几种新型广播发射机

通过无线电广播向人们播送语言和音乐，至今已有80年的历史了。随着科学技术的进步，广播发送设备也经历了一个从小功率到大功率，从人工手动操作向自动化的发展过程。进入八十年代以后，由于固态器件、计算机和数字电路的发展，引起了广播发射机的革命性变革。下面简单介绍几种新型的广播发射机。

脉冲阶梯调制（简称PSM）方式出现在八十年代初期，首先由瑞士ABB公司推出，八十年代末期美国大陆公司也开始生产销售，大陆公司把这种调制方式称之为顺序阶梯调制（简称SSM），原理与PSM相同，我国统称PSM发射机。最近几年我国已开始引进使用并已相继生产出PSM的中波和短波大功率发射机。

PSM发射机的射频系统与乙类阳极调制发射机（工作原理如图1所示）和PDM发射机（工作原理如图2所示）是相同的，这里只简单介绍一下它的调制器。

从图1和图2中可以看出，乙类阳极调制和PDM调制都是由调制极（低放末级）、被调级（高放末级）和高压整流电源共同完成的，其基本原理是由调制级和高压整流电源共同形成一个随着音频变化的高压电源，供给被调级电子管的阳极，也就是使射频功率放大级电子管的阳极电压随着音频信号的大小而变化，从而使输出射频信号的幅度被调制。那么能不能将调制级和高压整流器合二而一，做出这样一个供电电源，它所供出的电压是随着音频信号而变化的呢？随着先进的全固态开关器件的出现，这样的设想已经成为可能，PSM发射机的调制器使这个设想成为现实。

图3是PSM发射机调制器的原理图，这里把高压整流器转化为若干个低压整流器串接起来，例如被调级电子管的阳极电压是14kV，那么在100％调幅时其电压最高为28kV，最低为0V。这样的电压可以由40个700V的整流器叠加起来，这些低压整流器通过各自的电子开关在需要的时候接入被调级的阳级电路，接入的越多阳极电压就越高。这些电子开关是受音频信号控制的，无音频信号时，发射机处在载波工作状态，被调级电压为14kV，这时有20组电子开关接通，即有20套串接的低压整流器投入工作。加入音频调制后，在音频的正半周，随着音频电压的增高，由控制器发出相应的控制信号，使对应数量的电子开关接通。被调级阳极电压随之增高，直至100％调幅正半周的峰顶，所有40组低压整流器全部投入。在负半周时，投入电源的组数随之减少，在达到负峰时，全部低压整流电源都被控制器所发的控制信号所关闭。

由上可知，由40个低压电源组成的调制器输出的调制电压是阶梯型的，电压的变化是跳跃式的，这将引起信号的失真，为此在阶梯之间的部分采用PDM的调制方式来补偿，补偿脉冲的开关频率越高，补偿得越完善，实用的有选40kHz频率的，也有选100kHz频率的。

电子开关的控制是PSM的关键，主要的器件是大功率高速开关管。瑞士ABB公司采用的是可关断型可控硅（简称GTO），美国大陆公司采用的是绝缘门双极晶体管（简称IGBT）。为了保证工作的可靠性，实际上低压整流器的数量多于实际需要的数量，以备故障时替补。各组采用轮换投入的方式，这样所有的各组电源都有使用和备用的机会。

PSM调幅广播发射机采用了全新的调制方式，设备简单，技术指标好，全机效率高达70％，是现阶段广播发射机采用的主要形式。

电子管靠灯丝加热来工作，灯丝断了就要停播，因此它的寿命是有限的，工作中存在着不可靠的因素，因此人们开始用晶体管做成全固态发射机。

晶体管输出功率小，只能采用多个放大器叠加、功率合成的办法，图4是它的工作原理框图。

图4所示的全固态发射机采用PDM调制方式，脉冲宽度调制的信号产生以后，通过分配器分成多路调制信号送给多个调制／功率放大器。射频信号同样经过前置放大后分成多路，经过推动级放大送入调制／功率放大器，在这里射频被调制成小功率的已调波信号，多个已调波信号在功率合成器中合成，得到发射机最终输出。

通常一个调制／功率放大器输出为750W～1.5kW，或更多一些，所以一部发射机要有许多个调制／功率放大器。例如上海广播科学研究所研制的10kW全固态中波机是由16个750W的功率放大单元合成的。

全固态发射机效率可以达到70％以上，而且可靠性高，在运行中某个放大单元的故障将不会造成全机的停播。

国外生产的全固态发射机采用数字调制方式，单机输出功率可达到100～150kW，经过合成后可以达到1000kW以上，整机效率高达83～86％，技术指标是相当好的，只是造价很高。

随着人们生活水平的提高，大家对广播声音的质量也不断地提出更高的要求。在高级音响中听激光唱片发出清脆浑厚的声音，让人忘记了一天的疲劳和烦恼，那么广播的声音能否达到如此的质量呢？即将成为现实的数字声音广播就是一种高质量、高保真的广播形式。

大家都知道，数字码率传输失真小、信噪比高，是广播业发展的方向。目前各国都在研究并渴望在近期内进行试验性播出，但是各国采用的方式并不相同，美国近期采用的是所谓IBOC方式，就是在现有中波发射机所有的波段和频带内，同时播出数字声广播节目。在发射端用两套调制和发送设备分别将模拟广播信号和数字脉冲编码信号调制，采用同一频率，用双工器将二者送上同一副天线。在接收端二者是同时被接收的，只有模拟检波的接收机，才能解调出模拟信号。带有数字声解码器的收音机，则能解调出数字声的信号。这种方法的优点是模拟、数字二者兼顾，在模拟向数字过渡的初期，能同时满足不同听众的需要。但是，为了利用模拟的通频带，则牺牲了数字声广播的高的声音性能指标，因此欧洲和加拿大等国没有采用，而是用了全新的数字声广播方式，即尤林卡147系统。

尤林卡147数字声广播计划是这样安排的，在中短波和调频广播中，仍保留现有的模拟方式，而另开辟L波段即1452MHz～1492MHz范围采用数字声广播。每1.5MHz为一个频道，传送5套数字立体声节目和一些服务性数字信号，调制采用正交移相键控方式（QPSK）。这种方法可以充分显示出数字声音高质量的特点，听众在收音机中听到的是激光唱盘质量的声音。在若干年后可能会考虑中止中短波波段的广播。

我们国家的数字声广播技术的研究还刚刚开始，但是我们是在一些研究成果和试验结果之上开始的，其发展速度是会很快的，如果国民经济能够持续稳定发展，有可能在不久的将来开始进入数字声广播的时代。（潘哲昕）