倪浩耿

（上海文化廣播影視集團有限公司，上海 200041）

淺析模擬調(diào)頻激勵器原理與應用

倪浩耿

（上海文化廣播影視集團有限公司，上海 200041）

模擬調(diào)頻激勵器是采用模擬信號處理及頻率調(diào)制技術的激勵器，在某些重要指標上，模擬激勵器已能突破模擬和數(shù)字的傳統(tǒng)界限。雖然數(shù)字調(diào)頻激勵器的性能普遍優(yōu)于模擬激勵器，但因價格的巨大差異，模擬激勵器在全球的應用范圍仍遠比數(shù)字激勵器廣。本文只對較為新型的模擬激勵器的原理進行介紹。

模擬激勵器；全固態(tài)；調(diào)制器

1 引言

調(diào)頻激勵器是調(diào)頻發(fā)射機系統(tǒng)的核心，它對輸入音頻及附加信道信號進行處理并合成基帶信號，基帶信號調(diào)制到VHF波段的載波上，并經(jīng)激勵器功放放大輸出。在輸出功率要求較小的情況下，調(diào)頻激勵器也可直接作為發(fā)射機。一方面，調(diào)頻激勵器是調(diào)頻發(fā)射機的信息處理核心，它直接決定發(fā)射機性能的優(yōu)劣；另一方面，它又部分承擔發(fā)射機故障處理及報警的責任，即調(diào)頻激勵器應對自身及發(fā)射機整機進行監(jiān)控，在發(fā)射機運行出現(xiàn)故障時需進行自身調(diào)整，來保證發(fā)射機運行的正常和安全。

根據(jù)內(nèi)部信號處理方式的不同，調(diào)頻激勵器可分為數(shù)字式和模擬式兩種。數(shù)字調(diào)頻激勵器是主要采用數(shù)字信號處理（DSP）和直接數(shù)字頻率合成（DDS）等技術對數(shù)字音頻進行處理的激勵器，其失真小、信噪比高，適合于構成單頻同步廣播系統(tǒng)，在數(shù)字音頻廣播（DAB）系統(tǒng)中的應用正在逐步加大。模擬調(diào)頻激勵器是采用模擬信號處理及頻率調(diào)制技術的激勵器。模擬FM技術經(jīng)過60多年的發(fā)展和完善，所能達到的各項指標不斷提高，時至今日，在某些重要指標上，模擬激勵器已能突破模擬和數(shù)字的傳統(tǒng)界限。同時，部分激勵器廠商為支持數(shù)字格式的音頻輸入，在不改變模擬載波調(diào)頻技術的前提下，添加了數(shù)字音頻接口，采用DSP技術對音頻信號進行編碼，編碼后的復合信號經(jīng)DA轉換后再調(diào)頻調(diào)制，以適應日益發(fā)展的需求。

雖然數(shù)字調(diào)頻激勵器的性能普遍優(yōu)于模擬激勵器，但因價格的巨大差異，模擬激勵器在全球的應用范圍仍遠比數(shù)字激勵器廣。本文只對較為新型的模擬激勵器的原理進行介紹。

2 系統(tǒng)組成

具備完善功能的調(diào)頻激勵器可分為系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件兩部分，系統(tǒng)硬件完成對音頻信號的編碼，合成基帶信號的調(diào)頻調(diào)制，射頻信號的放大等功能，而系統(tǒng)軟件則對系統(tǒng)硬件進行實時監(jiān)測和控制，并根據(jù)用戶要求完成各種智能化處理。調(diào)頻激勵器的系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)軟件由監(jiān)控系統(tǒng)的控制核心（通常是MCU）執(zhí)行。為對調(diào)頻激勵器原理有較深入的介紹，下面分別從系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件兩部分進行說明。

3 硬件原理

按照模塊化思想，可將系統(tǒng)硬件分為音頻處理模塊、調(diào)頻調(diào)制器、激勵器功放、監(jiān)控模塊、電源模塊等部分。

3.1 音頻處理模塊

音頻處理模塊的一個重要功能是完成立體聲編碼。根據(jù)一些國家對不同立體聲制式的研究和試驗，1966年，CCIR（國際無線電咨詢委員會，現(xiàn)名ITU-R）同時推薦了“導頻制”（抑制副載波調(diào)幅）和“極化調(diào)制制”（雙邊帶調(diào)幅）兩種制式作為立體聲調(diào)頻廣播的優(yōu)選制式，這兩種制式都具有與普通單聲道調(diào)頻廣播兼容的優(yōu)點，在世界范圍內(nèi)使用最為廣泛的是導頻制。

圖2 調(diào)頻激勵器音頻處理模塊原理框圖

在常見的具備國際領先技術的調(diào)頻激勵器中，其音頻處理模塊均提供MONO/STEREO/MPX信號及附加信道信號（SCA/RDS）的輸入接口。某些國外調(diào)頻激勵器廠商還提供可選的數(shù)字音頻接口，以支持AES/EBU，S/PDIF數(shù)字式輸入。圖2給出導頻制調(diào)頻激勵器音頻處理模塊的原理框圖。

3.2 調(diào)頻調(diào)制器

調(diào)頻調(diào)制器采用鎖相環(huán)技術產(chǎn)生精確頻率的載波（87.5～108MHz），并將合成基帶信號調(diào)制到該載波上。集成鎖相環(huán)頻率合成調(diào)制技術，使調(diào)頻調(diào)制器具有良好的調(diào)制跟蹤特性，頻率設置和控制都比較容易，頻率穩(wěn)定度可達±1ppm。目前，國際上較為領先的激勵器產(chǎn)品其調(diào)頻調(diào)制器的信噪比（RMS）均超過80dB。圖3給出調(diào)頻調(diào)制器的原理框圖。

圖3 調(diào)頻控制器原理框圖

3.3 激勵器功放

激勵器功放對已調(diào)制載波進行功率放大，并經(jīng)低通濾波器（或帶通濾波器）及定向耦合器后輸出。其原理框圖如圖4所示。

圖4 激勵器原理框圖

3.4 監(jiān)控模塊

監(jiān)控模塊負責維持和監(jiān)控激勵器的正常工作，保障系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài)；它還為用戶提供LCD或LED顯示，并接受用戶輸入（輸入方式包括鍵盤、脈沖編碼器、串行接口等），以實現(xiàn)用戶對工作參數(shù)的設置和對工作狀態(tài)的查詢。同時，監(jiān)控模塊還應具備遠端連接功能，可與共同構成發(fā)射機的后級功放或主控單元等構成外環(huán)，實現(xiàn)整機ALC。

3.5 電源模塊

電源模塊為激勵器各模塊供電，目前各激勵器廠商有采用線性變壓電源的，也有采用開關電源供電的，其關鍵是對電源紋波及EMI的控制。為適應不同國家和地區(qū)的電網(wǎng)，激勵器電源電壓及工作頻率的容限范圍應足夠?qū)挕?/p>

4 軟件功能

一個較為完善的激勵器控制系統(tǒng)軟件必然具備以下功能：人機對話、實時監(jiān)控、故障報警及處理、數(shù)據(jù)存儲、工作狀態(tài)切換和遙測遙控等。

4.1 人機對話

監(jiān)控系統(tǒng)軟件應提供友好的人機對話界面，并可簡易輸入，便于用戶參與。RVR PTX-LCD調(diào)頻激勵器配有大視域液晶顯示屏，可顯示從開機到運行停止全過程的各種信息，并采用脈沖編碼器取代傳統(tǒng)鍵盤；EKA MIRA激勵器則采用大尺寸觸摸屏，都對“友好的用戶接口”作出了自己的解釋。

4.2 實時監(jiān)控

監(jiān)控系統(tǒng)軟件需對激勵器當前運行狀態(tài)進行即時監(jiān)測和分析，實時更新狀態(tài)顯示，并能維持激勵器（內(nèi)環(huán)）或發(fā)射機整機（外環(huán)）的輸出功率基本不變，即實現(xiàn)ALC功能。

4.3 故障報警及處理

監(jiān)控系統(tǒng)軟件應在激勵器或發(fā)射機出現(xiàn)故障時立即響應并做適當?shù)奶幚恚€應為用戶提供報警信息及故障記錄，方便用戶查詢。

4.4 數(shù)據(jù)存儲

數(shù)據(jù)存儲功能包括對用戶設定的工作參數(shù)及運行過程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲。例如，RVR激勵器提供預設參數(shù)的存儲及讀取功能，而一些激勵器則提供最近數(shù)日內(nèi)的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲及讀取功能。歷史數(shù)據(jù)的存取有助于用戶對激勵器和發(fā)射機的長期運行進行分析和預測。

4.5 工作狀態(tài)切換

激勵器應能在主工作狀態(tài)和備份工作狀態(tài)之間快速切換，以保證發(fā)射機的長期連續(xù)工作，這在具有一個或多個備份激勵器的發(fā)射機系統(tǒng)中非常重要。

4.6 遙測遙控

激勵器應具備良好的聯(lián)網(wǎng)工作能力，可與發(fā)射機的控制單元或PC機通信，以實現(xiàn)遙測遙控。目前常見的是通過串行接口（RS232或RS485）、USB接口或網(wǎng)絡接口，實現(xiàn)對激勵器工作狀態(tài)的遠程查詢及對工作參數(shù)的在線修改。

5 結束語

本激勵器系統(tǒng)軟件具備可靠性好，具有良好的穩(wěn)定性；自適應性強，能自動判別內(nèi)外環(huán)工作，完成相應的監(jiān)控操作；智能化控制，能判斷激勵器及外部功放的工作狀態(tài)是否正常，并做相應的處理。對于天氣等緩慢變化因素引起的故障（如下雪導致的過駐波），具備長時間監(jiān)測及緩慢恢復功能；具備自糾錯能力，在監(jiān)控系統(tǒng)自身出現(xiàn)故障時，能夠自動察覺并重起系統(tǒng)，良好的糾錯能力是激勵器和發(fā)射機實現(xiàn)無人職守的重要保證；擴展性強，為增加新的監(jiān)測和控制功能留有足夠的控制口及存儲空間，可輕松完成軟件版本升級。

Analysis to the Principle and Application of the Analog FM Exciter

Ni Haogeng
(Shanghai Media Group, Shanghai, 200041)

Analog FM exciter is a kind of exciter which use the analog signal processing and radio-frequency FM spectroscopy. The Analog exciter can break through the traditional limitation of analog and digital on some important indexes already. Although the functions of digital FM exciter are generally superior to the analog exciter. But due to the vast difference between the price and for the current world economic level, the application of analog exciter is still far better than digital exciter in the global scope. This article only introduces the principles of new type analog exciter.

Analog FM exciter; All solid state; Modulator

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.05.006

TN93，TN94

A

1672-7274（2015）05-0020-04