CN105610450B - 一种宽带广播发射方法及系统 - Google Patents

一种宽带广播发射方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105610450B
CN105610450B CN201610128958.8A CN201610128958A CN105610450B CN 105610450 B CN105610450 B CN 105610450B CN 201610128958 A CN201610128958 A CN 201610128958A CN 105610450 B CN105610450 B CN 105610450B
Authority
CN
China
Prior art keywords
digital
frequency
signal
radio
broadcast
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610128958.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105610450A (zh
Inventor
张涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University WHU
Original Assignee
Wuhan University WHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University WHU filed Critical Wuhan University WHU
Priority to CN201610128958.8A priority Critical patent/CN105610450B/zh
Publication of CN105610450A publication Critical patent/CN105610450A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105610450B publication Critical patent/CN105610450B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/0003—Software-defined radio [SDR] systems, i.e. systems wherein components typically implemented in hardware, e.g. filters or modulators/demodulators, are implented using software, e.g. by involving an AD or DA conversion stage such that at least part of the signal processing is performed in the digital domain
    • H04B1/0007—Software-defined radio [SDR] systems, i.e. systems wherein components typically implemented in hardware, e.g. filters or modulators/demodulators, are implented using software, e.g. by involving an AD or DA conversion stage such that at least part of the signal processing is performed in the digital domain wherein the AD/DA conversion occurs at radiofrequency or intermediate frequency stage
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/0003—Software-defined radio [SDR] systems, i.e. systems wherein components typically implemented in hardware, e.g. filters or modulators/demodulators, are implented using software, e.g. by involving an AD or DA conversion stage such that at least part of the signal processing is performed in the digital domain
    • H04B1/0007—Software-defined radio [SDR] systems, i.e. systems wherein components typically implemented in hardware, e.g. filters or modulators/demodulators, are implented using software, e.g. by involving an AD or DA conversion stage such that at least part of the signal processing is performed in the digital domain wherein the AD/DA conversion occurs at radiofrequency or intermediate frequency stage
    • H04B1/0017—Digital filtering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transmitters (AREA)

Abstract

本发明提供一种宽带广播发射方法及系统，采用SDR（软件无线电）技术，将发射机的结构大为简化，将复杂的多频率调制用SDR方式实现，只需要一台（为降低设备性能要求，也可以采用2台或者4台等方式）发射机即可完成20Mhz带宽的FM广播全覆盖，任何一台工作正常的收音机，只要开机，无须调谐，即可收到本发射机发射的信号。而且其设备成本以及维护成本低，可以广泛应用于电磁屏蔽空间的信息传达，在防灾减灾方面有推广应用价值。同样的方法，也可应用于AM方式的广播甚至数字广播。

