調(diào)頻發(fā)射機(jī)基礎(chǔ)2012課件

廣播電視發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ)內(nèi)容提要基礎(chǔ)知識(shí)廣播、電視業(yè)務(wù)無線電波頻譜全固態(tài)發(fā)射設(shè)備組成功率放大器信號(hào)調(diào)制頻率合成技術(shù)預(yù)失真校正技術(shù)聲音預(yù)加重技術(shù)S/N加權(quán)測(cè)量技術(shù)FM立體聲廣播發(fā)射機(jī)音頻信號(hào)雙聲道立體聲FM廣播數(shù)字音頻信號(hào)FM立體聲發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)VHF/UHFTV發(fā)射機(jī)TV發(fā)射機(jī)的發(fā)展基本電視標(biāo)準(zhǔn)電視發(fā)射機(jī)常用名詞術(shù)語視頻信號(hào)殘余邊帶(VSB)調(diào)幅TV發(fā)射機(jī)類型電視發(fā)射機(jī)視頻指標(biāo)基礎(chǔ)知識(shí)廣播、電視業(yè)務(wù)衛(wèi)星電視業(yè)務(wù)工作頻段-微波(10~12GHz)有線電視業(yè)務(wù)工作頻段-VHF、UHF(40MHz~1000MHz)無線廣播、電視業(yè)務(wù)短波無線廣播（SW，3~30MHz）中波無線廣播（AM,530~1600KHz）調(diào)頻無線廣播（FM,88~108MHz）電視無線廣播（VHF、UHF,47~230MHz）無線電波頻譜(1)無線電波頻譜(2)頻段頻率波長(zhǎng)備注VHF(甚高頻)30~300MHz10~1m米波I47~84MHzTVCH1~4II87~108MHzFMRadioFMIII167~223MHzTVCH6~12UHF(特高頻)300~3000MHz100~10cm分米波IV470~566MHzTVCH13~24V606~958MHzTVCH25~68全固態(tài)發(fā)射設(shè)備組成信號(hào)處理部分：音頻、視頻信號(hào)處理預(yù)失真校正器信號(hào)調(diào)制變頻器RF部分：RF放大器分配器合成器輸出濾波器定向耦合器冷卻系統(tǒng)強(qiáng)迫風(fēng)冷液體冷卻電源放大器電源控制電源控制與顯示：系統(tǒng)邏輯控制各種參數(shù)的顯示系統(tǒng)保護(hù)機(jī)箱功率放大器按使用的器件區(qū)分：真空管放大器：電子管速調(diào)管IOT管晶體管放大器雙極性晶體管MOS晶體管LDMOS晶體管LDMOS晶體管特點(diǎn)可以承受較高的VSWR,通常為(10:1)增益高,典型值為13dB飽和曲線平滑，有利于RF信號(hào)放大可承受較大的過激勵(lì)功率偏置電路簡(jiǎn)單，無需溫度補(bǔ)償．功率放大器按工作狀態(tài)區(qū)分：甲(ClassA)類放大器線性好，效率低常用于TV發(fā)射機(jī)的推動(dòng)級(jí)甲乙(ClassAB)類放大器常用于TV，F(xiàn)M發(fā)射機(jī)的末級(jí)乙(ClassB)類放大器線性比A類好，效率有所提高FM發(fā)射機(jī)的末級(jí)可以使用丙(ClassC)類放大器丁(ClassD)類放大器…..A,AB,B,C,D……類放大器，后面比前面效率高，前面比后面的線性好信號(hào)調(diào)制一個(gè)正弦信號(hào)可以表示為：a(t)=Asin(t+)正弦信號(hào)三要素：幅度Ａ頻率相位調(diào)制：用需要傳輸?shù)男盘?hào)去改變載波（正弦）信號(hào)三要素的其中之一：改變幅度：調(diào)幅(AM)改變頻率：調(diào)頻(FM)改變相位：調(diào)相(PM)頻率合成(PLL)技術(shù)常用于發(fā)射機(jī)振蕩器電路的一種技術(shù)，由4部分組成頻率參考(Fr)鑒相器(PD)環(huán)路濾波器(LP)壓控振蕩器(VCO)頻率合成器（鎖相環(huán)）方框圖：FrPDLPVCOLOoutput預(yù)失真校正技術(shù)校正ＡＢ類放大的非線性失真理想放大器輸入／輸出特性為一條直線inputoutput校正器特性放大器特性校正后放大器特性聲音預(yù)加重技術(shù)原理調(diào)頻段的噪聲多為高音頻段的噪聲節(jié)目?jī)?nèi)容高頻段能量較低在發(fā)射機(jī)中將高頻段信號(hào)人為按一定規(guī)律加大調(diào)制在接收機(jī)內(nèi)也按規(guī)律加入高頻衰減網(wǎng)絡(luò)抑制高頻段FM噪聲,改善信噪比,節(jié)目?jī)?nèi)容未改變預