CN216751799U

CN216751799U - 一种数模联播广播发射系统

Info

Publication number: CN216751799U
Application number: CN202220498003.2U
Authority: CN
Inventors: 王明伟; 王姗; 李菲; 王诗鹏; 昌津竹; 王庆波; 朱兴华; 朱文嘉; 胡凌峰; 杨富; 吴洋; 田甜
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi Xuntian Broadcasting Technology Co ltd
Priority date: 2022-03-09
Filing date: 2022-03-09
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2032-03-09

Abstract

本实用新型公开了一种数模联播广播发射系统，包括数字信号处理模块、模拟信号处理模块和功率合成输出模块，数字信号处理模块，用于产生载波信号，并将输入的数字信号转换为双相编码波形，然后将载波信号和双相编码波形进行相位调制，获得调制信号。模拟信号处理模块用于产生三角波信号，然后将三角波信号与输入的模拟信号进行比较，获得含有模拟信息的调宽脉冲信号。功率合成输出模块用于对调制信号和调宽脉冲信号进行功率放大，并将功率放大后的信号进行发射传输。本实用新型能够实现模拟广播信号与数字信号的混频发射，有效利用频谱资源，在成本低、运行稳定的情况下实现模拟广播发射机向数字发射机的过渡，以获得更好的用户体验。

Description

一种数模联播广播发射系统

技术领域

本实用新型涉及广播技术领域，特别涉及一种数模联播广播发射系统。

背景技术

自广播技术发展以来，国内全固态中波发射机的调制方式主要分为模拟调制和数字调制两大类。地面模拟声音广播方式是将音频信号传送到广播发射机，通过模拟调制的方式将音频信号承载在载波信号上，放大后经馈线送到天线发射无线电波，主要有阳极调幅、脉宽调制和脉冲阶梯调制三种，其优点是覆盖面大、经济成本低，缺点是有干扰、失真严重、频谱资源耗费多等。

数字调制能够克服以上模拟调制的缺陷，但是如果全部改用数字调制，则对频谱资源的消耗将大大增大，而且改造成本也很高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种数模联播广播发射系统，用以解决现有技术中模拟调制和数字调制各自存在的问题。

一方面，本实用新型实施例提供了一种数模联播广播发射系统，包括：

数字信号处理模块，包括：激励器、相位调制器和前置放大器；激励器用于产生载波信号；相位调制器用于将输入的数字信号转换为双相编码波形，然后将载波信号和双相编码波形进行相位调制，获得调制信号；前置放大器用于对调制信号进行放大；

模拟信号处理模块，包括脉宽调制器和调制驱动器；脉宽调制器用于产生方波信号，对方波信号进行积分处理获得三角波信号，然后将三角波信号与输入的模拟信号进行比较，获得含有模拟信息的调宽脉冲信号；调制驱动器用于对调宽脉冲信号进行放大处理；

功率合成输出模块，包括功率放大器和输出网络，功率放大器用于对放大后的调制信号和放大后的调宽脉冲信号进行功率放大；输出网络用于将功率放大后的信号进行发射传输。

本实用新型中的一种数模联播广播发射系统，具有以下优点：

1、在发射模拟调宽广播信号的同时实现了与数字信号的联播，高效利用了现有的频谱资源。

2、相位调制器电路结构简洁稳定，能够有效地消除不必要的幅度调制。

3、整个系统基于传统的模拟脉宽调制广播发射机进行改造，成本较低并具有很强的可实施性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种数模联播广播发射系统的组成示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种数模联播广播发射系统的信号频谱占用图；

图3为本实用新型实施例提供的相位调制器的调制信号生成过程；

图4为本实用新型实施例提供的相位调制器的部分电路示意图；

图5为本实用新型实施例提供的脉宽调制器的部分电路示意图；

图6为本实用新型实施例提供的功率放大器的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1-6为本实用新型实施例提供的一种数模联播广播发射系统的组成示意图。本实用新型实施例提供了一种数模联播广播发射系统，包括：

示例性地，本实用新型中的发射系统选择在9KHz或10KHz的信道中附加频谱，如图2所示，数字信号可以位于模拟信号相邻的信道中。发射系统中的音频路径(即模拟信号的路径)的带宽大于传统模拟发射机工作所需的带宽，而且也是数字信号所需带宽的3.5倍。

数字信号处理模块中的数据通过双相编码波形(图3中的整形波形)来传送，该双相编码波形由相位调制器被相位调制在载波信号上。如图3所示，对于二进制的数字信号中的位“1”，相位调制器会先产生一个正向脉冲，然后产生一个负向脉冲。对于二进制的数字信号中的位“0”，相位调制器先产生一个负向脉冲，然后产生一个正向脉冲。对于要传输的每个数据位，相位调制器产生一对双相脉冲信号，双相脉冲信号对中的每个脉冲信号在时间上间隔t_d/2，然后再由平方根升余弦滤波器将脉冲信号进行整形得到双相编码波形。平方根升余弦滤波器H_T(f)进行整形处理的频率响应为：

采用上述处理后，需要对双相编码波形的相位θ(t)进行缩放以确保峰值为±20°，正值表示相位超前，负值表示相位滞后。然后，相位调制器选择激励器产生的具有适当频率w_c和振幅A₀的载波信号，相位调制器将双相编码波形和载波信号进行相位调制处理，获得调制信号。调制信号s(t)由下式给出：

