期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 【摘要】本篇研究的内容，主要是广播节目信号的产生、转换与传输机制．目的在于通过简析广播节目信号在广播通信系统中的变化过程与基本原理，以更好的保障广播节目不间断高质量的安全有效播出．
【关键词】通信系统，光信号，电信号，音频信号，数字音频处理系统，A/D转换器．
1广播通信系统的技术标准与物理要求
我国的通信系统采用欧盟的E1标准，即30路脉码调制PCM，传输速率为8bit×32×(1÷0.00125)÷1s=2.048Mbit/s，每个时隙大小为2048kbit÷32=8×8kbit=64kbit．为了保证以光(电)形式存在的广播节目信号传输有更强的容错能力，目前常用PCM31C或PCM30C (E1成单帧或复帧，时隙0用于传输帧同步数据，或在成帧基础上将时隙16用于传输信令)码型，在成单(或复)帧的方式下时隙0上的帧同步码用CRC取代Si作为冗余校验码，通过合理加入冗余信息，提高通信系统传输的可靠性与稳定性．E1接口成功对接的充要条件是，信号完好传输、单复帧完全同步、无滑码警告，而且两端接口的物理参数完全一致(阻抗同为75Ω或120Ω、帧结构相同、同时使用CRC校验冗余)．总之，只有技术标准完全一致的通信接口，才能保证光(电)信号完好、同步、高效的传输．
真空环境下的光速c=3×105km/s，而光信号有效传输的频率要求至少1.014kHz，为了保障光信号的有效传输，除要求使用直径极小且韧性强大的光纤作为主要传输介质外，还必须使用特制的光电子器件对电信号进行转换与响应，通过调频从低频电磁波转化为高频光波，大幅度缩短波长达到光纤通信的工作要求．通常0.85um、1.31um、1.55um等为比较常见的波长，石英光纤在近红外波段(0.2～2.4um)，波长越大，衰减越小．弥补衰减通常依靠加入冗余信息的方式．而光电探测器件通过电子过程探测光信号，能将光信号再次转换为电信号，物理学原理是以波粒二象性为基础的光电效应，这些光电转换器件通常由具有光敏特性的半导体原材料制成．
2广播通信系统中信号数字化转换与传输的初期过程
电信号具有携带电平、频率等参数的特性，这是电信号本身可数字化的重要前提，而光信号从物理学意义上讲则是一种特殊的电信号．在转换成数字化的电信号后，还需要再转换成音频信号，其最初的来源是各频道直播间内，主持人与嘉宾说话的声音原本是一种模拟信号，经数字调音台内部A/D转换器的转换处理，先转换成具备特定参数的数字电信号，再变成数字化的音频信号，为进一步转换为适宜光缆传输的光信号做准备．广播电台发射台在通过光接收器接收来自光缆传输的光信号后，采用异步串行接口ASI标准，ASI传输流有恒定的传输速率为270Mb/s，可以接收和发送不同速率的MPEG-2数据，这是光信号与音频信号相互转换的充分条件．MPEG-2 TS码流由MB86390编码器提供，TS包长度为188b．在ASI的编码过程中，只需将MPEG-2 TS的8位数据和1位TS码率传输时钟输入到CPLD(复杂可编程逻辑器件)．在ASI接收端，输入的ASI码流均衡后，通过时钟锁相环首先锁定ASI码流时钟，对同步字K28.55即字节对齐的检测是决定ASI是否解码成功的关键．
模拟信号数字化转换的关键还在于通过PCM编码加强其抗衰减、抗干扰、防破解的能力．山东广播电视台广播技术部总控科通过计算机网络系统，在监测并筛除异常音频信号的基础上，将适合传输的音频信号通过调频转换为光信号并进行光缆传输．
3 广播信号在中波发射机中的变化过程