Description

一种宽带广播发射方法及系统
技术领域
本发明属于通讯领域，是一种宽带广播方法，可以用于应急救灾广播等场合，具体为一种宽带广播发射方法及系统。
背景技术
自从广播技术问世以来，经过多年的发展和改进，已经成为一种重要的媒体手段，在信息传播，娱乐，消息传达，舆论导向等各个方面起到了重要的作用。广播接收装置即收音机原理简单，成本低廉，效果容易保证，因此直到互联网高度发达的今天，其拥有率仍然相当高，甚至成了汽车和手机上的必备配置。
通常的广播发射装置，基于AM(幅度调制)或者FM(频率调制)技术，将音频信号调制到固定频率的无线电波上发射出去，一台传统的发射机只能工作与一个频率上。不同的广播电台使用不同的无线电波频率，收音机只有在调谐到与该广播电台相同的频率上时，才可以收听该电台的信号。
AM方式的广播占用带宽窄(9Khz左右)，FM方式的广播占用的带宽较宽(200Khz左右)，因此FM方式的广播其音频信号质量明显好于AM方式的广播。另外，一般的AM广播频率范围是522Khz-1620Khz，总带宽为1098Khz，波长为数百米，一般需要磁性天线才可以取得较好的接收效果，其接收装置不易小型化模块化；而FM广播频率范围是88Mhz-108Mhz，总带宽为20Mhz，波长为3米左右，其接收装置容易小型化模块化。当前城市广播主要采用的方式为FM方式。
由于无线电波传播特性的原因，在地下室、隧道、桥下、防空洞或者因自然灾害造成的幽闭空间等遮蔽环境下，无线电波衰减严重，广播信号质量变差甚至完全无法接收，民众也就难以获得营救信息或者交通、天气信息。例如，汽车驾驶员正在通过FM广播获取交通信息，当汽车驶入隧道后，驾驶员便无法再获取交通信息，若此时前方发生紧急事件，则公安部门就无法将信息及时发送给驾驶员。虽然可以在隧道内架设广播电台将消息广播出去，但是因为每个司机在进入隧道前所收听的广播电台不尽一致，其频率无法获知，因此传统的广播发射机难以胜任，因为按照一般的收音机性能，可以接收250Khz带宽的信号，如果需要让每台收音机全部收到信号，则需要架设80台广播发射机，每台发射机工作于不同的频率。其安装成本与维护成本都是相当高的。
同样的情况，可能发生在于防灾以及救灾工作中。灾情预防阶段或者灾后，收音机是民众获取通知信息的重要手段，但是一方面，在紧急情况下，民众可能因为慌乱无法调谐到广播电台信号，另一方面，灾民所处的位置可能已经处于电磁波屏蔽环境中，无法接收广播电台信号。
发明内容
针对背景技术存在的问题，本发明提供一种宽带广播发射方法及系统。
本发明采用如下技术方案：
一种宽带广播发射方法，采用SDR技术，使用多路窄带数字中频合成宽带数字中频，将广播发射机的调制工作完全由数字信号处理DSP方法实现，之后将宽带数字中频传输给数字-模拟转换器DAC，转换成模拟中频信号，再经过上变频转换到需要发射的频段，然后将射频信号放大，最后通过天线发射出去。
具体包括以下过程；
步骤1、将音频信号进行FM调制，生成FM调制后的窄带数字中频(此时为零中频)，将窄带数字中频用分配器分成80路，同时生成从1Mhz开始，到20.75Mhz结束的，以250Khz为间隔的80个数字本振信号，将这80个数字本振信号分别与80路窄带数字中频信号混频，并经过数字高通滤波，以实现数字上变频，得到80路位于不同频点的窄带数字中频信号；
步骤2、将80路数字中频信号乘以一个常数系数(小于1，例如0.01)，以调整振幅，以备下一步加法处理；
步骤3、将调整振幅后的80路数字中频信号通过加法器相加，得到宽带数字中频；
步骤4、将宽带数字中频送入DAC进行数字模拟转换，得到宽带模拟中频信号；
步骤5、另产生一个87Mhz的模拟本振信号，将其与宽带模拟中频信号混频，并经过
高通滤波，实现模拟上变频，得到从88Mhz到107.75Mhz，间隔250Khz的宽带射频广播信号；
步骤6、将这个宽带射频广播信号经过射频功率放大器放大，最后经天线发射出去。
此时，在收音机上，无论调谐频率是多少，都可以收到该信号。
步骤1中，所设定的80路以及间隔250Khz是根据大多数收音机的中频带宽所取的数字，实践证明，取其他接近的间隔也可以取得相似的效果，例如间隔200Khz，分成100路，或者间隔300Khz，分成67路。具体实施的时候可以根据所选用的硬件性能来决定。
如要将本发明应用于中波AM调制的宽带广播，具体包括以下过程；
首先将数字音频信号分成62路，同时生成522Khz到1620Khz，间隔18KHz，一共62个不同的数字本振信号，将数字音频信号与这62路本振信号分别相乘，得到62路窄带数字信号，然后再乘以一个系数(系数应小于1，如0.02)以调节幅度，再将调节过幅度的62路窄带数字信号相加，得到宽带数字信号，然后将这个数字信号直接通过DAC转换成模拟射频信号，随后经过放大器，最后通过天线发射出去。同样的，间隔频率也可以取15KHz或者20KHz等相近的数值，对于大多数收音机来说，效果并无太大差异。
一种宽带广播发射系统，包括数字处理部分和射频部分；所述数字处理部分包括安装有GNU Radio的计算机；所述射频部分包括ARM核CPU—LPC1850、高速DAC—MAX5184、振荡器和混频器RFFC5072、以及由2sc3355和2sc1970组成的射频功率放大模块；计算机与LPC1850通过USB接口连接，LPC1850分别与MAX5184、RFFC5072连接，MAX5184与RFFC5072连接，RFFC5072与射频功率放大模块连接，射频功率放大模块与发射天线连接。
所述的安装有GNU Radio的计算机可由FPGA或者设计专用的集成电路ASIC代替。
与现有技术相比，本发明采用SDR(软件无线电)技术，将发射机的结构大为简化，将复杂的多频率调制用SDR方式实现，只需要一台(为降低设备性能要求，也可以采用2台或者4台等方式)发射机即可完成20Mhz带宽的FM广播全覆盖，任何一台工作正常的收音机，只要开机，无须调谐，即可收到本发射机发射的信号。而且其设备成本以及维护成本低，可以广泛应用于电磁屏蔽空间的信息传达，在防灾减灾方面有推广应用价值。同样的方法，也可应用于AM方式的广播甚至数字广播。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图；
图2为具体实施例的系统结构简图；
图3为射频部分结构图。
具体实施方式
下面结合附图，以88Mhz-108Mhz的调频广播为例，说明本发明的具体实施方法。
图2是本实施例的总体结构图，1为数字处理部分，由运行GNU Radio的电脑完成。
2为射频部分，图3是射频部分2的具体构成。
本实例以GNU Radio为数字处理平台，实现数字部分的处理；以ARM核CPU(LPC1850)和高速DAC(MAX5184)以及振荡器和混频器(RFFC5072)作为射频硬件平台，再以2sc3355和2sc1970配合作为射频功放。
GNU Radio是开源的SDR设计平台，其中有一个图形化编程工具grc，可以实现快速模块化SDR。为实现本发明的数字处理部分，需要编写程序实现数字本振的产生、FM调制、乘法器(上变频)、加法器等功能，最终得到宽带数字中频信号。
来自电脑话筒的声音或者存储在电脑内部的声音文件，经过gnu radio的计算后，得到数字宽带中频信号。
在图3中，ARM(LPC1850)CPU与电脑的USB接口连接，接收来自电脑的数字宽带中频信号，并将数据格式进行复数-实数转换和位宽转换(8bit-10bit)，同时还需要控制rffc5072，使rffc5072的本振为87Mhz，然后将数据按照恒定的速率发给高速DAC MAX5184，MAX5184将数字中频信号转换为模拟中频信号，并传送到rffc5072的IF端，在rffc5072内部，此时已经产生了87Mhz的本振信号，该本振信号与来自IF端的中频信号混频，得到88Mhz-107.75Mhz的射频信号，同时也产生了镜像信号，故需要经过LC组成的滤波网络进行高通网络，滤波后的信号传输到由2sc3355和2sc1970两个三极管组成的两级射频放大器进行放大，得到总功率大约1W的射频信号，最后经发射天线发射到空中。由于带宽有20Mhz，因此在每个频点的功率都比较小，只能供几百米以内的收音机接收，对正常广播电台的影响比较小。
本实施例仅仅为了快速验证本发明的可实施性，因此建立于普通电脑并运行GNURadio软件的基础上，因此成本会略高，而且可靠性会略低。如果需要批量生产，可以将GNURadio所完成的数字处理工作由FPGA或者设计ASIC(专用的集成电路)完成。

