何金輝

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目前，短波廣播發(fā)射技術主要應用在兩個方面：一是軍事通信，二是民用廣播。隨著科學技術的不斷進步與發(fā)展，發(fā)射機內部元件技術的不斷改進等，使新一代發(fā)射機的性能更加良好，操作性和可靠性都有了更大的提升。以下，對短波廣播發(fā)射機技術進行綜合性的介紹。

1 短波廣播發(fā)射機概述

在短波廣播系統(tǒng)中，短波廣播傳播的是電磁波，傳播的主要途徑是依靠電離層反射。存在的缺點是，由于電離層的不穩(wěn)定性，在任何一個固定服務區(qū)的接收效果會隨著電離層的變化而時強時弱有時甚至接收不到信號。因此，我們要依據不同地區(qū)、年份、季節(jié)及晝夜的不同時間來改變發(fā)射機所使用的頻率，以求得電波的穩(wěn)定傳播，進而得到最佳的傳播效果，所以短波要時常換頻。并且與其它頻段相比較而言，短波信號不穩(wěn)定，衰落比較嚴重。這時就需要大功率短波發(fā)射機通過一定的方式來傳輸信號。

大功率的短波廣播發(fā)射機在較遠距離進行通信時，有如下優(yōu)勢：第一，能夠提高接收機信號的質量，從而使信號更加清晰。第二，提高信道的通暢率，加快數據傳輸速度，保證數據傳輸任務及時有效完成。第三，即使在惡劣的環(huán)境下，或者受到電子干擾的時候，依然能夠保證通信質量。

2 短波廣播發(fā)射機的發(fā)展概況

隨著科學技術的進步，短波廣播發(fā)射機經過不斷的技術革新和改造，歷經了人工調諧向自動調諧的轉變、窄帶向寬帶的轉變、模擬信號向數字信號的轉變，以及人為手動控制向自動控制的轉變后，終于實現了功能和性能兩個方面上的提高。我國的短波廣播發(fā)射機到目前已是第三代，其發(fā)展過程共分為三個階段，簡要介紹如下：

第一代短波廣播發(fā)射機使用窄帶放大器，人工調諧匹配，模擬式的電源和激勵器，整機人為手動進行控制。其優(yōu)點在于：線路設計比較簡單，元件由國內自主研發(fā)。缺點是設備采用人工調諧匹配，導致更換頻率花費的時間長；人為操作過程中萬一出現失誤，容易導致設備損壞。

第二代短波廣播發(fā)射機出現在20世紀80年代以后。第二代短波廣播發(fā)射機的改進之處在于：第一，功放管的材料由玻璃外殼電子管改進為金屬陶瓷電子管，提升了性能的優(yōu)良性。第二，將人工調諧技術改進為自動調諧技術，從而避免了人為操作過程中出現的失誤。

第三代短波廣播發(fā)射機逐步發(fā)展于90年代中期，其優(yōu)點在于：第一，電源和功放都是模塊化設計，并且加入了冗余理念，提高了設備的使用性能。第二，大功率短波發(fā)射機電子管使用的數量逐漸減少，半導體器件的功率等級逐漸提高。電子管的結構和性能不斷改進增強，冷卻方式越來越完善，大大提高了其穩(wěn)定性。第三，使用了寬帶放大器，因為寬放工作頻帶寬，所以不需要調諧，縮短了換頻時間，能夠提高工作效率。

3 短波廣播發(fā)射機的關鍵技術

3.1 開關電源模塊技術

短波廣播發(fā)射機的工作環(huán)境要求很高，尤其當工作對象是駐波較大的頻率點時，容易導致電源承受過大的電流荷載。這時，電源模塊的自動保護功能就要起到作用，保證電源不受損壞。此外，開關電源模塊應當在設計時采取冗余理念，設置雙電源或三電源，即使主電源損壞不能工作，備用電源仍然能夠保證發(fā)射機正常運行和工作。除冗余設計外，電源模塊效率越高、噪聲越低，短波廣播發(fā)射機的整體性能就越好。

3.2 功放技術

大功率短波廣播發(fā)射機的核心是功放部分（主要包括電子管放大器和PSM功率模塊放大器），決定了發(fā)射機性能的好壞。功放部分如果工作帶寬較寬、失真率較低、效率較高，那么發(fā)射機的設計就是成功的。

3.3 低通濾波技術

既滿足濾波的要求，又能夠承受額定的功率，這是大功率低通濾波器的要求。所以，在濾波器的設計上，電容器和電感線圈要求質量一定要好，必須是高Q值，并且損耗盡量低，同時要科學設計回路和結構。只有這樣，低通濾波器才能夠滿足最初提出的兩個要求。

3.4 脈沖階梯調制技術

脈沖階梯調制技術是把主整和調幅器化整為零，由多套（現一般為48套或52套）低壓整流器串聯而成。每套整流器受控于電子開關（IGBT）,這些電子開關又受控于直流控制信號和音頻調制信號，從而使射頻被調級獲得載波點的直流屏壓和高電平的音頻調制電壓。

4 短波廣播發(fā)射機的市場發(fā)展趨勢

4.1 市場分析

根據發(fā)射機的電路原理的不同，目前市場上的發(fā)射機共有3種類型：

1）模擬發(fā)射機

顧名思義，模擬發(fā)射機只能接收模擬的音頻信號，放大或限幅音頻信號都是采用模擬的形式。在這其中，比較常見的就是脈沖階梯調制模式。該模式是模擬發(fā)射機的典型調制模式，簡稱為“PSM”模式。

2）半數字化發(fā)射機

半數字化發(fā)射機在接收模擬音頻信號的基礎上，還能夠接收數字音頻信號。對立體聲的編碼、音頻信號的處理，由數字信號處理器（DSP）完成。立體聲復合信號通過轉換器轉變?yōu)槟M信號，然后對VCO進行調制。和模擬發(fā)射機相比，唯一的不同是在立體聲復合信號發(fā)生之前是數字化的，被稱為“DSP+PLL”模式。

3）數字發(fā)射機

數字發(fā)射機則是運用了軟件無線電技術，從音頻到射頻的全過程都采用數字化。它所接收的信號都通過數字信號處理器完成處理，調制過程通過直接數字調制合成器完成，從而實現全過程的數字化，被稱為“DSP+DDS”模式。

4.2 市場變化方向

1）更加真實、更加形象的音質

短波廣播通過數字化處理后，能夠對音質進行優(yōu)化，甚至能夠達到CD的質感。更加形象和真實的音質，會帶給人更加愉悅的享受。

2）更高的工作可靠性

隨著發(fā)射機技術的不斷改進，采用集成電路代替彼此獨立的元件。內部結構更加簡單，可靠性大大增強。

3）實現功能上的最大化

軟件無線技術的實現，是在設備的硬件設施不變的前提下，搭載不同的軟件系統(tǒng)。新型的發(fā)射機就利用了軟件無線技術，從而實現不同的功能。如此，一方面有利于廠家的生產組織，另一方面可以提高發(fā)射機的自身性能。

4）雙路音頻的自動切換

將模擬音頻和數字音頻兩種模式都接入到發(fā)射機中，能夠應對系統(tǒng)功能較高的環(huán)境要求，從而實現音頻功能在模擬與數字之間的自由切換。這樣的設計，一方面不會在外部增設音頻的應急切換器，另一方面能夠提高發(fā)射機的穩(wěn)定性，提高使用性能。

5）實現遠程動態(tài)監(jiān)控

在發(fā)射機中加入軟件通信技術，能夠實時監(jiān)測發(fā)射機的運行狀態(tài)及工作情況，同時，結合計算機信息技術，可以實現發(fā)射機的遠程控制，并在故障診斷工作中發(fā)揮巨大的作用。

5 短波廣播發(fā)射技術的發(fā)展前景

5.1 多媒體

實踐證明，廣播聽眾感興趣的部分只是內容，而不是使用了什么樣的廣播技術。結合聽眾的意愿的和當今社會的發(fā)展狀況可以得知，單純的聲音廣播在未來不會有很大的發(fā)展前途，會逐漸轉變?yōu)閿底侄嗝襟w廣播（DMB），以此滿足社會中不同人群的不同需要。

5.2 數字化

在未來，隨著社會和科學技術的發(fā)展，解決模擬廣播的唯一途徑就是轉變?yōu)閿底謴V播。廣播機構進行數字化改造，能夠實現節(jié)約功率和節(jié)約頻譜的兩大好處。并且，隨著數字壓縮技術的發(fā)展與進步，頻譜的利用率會越來越高。

數字化應用在廣播上的前景是好的，但是，應該認識到，數字化的發(fā)展是一個漫長的過程。想要目前廣泛應用的模擬廣播終止使用，還需要很長的時間。從世界范圍看，歐洲計劃在2015年完成DAB和DMB取代模擬廣播的工作；而DRM成為廣播的主流，至少需要15到20年的時間。而我國廣電主管部門提出：要充分利用高新技術帶來的成果，加快傳統(tǒng)媒體向新興媒體的改造與發(fā)展。2010年，我國廣播影視取得很大進展，基本實現了由模擬信號向數字信號的轉變，從而形成了功能多樣、技術先進的廣播影視數字化體系。

5.3 交互式服務

在未來，廣播網絡為了適應現代科技和網絡技術的發(fā)展，將會和通信網絡逐漸融合，使廣播由單向式服務轉變?yōu)榻换ナ椒铡Ｈ绱艘粊?，能夠擴大廣播的受眾人群，滿足更多聽眾的個性需求。

5.4 廣播形式多樣化

在未來，廣播受眾人群能夠通過更多的途徑獲取服務、收聽廣播，例如：衛(wèi)星廣播、互聯網廣播、數字電視廣播、數據廣播等。形式的多樣化，能夠推動廣播的不斷發(fā)展。

5.5 接收設備先進化

數字化技術使得接收設備小型化、多制式，具有移動性。目前而言，衛(wèi)星廣播隨身聽已經可以做的和MP3一樣大小，能夠接收衛(wèi)星廣播，不受時間地點的限制。并且，對于你喜歡的節(jié)目，可以進行50個小時以上的存儲。

伴隨著經濟的發(fā)展，汽車的數量逐漸增多，許多人的時間都是在汽車上度過的。未來的廣播必須實現高質量的移動接收，通過節(jié)目內容和形式上的豐富，滿足受眾群體的需求。

未來會出現多種形式的數字廣播，而模擬廣播在市場上也依舊發(fā)揮著余熱。這就要求數字接收設備在設計與制造時，充分考慮新舊兩種不同的形式，使設備既能夠接收原有的模擬廣播，又能夠接收數字廣播。

6 結論

短波廣播發(fā)射機在過去一直以模擬信號模式運行，為廣播聽眾帶來了精神上的愉悅。放眼未來，數字化形式將成為廣播的主流，并且配合應用各種先進的科學技術。我們相信，短波廣播在未來一定會再次發(fā)揮自身的獨特魅力，為受眾群體帶來更加精彩的節(jié)目。

[1]張傳明.淺析廣播發(fā)射機的相關技術及發(fā)展趨勢[J].中國新技術新產品，2013(18).

[2]孫英男.短波廣播發(fā)射機高前級固態(tài)化實驗[J].中國科技信息，2013(10).