其中，p(t)＝e^{jθ(t)2π/360}

在相位调制器进行相位调制时，可以以独立于载波频率的方式进行。基于传统方式，相位调制器的调制过程由一个“I”平衡调节器(同相平衡调节器)和一个“Q”平衡调节器(正交平衡调节器)来实现。调制信号在采用“线性”的模拟乘法器进行相乘后，获得平方项电压，该平方项电压再次与调制信号相乘后获得立方项电压。采用“线性”的模拟乘法器能够确保不会引入谐波分量，同时输入端的任何幅度调制或载波电平变化都得以保留。但由于相位信号的幅度不是恒定的，为将在相位调制中会引起不必要的幅度调制影响降到最小，引入如图4所示的电路。用平方项电压来驱动“I”平衡调节器，可以基本消除不需要的幅度调制。此外，采用立方项电压驱动“Q”平衡调制器使相位调制过程线性化，并进一步消除寄生幅度调制。调制后得到的波形关于载波的标称静止位置对称，峰值相位偏差基于该标称静止位置的±20°，经相位调制器处理后的波形在前置放大器放大后送入功率合成输出模块，如图5所示。

在本实用新型的实施例中，两个平衡调节器分别由微处理器控制的两个数模转换器驱动。平衡调节器的本质是模拟乘法器，由于它是“线性”的，不会引入谐波分量，同时输入端的任何幅度调制或载波电平变化都得以保留。

脉宽调制器的电路如图5所示，首先由MC14536芯片产生方波信号，经13管脚输出至由TL082运放器及其周围电路组成的积分器电路的反向端，同时积分器的正向端加入直流电压，输出得到的是叠加在直流电压上的三角波信号。接着将其与音频信号(即模拟信号)在LM319比较器进行比较，输出得到含有音频信息的调宽脉冲信号。该信号接入调制驱动器进行放大和滤波后送入功率放大器的2、3输入端口，如图6所示。

在一种可能的实施例中，激励器包括依次电连接的晶体振荡器、分频器和放大驱动器。

示例性地，应用跨接插头和缓冲驱动放大器，激励器可以使用外部振荡器或信号源，也可使用上述的晶体振荡器。

在本实用新型实施例中，激励器还产生一个频率检测输出信号，该频率检测输出信号用于驱动频率监视器和计数器。

在一种可能的实施例中，功率放大器采用由多个场效应管组成的丁类桥式电路，其中的一部分场效应管组成一路，对放大后的调制信号进行功率放大，剩余的场效应管组成另一路，对放大后的调宽脉冲信号进行功率放大。

示例性地，功率放大器采用由8个IRF360场效应管组成的丁类桥式电路，电路图如图6所示。每路放大器用4只场效应管，场效应管工作在开关状态以进行高效放大，串接电阻和P6KE20CA稳压管用于保护电路。前置放大器的输出信号送入功率放大器的输入端口1，调制驱动器的输出信号送入功率放大器的输入端口2、3，两大模块的输出信号在功率合成器进行末级功率放大，由变压器的输出端口4、5送入输出网络进行发射传输，从而实现数模联播。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种数模联播广播发射系统，其特征在于，包括：

数字信号处理模块，包括：激励器、相位调制器和前置放大器；所述激励器用于产生载波信号；所述相位调制器用于将输入的数字信号转换为双相编码波形，然后将所述载波信号和双相编码波形进行相位调制，获得调制信号；所述前置放大器用于对所述调制信号进行放大；

模拟信号处理模块，包括脉宽调制器和调制驱动器；所述脉宽调制器用于产生方波信号，对所述方波信号进行积分处理获得三角波信号，然后将所述三角波信号与输入的模拟信号进行比较，获得含有模拟信息的调宽脉冲信号；所述调制驱动器用于对所述调宽脉冲信号进行放大处理；

功率合成输出模块，包括功率放大器和输出网络，所述功率放大器用于对放大后的调制信号和放大后的调宽脉冲信号进行功率放大；所述输出网络用于将功率放大后的信号进行发射传输。

2.根据权利要求1所述的一种数模联播广播发射系统，其特征在于，所述激励器包括依次电连接的晶体振荡器、分频器和放大驱动器。

3.根据权利要求1所述的一种数模联播广播发射系统，其特征在于，所述激励器还用于产生频率检测输出信号，所述频率检测输出信号用于驱动频率监视器和计数器。

4.根据权利要求1所述的一种数模联播广播发射系统，其特征在于，所述相位调制器首先将数字信号转换为双相脉冲信号，然后利用平方根升余弦滤波器将所述双相脉冲信号转换为所述双相编码波形。

5.根据权利要求1所述的一种数模联播广播发射系统，其特征在于，所述相位调制器包括“I”平衡调节器和“Q”平衡调节器，所述“I”平衡调节器由所述调制信号相乘后的平方项电压驱动，所述“Q”平衡调节器由所述调制信号相乘后的立方项电压驱动。

6.根据权利要求1所述的一种数模联播广播发射系统，其特征在于，所述功率放大器采用由多个场效应管组成的丁类桥式电路，其中的一部分场效应管组成一路，对放大后的调制信号进行功率放大，剩余的场效应管组成另一路，对放大后的调宽脉冲信号进行功率放大。