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)幅頻特性:F()=[1+(/0)2]1/20幅度變化3dB頻率=1/0,規(guī)定了就確定了0國(guó)際上有兩種常用標(biāo)準(zhǔn)：=50us,=75usS/N加權(quán)測(cè)量技術(shù)S/N測(cè)量dB=20*lg(信號(hào)幅度／噪聲幅度）加權(quán)測(cè)量視頻加權(quán)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)：具備高頻衰減特性測(cè)量結(jié)果更符合人們感官視頻加權(quán)測(cè)量：視頻(6MHz)內(nèi)雜波對(duì)圖像的損傷與雜波頻率有關(guān)；低頻雜波對(duì)圖像損傷更嚴(yán)重統(tǒng)一加權(quán)網(wǎng)絡(luò)：模擬人眼對(duì)雜波的主觀感覺隨頻率變化而設(shè)計(jì)測(cè)量結(jié)果更符合實(shí)際視覺效果．加權(quán)與加重加權(quán)：weighted加重：pre-emphasis統(tǒng)一加權(quán)網(wǎng)絡(luò)工程單位dB：工程上的一個(gè)常用表示相對(duì)值單位功率增益:（dB)=10*lg(po/pi)電壓增益:（dB)=20*lg(Uo/Ui)S/N:(dB)=20*lg(信號(hào)電平/噪聲電平）dBm：?。眒w為參考電平，其它功率值與之相對(duì)值dBm=10*lg(p/1mw)dBw：取１w為參考電平，其它功率值與之相對(duì)值dBm=10*lg(p/1w)dBw=dBm-30發(fā)射機(jī)類型電子管發(fā)射機(jī)：優(yōu)點(diǎn)：線性好，效率較高，價(jià)格低缺點(diǎn)：壽命短，維護(hù)費(fèi)用高，風(fēng)冷噪音大速調(diào)管發(fā)射機(jī)：優(yōu)點(diǎn)：功率增益高，壽命長(zhǎng)，輸出功率高缺點(diǎn)：線性差，需復(fù)雜的校正系統(tǒng)；體積大，價(jià)格高，維護(hù)費(fèi)用大IOT管發(fā)射機(jī)：綜合電子管和速調(diào)管的優(yōu)點(diǎn)全固態(tài)發(fā)射機(jī)：優(yōu)點(diǎn)：可靠性高、維護(hù)量小、維護(hù)費(fèi)用低，噪音小缺點(diǎn)：輸出功率小，線性差、價(jià)格高性能比較全固態(tài)發(fā)射機(jī)全固態(tài)發(fā)射機(jī)：設(shè)備的所有功率放大器采用晶體管放大器它是真對(duì)真空管（四極管、速調(diào)管、IOT）發(fā)射機(jī)而言采用并聯(lián)冗余設(shè)計(jì)，部分組件故障可以不停機(jī)，停播率大大降低壽命長(zhǎng)，降低維護(hù)費(fèi)用冷卻方式通常為風(fēng)冷，制造、維護(hù)容易大功率設(shè)備價(jià)格較高隨著晶體管工藝的發(fā)展，單管功率增大，價(jià)格降低，所以全固態(tài)設(shè)備是廣播電視發(fā)射設(shè)備的未來發(fā)展方向全固態(tài)設(shè)備核心技術(shù)是：功率放大組件、大功率合成器、和非線性失真校正FM立體聲廣播發(fā)射機(jī)FM發(fā)射機(jī)FM發(fā)射機(jī)外部接口AudioLAudioRFMTransmitterRFoutput(VHForUHF)PWSinputRemoteMPXSCAFM發(fā)射機(jī)FM發(fā)射機(jī)接口類型名稱阻抗常用聯(lián)接器/標(biāo)準(zhǔn)備注L600XLR輸入R600XLR輸入MPXBNC/Q9輸入SCABNC/Q9輸入PWS----輸入REMOTE--RS232,RS485遙控RF50L27,7/8”EIA,1-5/8”EIA,3-1/8”EIA輸出音頻信號(hào)（１）模擬音頻信號(hào)耳朵能感覺到音頻信號(hào)頻率范圍：20Hz~20KHz，通常在30Hz~15KHz左右，高于20KHZ信號(hào)很少能感覺到AM發(fā)射機(jī)信號(hào)頻率范圍10KHzFM發(fā)射機(jī)信號(hào)頻率范圍15KHz普通電話機(jī)信號(hào)頻率范圍3KHz信號(hào)頻率與音質(zhì)關(guān)系頻率越高，音質(zhì)越好，但傳送需要RF頻帶寬音頻信號(hào)（２）數(shù)字音頻信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字化普遍采用PCM方法，通過三個(gè)步驟來完成取樣：每隔一段時(shí)間抽取一個(gè)信號(hào)樣值量化：通過“四舍五入”的方法將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過程編碼：按照預(yù)先規(guī)定的數(shù)值計(jì)算方法，把量化了的取樣值表示成這種數(shù)值的計(jì)算式下的數(shù)A/D轉(zhuǎn)換過程參考下圖:LPF取樣量化編碼模擬輸入數(shù)字輸出音頻信號(hào)（３）數(shù)字音頻信號(hào)接口標(biāo)準(zhǔn)AES/EBU：原始數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)，特性阻抗為110ohm，傳輸線為雙絞線。