以山东广播电视台广播乡村频道为例，目前使用的是TSD-50全固态中波数字调幅广播发射机．其数字音频处理系统是广播节目信号后续转换乃至发射传输的重要基础．首先，音频处理板通过音频输入电路，接收光信号通过编码转换得到的音频信号，通过贝塞尔滤波器的限幅功能过滤掉音频频带范围以外的波形部分，将原有待处理的曲线波转换成方波．为避免出现方波过冲现象，应保证音源阻抗与音频处理板阻抗一致．音频增益调整电位器的作用是将数字音频信号转换为数字电信号，配合高输入阻抗且增益相同的正相放大器，改变音频信号的输入电平．而输入阻抗与增益不同的差动放大器，则通过分压器将不平衡输出的音频信号送入缓冲放大器，得到无直流分量的正负调制峰．只有在发射机的实际运行功率小于50kW时，待放大射频功率的音频信号才有可能无直流分量．数控衰减器的精密运算与放大功能，为后续电路提供稳定的输出阻抗．输出放大器先产生功率控制信号并在TTL寄存器中予以寄存，随后由电平转换器转换为逻辑电平．正常情况下，控制信号的寄存与逻辑电平的转换是同时进行不分先后的两个过程．
取样电路的功能与音频调整电位器相似，也是将音频信号转换为电信号，电压取样受高压电源电压高低的直接影响，模拟乘法器通过直流分量的输出增幅起到补偿射频输出电压下降的作用．在音频末级处理电路中，“音频+直流”取样电路用于输出微量抖动信号，以优化中波发射机的噪声性能．而另一部分抖动信号，由抖动信号发生器产生受来自A/D转换器输出的同步信号控制、f=72kHz的三角波．所以带通网络进行进一步滤波且完全滤波的条件是倒相放大器产生的抖动信号频率在72kHz以内．
A/D转换板的作用是将“音频+直流”形式的模拟信号全部转换成可编码的数字音频信号．待输入的原信号电压范围为0~5V(也是TTL电平的最大范围)，通过发射机内部的12bitA/D转换器，输出为12位的二进制数据．
反相隔离放大器的作用是保证合适的电平信号输入，必要时能隔离(如果有)缺陷的最后一位码，用一个很小的大台阶同步信号弥补有轻微缺陷的输入信号．以上得到的数字化信号通过数据锁存器进行锁存与输出，其中至少有一路音频数据用于进行后续的调制编码处理．功放驱动信号取样与功放输出取样，输入到A/D转换板上，经载频调节与分频器的分频作用，产生时钟故障检测信号、功放开通数据存储信号，以及A/D转换控制信号．A/D转换板的故障检测电路可以及时监测并指示错误的数据转换，并立即将其清零复位．
4 广播信号通过天线发射的条件
音频解调器可以将数字音频信号通过输出放大器、重建音频滤波器与12位D/A转换器，重建平滑圆整的音频波形，进而转换为模拟信号，使其具备可发射性．
经数字发射机处理得到最终具有可发射性的音频信号后，将产生随着声音信号强弱而改变的高频振荡电流．通过发射天线，将高频振荡电流传送到用振荡电路拉直延长制成的发射天线，使发射出的无线电磁波带有声音的信号．振荡电路是音频信号从发射机内部传输到天线的重要环节．此外，波长在186.8～569.8m、频率在526.5～1606.5kHz范围内的无线电波是中波调幅广播使用的频段，具有不易反射但容易衍射的物理特性．
参考文献：
通信原理与应用——基础理论部分 曹志刚主编 高等教育出版社
通信原理与应用——系统案例部分 曹志刚主编 高等教育出版社
电子技术基础 第六版 模拟部分 康华光主编 高等教育出版社
电子技术基础 第六版 数字部分 康华光主编 高等教育出版社
信号与系统引论 郑君里等主编 高等教育出版社
大学物理学 第二版 卢德馨主编 高等教育出版社
论文作者:卜骁
论文发表刊物:《科学与技术》2019年17期
论文发表时间:2020/1/15
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