Claims (6)

1.一种宽带广播发射方法，其特征在于：使用数字中频，将广播发射机的调制工作完全由数字信号处理DSP方法实现，之后将数字中频传输给数字-模拟转换器DAC，转换成模拟中频信号，再经过上变频转换到需要发射的频段，然后将射频信号放大，最后通过天线发射出去；
步骤1、将音频信号进行FM调制，生成FM调制后的窄带数字中频，将窄带数字中频用分配器分成80路，同时生成从1Mhz开始，到20.75Mhz结束的，以250Khz为间隔的80个数字本振信号，将这80个数字本振信号分别与80路窄带数字中频信号混频，并经过数字高通滤波，以实现数字上变频，得到80路位于不同频点的窄带数字中频信号；
步骤2、将80路数字中频信号乘以一个常数系数，以调整振幅，以备下一步加法处理；
步骤3、将调整振幅后的80路数字中频信号通过加法器相加，得到宽带数字中频；
步骤4、将宽带数字中频送入DAC进行数字模拟转换，得到宽带模拟中频信号；
步骤5、另产生一个87Mhz的模拟本振信号，将其与宽带模拟中频信号混频，并经过高通滤波，实现模拟上变频，得到从88Mhz到107.75Mhz，间隔250Khz的宽带射频广播信号；
步骤6、将这个宽带射频广播信号经过射频功率放大器放大，最后经天线发射出去。
2.根据权利要求1所述的一种宽带广播发射方法，其特征在于：具体包括以下过程；
首先将数字音频信号分成62路，同时生成522Khz到1620Khz，间隔18KHz，一共62个不同的数字本振信号，将数字音频信号与这62路本振信号分别相乘，得到62路窄带数字信号，然后再乘以一个系数以调节幅度，再将调节过幅度的62路窄带数字信号相加，得到宽带数字信号，然后将这个数字信号直接通过DAC转换成模拟射频信号，随后经过放大器，最后通过天线发射出去。
3.根据权利要求2所述的一种宽带广播发射方法，其特征在于：所述步骤2中的常数系数小于1。
4.根据权利要求3所述的一种宽带广播发射方法，其特征在于：所述的系数小于1。
5.一种实现权利要求1所述方法的宽带广播发射系统，其特征在于：包括数字处理部分和射频部分；所述数字处理部分包括安装有GNU Radio的计算机；所述射频部分包括ARM核CPU—LPC1850、高速DAC—MAX5184、振荡器和混频器RFFC5072、以及由2sc3355和2sc1970组成的射频功率放大模块；计算机与LPC1850通过USB接口连接，LPC1850分别与MAX5184、RFFC5072连接，MAX5184与RFFC5072连接，RFFC5072与射频功率放大模块连接，射频功率放大模块与发射天线连接。
6.根据权利要求5所述的宽带广播发射系统，其特征在于：所述的安装有GNU Radio的计算机可由FPGA或者设计专用的集成电路ASIC代替。
CN201610128958.8A 2016-03-08 2016-03-08 一种宽带广播发射方法及系统 Active CN105610450B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610128958.8A CN105610450B (zh) 2016-03-08 2016-03-08 一种宽带广播发射方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610128958.8A CN105610450B (zh) 2016-03-08 2016-03-08 一种宽带广播发射方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105610450A CN105610450A (zh) 2016-05-25
CN105610450B true CN105610450B (zh) 2018-02-09