AES3：最新數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)，特性阻抗為110ohm，傳輸線為雙絞線。S/P-DIF：Sony/Phillips數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)，特性阻抗為75ohm.AES3-ID：專業(yè)設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)，特性阻抗為75ohm.AES3-IE：光纖接口標(biāo)準(zhǔn)。音頻信號(hào)(4)取樣頻率是數(shù)字音頻設(shè)備的一項(xiàng)重要指標(biāo)目前數(shù)字音頻設(shè)備采用的取樣頻率：32KHz、44.1KHz、48KHzFM立體聲廣播音頻最高頻率：15KHz按Nyquist理論取樣頻率30KHz44.1KHz取樣頻率可以滿足20KHz音頻信號(hào)要求兩臺(tái)數(shù)字設(shè)備連接,如果取樣頻率不同,需要加轉(zhuǎn)換設(shè)備雙聲道立體聲FM廣播導(dǎo)頻制立體聲音頻信號(hào)傳輸L/R兩聲道，頻率范圍30Hz~15KHz將L、R信號(hào)編碼，形成一個(gè)復(fù)合信號(hào)和信號(hào)：M=L+R差信號(hào)：S=L-RM、S信號(hào)保持全部信號(hào)的頻率成分30Hz~15KHz傳輸M和S信號(hào)，而不是L、R信號(hào)編碼方法將M信號(hào)作主信道S信號(hào)調(diào)制到38KHz副載波上（調(diào)幅），并對(duì)38KHz進(jìn)行抑制，得到副信道主、副信道進(jìn)行合成，再插入一個(gè)19KHz導(dǎo)頻信號(hào)，形成FM立體聲信號(hào)的基帶信號(hào)。雙聲道立體聲ＦＭ廣播FM立體聲基帶信號(hào)頻譜主信道M=L+R副信道下邊帶S=L-R副信道上邊帶S=L-R30Hz15192337.973838.0353f(KHz)導(dǎo)頻信號(hào)被抑制的副載波1%FM立體聲性能立體聲分離度：S=20*log(ABS(L/R))(dB),其中L、R是只有左聲道輸入時(shí)，左、右聲道的輸出電壓。L=1/2*（M+S），R=1/2*（M-S），所以只有M、S信號(hào)完全同頻、同相時(shí)，S=0，立體聲分離度為無窮大。雙聲道立體聲ＦＭ廣播信號(hào)傳輸：將立體聲復(fù)合信號(hào)調(diào)制（FM）到主載波上，形成RF信號(hào)，用放大器放大到額定電平，通過天線發(fā)射出去．信號(hào)接收：立體聲收音機(jī)接收節(jié)目是發(fā)射的一個(gè)逆過程，解調(diào)－解碼－恢復(fù)出L/R信號(hào)單聲道收音機(jī)內(nèi)部無解碼器，通過處理只接收到M信號(hào)，不能恢復(fù)出L、R信號(hào)，因此無立體感導(dǎo)頻制FM方式實(shí)現(xiàn)了單聲道收音機(jī)與立體聲收音機(jī)接收節(jié)目時(shí)的兼容性FM立體聲廣播發(fā)射機(jī)方框圖LPFLLPFR預(yù)加重預(yù)加重編碼調(diào)制放大放大RFOUTPUT電源控制與顯示激勵(lì)器放大器FM立體聲發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)信號(hào)輸入L/R輸入:接口/電平/阻抗MPX輸入：接口/電平/阻抗MONO輸入:接口/電平/阻抗SCA輸入：接口/電平/阻抗RF輸出功率接口阻抗頻率范圍：88~108MHz殘波輻射：<60dB(1mw)音頻指標(biāo)振幅－頻率響應(yīng)：<0.5dB失真：<0.5%左右聲道分離度：>40dB信噪比：>60dB工作條件工作電壓環(huán)境溫度海拔高度環(huán)境濕度VHF&UHF電視發(fā)射機(jī)TV發(fā)射機(jī)的發(fā)展發(fā)展史早期：黑白電視發(fā)射機(jī)目前：彩色電視發(fā)射機(jī)將來：數(shù)字HDTV發(fā)射機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀：電子四極管、速調(diào)管、IOT管和全固態(tài)發(fā)射機(jī)四種機(jī)型并存電子四極管：中、小功率，多采用高壓風(fēng)冷方式速調(diào)管：大功率，UHF，采用水冷方式IOT管：大功率，UHF，采用水冷方式全固態(tài)：中、小功率，多采用風(fēng)冷方式發(fā)展趨勢(shì)：全固態(tài)化基本電視標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)MB/GID/K掃描線525625625625場(chǎng)頻(Hz)60Hz505050帶寬(MHz)67/888V/S載波間隔(MHz)4.55.5/5.7466.5VSB寬度(MHz)0.750.751.256.5圖像/聲音功率比5:110:15:110:1FCCCCIRBritishOIRT彩色制式目前世界上存在三種彩色制式NTSC,1948PAL,1961SECAM,1957電視發(fā)射機(jī)(1)電視發(fā)射機(jī)外部接口VideoAudioTV(VHForUHFTransmitterRFoutput(VHForUHF)PWSinputRemote電視發(fā)射機(jī)(2)發(fā)射機(jī)外部接口類型名稱阻抗常用聯(lián)接器/標(biāo)準(zhǔn)備注Video75BNC/Q9輸入Audio600XLR輸入PWS------輸入RF50L27,7/8”EIA,1-5/8”EIA,3-1/8”EIA輸出REMOTE--RS232,RS485遙控電視差轉(zhuǎn)機(jī)(Transposer)接收一個(gè)頻道RF信號(hào)，將頻率變換到另一個(gè)頻道（RF），再經(jīng)過放大器放大到額定電平FRF1FRF2同一波段至少隔一個(gè)頻道（VHF）高頻頭RF1放大器RF2RFoutput電視差轉(zhuǎn)機(jī)電視發(fā)射機(jī)常用名詞術(shù)語（１）常用名詞視頻信號(hào)-VIDEO音頻信號(hào)-AUDIO中頻信號(hào)-IF射頻信號(hào)-RF圖像信號(hào)-VISION聲音信號(hào)-SOUND激勵(lì)器-EXCITER放大器-AMPLIFIER推挽放大器-PUSH-PULLAMPLIFIER功率放大器-PA分配器-DIVIDER、SPLITER合成器-COMBINER調(diào)制器-MODULATOR低通濾波器-LOWPASSFILTER帶通濾波器-BANDPASSFILTER陷波器-NOTCHFILTER雙工器-DIPLEXER定向耦合器-DIRECTIONALCOUPLER電視發(fā)射機(jī)常用名詞術(shù)語（２）常用名詞本機(jī)振蕩器-Localoscilator變頻器-Upconverter自動(dòng)電平控制-ALC自動(dòng)增益控制-AGC集成鎖相環(huán)路-PLL全固態(tài)發(fā)射機(jī)-Solidstatetransmitter預(yù)加重-Pre-emphasis微分增益失真-DG微分相位失真-DP互調(diào)失真-IMD群時(shí)延失真-Groupdelay亮度非線性失真-Luminancenonlinearitydistortion諧波失真-Harmonicdistortion頻率調(diào)制(調(diào)頻)-Frequencymodulation(FM)幅度調(diào)制(調(diào)幅)-Amplitudemodulation(AM)殘余邊帶-VestigialSideBand(VSB)圖像－聲音共放-Vision/soundcombineampliation圖像－聲音分放-Vision/soundsplitampliation視頻信號(hào)彩色全電視信號(hào)（視頻信號(hào)）由以下幾部分組成：由亮度信號(hào)色度信號(hào)色同步信號(hào)復(fù)合同步信號(hào)參數(shù)信號(hào)帶寬：6MHz信號(hào)幅度：1Vpp+/-20mV行同步:300mV信號(hào)內(nèi)容：700mV色同步信號(hào)：300mV/4.43MHz信號(hào)周期：行周期：64us場(chǎng)周期：20ms700mv-300mv0v行同步色同步圖像內(nèi)容基本常識(shí)圖像調(diào)制：VSBAM(C3F)VSB:VestigialSideBand節(jié)約頻帶40%聲音調(diào)制：FM(F3E)接收機(jī)內(nèi)圖像與聲音容易分離聲音載波比圖像載波高6.5MHz載波間隔彩色副載波＝圖像載波＋4.43MHz聲音載波＝圖像載波＋6.5MHzR