时也可降低能耗和成本开支[2]。

3.2 广播信号传输稳定

调频是一种调制技术，通过改变载波频率的方式传输信号，调频发射机的主要作用是将声音信号转化为无线电波信号并传输出去，调频发射机通过改变载波频率的方式携带信息信号，使得信号能够在空中传输并被接收，如图2所示。调频发射机在设计区域内保持信号稳定对于无线通信至关重要，信号的稳定性直接影响到接收端的接收质量，保证了信息的传输准确性，尤其是在短距离情况下，可以有效减少信号衰减和干扰，确保接收端能够准确接收到所有的信号内容。

调频发射机的频率也与信号的传播质量和覆盖范围息息相关，广播电视的传播质量在很大程度上取决于其携带的超声波频率，提高广播的频率可以增加信号的传输范围和质量，使得更多的接收端能够接收到信号内容。因此，调频发射机的频率设置需要根据具体的传输需求调整，以达到最佳的传播效果。对于短程调频无线电发射机来说，主要优势在于解决电台间信号干扰带来的传输品质问题，通过调频发射机的使用，可以有效减少信号干扰，提高接收质量，并可提高广播使用者的听音体验，短程调频无线电发射机通常适用于校园广播、车载通信等场景小范围内的通信需求，其原理可见图3。然而，对于长距离信号的传输，为了确保传输质量不会受到干扰和失真，往往需要采用中继电源设备。

3.3 最优频带

在传统的调频广播中，带宽通常被固定在一个特定的范围内，例如20 kHz。在现代调频广播领域通过调整带宽可以实现更好的音频效果和音频传输质量。当调频广播使用较窄的带宽时，尽管在频谱利用率方面有优势，但可能会导致音频信号受损，失真增加。相反使用较宽的带宽可以提高音频的质量和真实感，但同时也会增加信道间干扰和频谱占用。因此，在调频广播中实现最佳的带宽通常需要进行权衡和优化，通过在不同的传输环境下进行测试和调整，调频广播发射机可以找到最适合的带宽范围，以实现最佳的音频效果和传输质量。

3.4 信号保真

在数字化时代，调频广播与传输作为一种主要依靠数字音频进行通信的新型技术，在广播领域逐渐迈向数字化[3]。数字化技术提高了调频广播发射机传输的稳定性，通过数字化激励器能够缩短信号的同步周期，保证信号传输的保真性和高品质。尽管调频广播发射机已经具备了基本功能，但在广播质量方面仍有改进空间，特别是在处理噪声问题方面。目前，虽然广播系统在表面上解决了一定程度的噪声问题，但在收听时仍会出现刺耳的噪声，这主要是由于中频滤波器边缘衰减导致接收到的弱信号变为噪声。为避免噪声情况，应在预加载后降低调制信号的幅度，使其落入中频滤波器的范围内，从而降低调频广播发射机信号失真的频率。

4. 调频广播发射机技术的发展趋势

4.1 数字化发展

在数字时代，调频广播发射机技术朝着数字化的方向发展，数字化发射机可以实现高保真的音频传输，通过数字信号处理和编码技术，音频质量得以提升。数字化发射机还可以实现远程控制和管理，通过网络接入实现远程监控和参数调整，提高了设备的智能化和操作便捷性。同步还能够实现数字信号传输，保证信号传输的稳定和可靠，极大地提升了广播节目的传输质量和稳定性。面对广播受众需求的多样化发展，调频广播发射机也要向着多功能化方向发展。除了传统的声音广播功能，现代广播发射机还可以支持数据广播、RDS、远程监控等多种功能，这不仅提升了广播发射机的实用性和适用性，还使得广播节目更具创新性和多样性。而且多功能化的发展也能促进广播行业的数字化转型和智能化发展，为广播业务的创新和发展带来新的机遇和挑战。

4.2 多样化发展

广播节目能够更加灵活地被接收和传播，未来发展中发射机的接收方法应呈现出多样化发展。除了传统的无线电接收方式，现代广播发射机还可以通过卫星接收、网络传输、数字电视等多种方式进行传输，多样化的接收方法不仅提升了广播节目的传播范围和覆盖率，还增加了广播服务的可及性和便捷性。以此广播节目可以更好地服务于不同地区和不同用户群体，实现广播服务的全面性和普及性[4]。广播发射机发展趋势如表2。

4.3 高质量发展

随着技术的不断进步，广播发射机的音质表现也在不断提升，可以采用高品质的音频处理设备、高清晰度的编码器以及先进的音频处理算法，让广播节目的音质更加清晰、生动和真实。打造优质的音质不仅可以提升听众的听觉体验，还能够增加广播节目的感染力和吸引力，促进广播节目更具吸引力和竞争力[5]。音质更加真实的发展方向也体现了广播行业对用户体验和品质的重视，从而推动了广播技术的不断创新和提升。

5. 结束语

调频广播发射机技术的应用丰富了媒体信息获取途径，提升了广播节目的质量和稳定性，满足了人们对多样化信息的需求，为广播电台行业注入了新鲜血液。未来调频广播发射机技术将向着数字化、多功能化、音质真实等方向发展，也将进一步提升广播体验，推动广播事业的发展。

参考文献：

[1]龚运高.浅析调频广播发射机的故障原因与维护举措[J].西部广播电视，2022，43（07）：219-221.

[2]郑金辉.浅析调频广播发射机的维护管理与常见故障[J].数字传媒研究，2021，38（08）：57-60.

[3]孙祥.高山调频广播发射台数字化改造要点分析[J].中国有线电视，2021（07）：730-732.

[4]王乐圆.探讨调频广播发射机技术特点及未来发展[J].数码世界，2020（07）：27.

[5]郭锴，李姝晖.探析调频广播发射机技术特点与发展趋势[J].数字通信世界，2021（09）：104-105.

作者简介：陈植桐（1988—），男，广东汕头人，助理工程师，研究方向：电视、调频发射机的维护保养。