Family

ID=55990025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610128958.8A Active CN105610450B (zh) 2016-03-08 2016-03-08 一种宽带广播发射方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105610450B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106027080B (zh) * 2016-06-01 2018-07-20 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种基于usb接口的射频信号发生装置
CN106571836A (zh) * 2016-10-26 2017-04-19 武汉大学 一种调频广播发射系统及方法
CN108206701B (zh) * 2016-12-20 2019-12-20 辰芯科技有限公司 宽带射频发送装置、接收装置、发送方法与接收方法
CN109738869A (zh) * 2018-12-29 2019-05-10 深圳市华讯方舟微电子科技有限公司 一种超宽带微波信号的制备方法及制备装置
CN110545132A (zh) * 2019-09-02 2019-12-06 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种用于车载平台的mimo曲面共形阵列天线

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101534133A (zh) * 2008-03-10 2009-09-16 中国移动通信集团公司 一种无线收发信机
CN101534382A (zh) * 2009-04-21 2009-09-16 周颖平 一种广播电视信号射频同步发射的方法、系统及装置
EP2608028A1 (fr) * 2011-12-22 2013-06-26 Thales Sous-système radio d'émission/réception de radio logicielle à utilisation secondaire opportuniste

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101394390B (zh) * 2008-10-20 2011-04-20 北京鑫百灵宽带通信科技有限公司 一种扩频型pdh微波通信系统和方法
CN101742133B (zh) * 2009-12-05 2012-10-10 桂林市思奇通信设备有限公司 数字电视单频网射频适配器及其宽带网络系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101534133A (zh) * 2008-03-10 2009-09-16 中国移动通信集团公司 一种无线收发信机
CN101534382A (zh) * 2009-04-21 2009-09-16 周颖平 一种广播电视信号射频同步发射的方法、系统及装置
EP2608028A1 (fr) * 2011-12-22 2013-06-26 Thales Sous-système radio d'émission/réception de radio logicielle à utilisation secondaire opportuniste

Also Published As

Publication number Publication date
CN105610450A (zh) 2016-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105610450B (zh) 一种宽带广播发射方法及系统
CN107835052A (zh) 无线通信方法
CN107528609B (zh) 无线通信系统
US20080298456A1 (en) Hybrid Digital Digital/Analog Fm Multiplexer Transmitter
US2921979A (en) Microwave transmission and receiving systems
US1641431A (en) Communication system
CN107231204B (zh) 调频广播多路数字调制系统
CN100508590C (zh) 一种音视频信号一次调制同频同步传输方法及系统
CA1202085A (en) Random frequency offsetting apparatus for multi- transmitter simulcast radio communications systems
CN106571836A (zh) 一种调频广播发射系统及方法
US2866088A (en) Radio communication within shielded enclosures
CN207339864U (zh) Cors数据广播系统
CN207354281U (zh) 无线通信系统
CN212231431U (zh) 一种音频远程传输系统
US4071826A (en) Clipped speech channel coded communication system
US7386272B2 (en) System and method for transmitting signals having audio data in a vehicle
CN111030777A (zh) 一种基于谐波调制技术的码分多址通信方法
CN103220251B (zh) 改进的带内同频数模音频广播信号产生方法
RU15062U1 (ru) Устройство передачи и приема информации
CN215897747U (zh) 一种调频激励器
JP3156972B2 (ja) Ｆｍ再放送システム
JPS62219725A (ja) 無線情報提供システム
JP5160296B2 (ja) 漏洩同軸ケーブルを用いた鉄道車両用通信システム
JP5189782B2 (ja) 無線通信システム、基地局および端末装置
JPS58197943A (ja) デジタル無線回線の直接中継局における監視信号伝送方式

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant