中波發(fā)射機(jī)與收音機(jī)課件

中波廣播發(fā)射機(jī)工作原理及調(diào)制形式授課人于開山近年來(lái)，我國(guó)中波廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，從電子管到固態(tài)機(jī)，為廣播的安全播出打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。實(shí)踐證明，中波廣播發(fā)射機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到設(shè)備自身和外界條件的干擾而發(fā)生多種故障，影響中波廣播發(fā)射機(jī)的正常工作，對(duì)此，對(duì)使用過(guò)程中的維護(hù)技術(shù)顯得尤為重要，通過(guò)對(duì)設(shè)備的功能和運(yùn)行階段進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題并采取有效的措施解決這些問(wèn)題，是保證設(shè)備正常傳播信號(hào)的前提，這就要求相關(guān)的維修技術(shù)人員掌握中波廣播發(fā)射機(jī)工作的原理，熟悉設(shè)備的運(yùn)行系統(tǒng)，積累豐富的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。調(diào)制的概念調(diào)制和解調(diào)是通信系統(tǒng)的重要組成部分，沒(méi)有調(diào)制和解調(diào)，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)距離通信。所謂調(diào)制，就是將我們要傳輸?shù)牡皖l信號(hào)“裝載”在高頻振蕩信號(hào)上，使之能更有效地進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。所要傳輸?shù)牡皖l信號(hào)是指原始電信號(hào)，如聲音信號(hào)、圖像信號(hào)等，稱為調(diào)制信號(hào)。具體地說(shuō)，調(diào)制就是用調(diào)制信號(hào)控制載波的某個(gè)參數(shù)，并使其與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律成線性關(guān)系。因此，對(duì)模擬信號(hào)具有三種調(diào)制方式：調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。為了提高信號(hào)的頻率，以便更有效地將信號(hào)從天線輻射出去。由天線理論可知，只有當(dāng)輻射天線的尺寸與輻射的信號(hào)波長(zhǎng)相比擬時(shí)，才能進(jìn)行有效的輻射。而我們需要傳送的原始信號(hào)，如聲音等，通常頻率較低（波長(zhǎng)較長(zhǎng)），所以需要通過(guò)調(diào)制到高頻信號(hào)上，以便于天線輻射。一、中波廣播發(fā)射機(jī)的工作原理1、中波調(diào)幅的基本原理調(diào)幅基本原理為：一是需要調(diào)制的調(diào)制信號(hào)或叫基帶信號(hào)，也就是我們要傳送的有用信號(hào)，如聲音、圖形或編碼信號(hào)，簡(jiǎn)稱低周系統(tǒng)。二是需要傳送這些調(diào)制信號(hào)的載波（高頻、射頻）信號(hào)，簡(jiǎn)稱高周系統(tǒng)。低周信號(hào)從外界輸入，高周信號(hào)由發(fā)射機(jī)振蕩電路產(chǎn)生，分別經(jīng)過(guò)各自的放大電路進(jìn)行逐級(jí)放大，最后通過(guò)調(diào)制器對(duì)高頻功率放大器進(jìn)行幅度調(diào)制，由傳輸網(wǎng)絡(luò)及饋線至天調(diào)網(wǎng)絡(luò)上天線，完成發(fā)射工作。中波廣播發(fā)射天線實(shí)際是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，是把已調(diào)制的高頻功率信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)向外輻射的過(guò)程。大多數(shù)情況，中波廣播發(fā)射機(jī)都選用垂直振子單桅桿形式或三角形輕型拉線鐵塔或自立塔和地網(wǎng)作為系統(tǒng)的發(fā)射天線。2、中波廣播發(fā)射機(jī)的技術(shù)維護(hù)管理（1）設(shè)備維護(hù)管理中波廣播發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī)的正常工作需要多種電子構(gòu)件進(jìn)行組合，由于設(shè)備對(duì)發(fā)射信號(hào)的質(zhì)量要求較高，因此，在每個(gè)電子元件的精度方面都具有較高的要求。不同的元件具有不同的特點(diǎn)和作用，元件之間不可相互替代。這些元件在工作一段時(shí)間之后，會(huì)受到使用年限或者外部條件的干擾，加之管理不到位，而發(fā)生一定的耗損或者是破壞，造成設(shè)備運(yùn)行中的各種故障，影響發(fā)射信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。因此，播出設(shè)備的管理需要從維護(hù)和檢修等多個(gè)個(gè)方面來(lái)進(jìn)行。（2）人員的管理與培訓(xùn)中波廣播發(fā)射機(jī)工作的效率是根據(jù)發(fā)射信號(hào)的穩(wěn)定性和清晰性來(lái)判斷的，受到設(shè)備的運(yùn)行和系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。設(shè)備運(yùn)行中涉及到的因素眾多，人員管理是眾多影響因素中的可控因素，包含相關(guān)人員的維護(hù)水平和設(shè)備的操作規(guī)范、設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境、設(shè)備監(jiān)管的具體情況以及維護(hù)管理人員的管理能力等等。若設(shè)備的操作人員的技術(shù)水平較低，無(wú)法滿足廣播的需求，無(wú)法在日常的工作中對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的維護(hù)與檢修，那么設(shè)備的運(yùn)行的質(zhì)量將會(huì)受到嚴(yán)重的影響。二、中波廣播發(fā)射機(jī)的系統(tǒng)組成要想發(fā)揮中波廣播發(fā)射機(jī)維護(hù)工作的作用，相關(guān)的維護(hù)管理人員必須對(duì)中波廣播發(fā)射機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的了解，在掌握設(shè)備基礎(chǔ)特性的前提下，對(duì)設(shè)備的各個(gè)系統(tǒng)和各個(gè)元件進(jìn)行維護(hù)。一般情況下，中波廣播發(fā)射機(jī)的組成系統(tǒng)主要包括音頻、監(jiān)控、射頻、電源和冷卻系統(tǒng)。1、音頻系統(tǒng)音頻調(diào)制系統(tǒng)是中波廣播發(fā)射中的關(guān)鍵系統(tǒng)，該系統(tǒng)的作用對(duì)于設(shè)備整體的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義，該系統(tǒng)根據(jù)不同的調(diào)制形式電路而各不相同。但其主要主要是將音頻信號(hào)放大到所需要的調(diào)制功率電票。對(duì)于數(shù)字調(diào)幅（DAM）則是由三部分組成，即音頻處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和調(diào)制編碼器，不同的部分所起到的作用不同，針對(duì)以上三種不同的組成部分，需要通過(guò)不同的分析方式來(lái)尋找其中的特點(diǎn)，并進(jìn)行特殊處理。在設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行的過(guò)程中，音頻處理是將模擬的音頻信號(hào)進(jìn)行不平衡及增益調(diào)整；模數(shù)轉(zhuǎn)換器的作用在于將模擬音頻信號(hào)進(jìn)過(guò)一定的處理，轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能夠讀取的數(shù)字信號(hào)，并使用二進(jìn)制的編碼來(lái)進(jìn)行表示，為了提高信息的質(zhì)量，這些信號(hào)之間的離散程度一般都比較高；調(diào)制編碼器是將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，變成TTL信號(hào)，開始輸出功能，通過(guò)控制射頻功率放大器的開關(guān)數(shù)目實(shí)現(xiàn)幅度調(diào)制。2、監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于中波廣播發(fā)射機(jī)的運(yùn)行來(lái)說(shuō)，監(jiān)控系統(tǒng)同樣起著重要的作用，將監(jiān)控系統(tǒng)的檢查和維護(hù)作為維護(hù)管理工作的重點(diǎn)能夠有效保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。中波廣播發(fā)射機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩部分組成，分別為故障報(bào)警、保護(hù)和自動(dòng)監(jiān)控工作狀態(tài)。監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)通過(guò)外接口板，為外部監(jiān)控平臺(tái)提供了一系列的數(shù)據(jù)和控制，在此平臺(tái)上，監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€(gè)發(fā)射系統(tǒng)的運(yùn)行和管理進(jìn)行監(jiān)控，所有設(shè)備的運(yùn)行都在該系統(tǒng)的監(jiān)督之中，能夠從多個(gè)方面為中波廣播的發(fā)射機(jī)運(yùn)行提供保障。監(jiān)控系統(tǒng)同樣需要維護(hù)和管理，才能夠穩(wěn)定運(yùn)行。要想更充分發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)的作用，必須對(duì)該系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行完善，構(gòu)建合理的監(jiān)控體系，分層進(jìn)行監(jiān)控工作，提高監(jiān)控系統(tǒng)的預(yù)警能力。監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，形成了一套先進(jìn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)在監(jiān)控的效率和可靠性等方面都具有很大的優(yōu)勢(shì)，能夠同時(shí)監(jiān)管多個(gè)系統(tǒng)，集中進(jìn)行監(jiān)控作業(yè)，對(duì)周邊的音頻信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，因此，管理維護(hù)工作需要加強(qiáng)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的重視程度，提高該系統(tǒng)的應(yīng)用效率，促使其發(fā)揮出應(yīng)有的作用。3、射頻系統(tǒng)此系統(tǒng)的主要組成部分包括激勵(lì)信號(hào)源（振蕩器）、緩沖放大、預(yù)推動(dòng)放大、功率放大器等，該系統(tǒng)的實(shí)際意義很明顯，對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的作用。一般情況下，系統(tǒng)載頻的形成需要通過(guò)激勵(lì)信號(hào)源來(lái)實(shí)現(xiàn)；載頻信號(hào)的放大需要通過(guò)驅(qū)動(dòng)前級(jí)來(lái)逐級(jí)實(shí)現(xiàn)；射頻功率需要通過(guò)功率放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)，多個(gè)功率放大板還需要功率的分配與合成，只有多個(gè)部分之間密切配合，才能夠?yàn)橄到y(tǒng)的運(yùn)行創(chuàng)造良好的條件。射頻功率輸出通過(guò)帶通濾波器和調(diào)配網(wǎng)絡(luò)共同組成了發(fā)射機(jī)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，二者的特點(diǎn)和功能各不相同，帶通濾波器完成三次諧波的濾除；調(diào)配網(wǎng)絡(luò)完成與輸出的匹配，在二者的共同作用下，內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)才能夠保證發(fā)射機(jī)正常運(yùn)行。4、電源和冷卻系統(tǒng)該系統(tǒng)主要包多個(gè)部分，為低壓和高壓整流電源、濾波器以及其他輔助設(shè)施。低壓整流電源的主要作用是為發(fā)射機(jī)的前級(jí)的多個(gè)系統(tǒng)和部件提供電源；而高壓整流電源的具體作用是為功率較大器（功放）提供電源。此系統(tǒng)的維護(hù)過(guò)程中，需要注意的是，冷卻發(fā)射機(jī)時(shí)使用的是強(qiáng)迫風(fēng)冷方式，能夠有效維持設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。三、中波廣播發(fā)射機(jī)調(diào)制方式的分類與特點(diǎn)目前，國(guó)內(nèi)的全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī)的調(diào)制方式主要分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩大類。1、模擬調(diào)制（1）陽(yáng)極調(diào)幅（AM）：音頻放大采用線性放大方式，常用于電子管發(fā)射機(jī)陽(yáng)極調(diào)幅發(fā)射機(jī)的調(diào)幅器的各級(jí)功率放大器采用的是乙類推挽放大電路，放大的信號(hào)是模擬音頻信號(hào)。射頻功率放大器受調(diào)幅器的大功率的音頻的調(diào)制。因此，對(duì)電路的對(duì)稱性，放大器的線性，元器件的一致性要求高；需要配備大功率的燈絲變壓器，調(diào)幅變壓器和阻流圈。整機(jī)效率低，10kw發(fā)射機(jī)最高也只有40%，日常的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高；為了維護(hù)技術(shù)指標(biāo)，經(jīng)常需要更換電子管，調(diào)整工作狀態(tài)。（2）脈寬調(diào)制（PDM）：音頻放大采用脈寬調(diào)制方式，在電子管和全固態(tài)發(fā)射機(jī)中都有應(yīng)用。脈寬調(diào)制器將音頻小信號(hào)轉(zhuǎn)換成調(diào)寬脈沖信號(hào)，并進(jìn)行丁類放大，最后通過(guò)橢圓函數(shù)的低通濾波器還原成大功率的音頻電壓信號(hào)，去調(diào)制末級(jí)射頻放大器。所以，調(diào)制射頻功率放大器輸出的仍然是線性的音頻功率電壓。從嚴(yán)格意義上講，脈寬調(diào)制仍然屬于板調(diào)機(jī)模擬調(diào)制的范疇，依然存在使用有源器件可能產(chǎn)生的線性和非線性失真。（3）數(shù)字調(diào)制數(shù)字幅度調(diào)制（DAM），完全取消了調(diào)制級(jí)，它將音頻模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，調(diào)制編碼后產(chǎn)生數(shù)字音頻信號(hào)。用這數(shù)字信號(hào)去控制開啟或關(guān)閉一系列射頻功放模塊，以功率合成的方式，在末級(jí)的合成變壓器中實(shí)現(xiàn)高電平數(shù)模轉(zhuǎn)換，并通過(guò)帶通濾波器的濾波產(chǎn)生調(diào)幅已調(diào)波。從嚴(yán)格意義上講，只要有足夠的功率放大器，就能克服前面兩種調(diào)制方式發(fā)射機(jī)的缺陷.若說(shuō)失真，只能是模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的轉(zhuǎn)換精度或電源容量不足造成線性失真。由于取消了調(diào)幅器，射頻功放各級(jí)都工作在丁類開關(guān)狀態(tài)，MOS場(chǎng)效應(yīng)管損耗小，整機(jī)效率比以往任何一種調(diào)制方式的中波發(fā)射機(jī)都高。數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機(jī)在控制和保護(hù)系統(tǒng)以及末級(jí)輸出網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，又使它的穩(wěn)定性，可靠性以及電聲指標(biāo)都優(yōu)于其它中波廣播發(fā)射機(jī)。廣播發(fā)射機(jī)接收終端設(shè)備（收音機(jī)）的工作原理收音機(jī)是無(wú)線電廣播最簡(jiǎn)單的接收設(shè)備。簡(jiǎn)單地說(shuō)：收音機(jī)的工作原理是由接收天線接收廣播發(fā)射機(jī)發(fā)射的高頻電磁波已調(diào)制的微弱信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、變頻和檢波，還原為音頻信號(hào)，音頻放大之后，通過(guò)揚(yáng)聲器播放出來(lái)。根據(jù)不同的需要，收音機(jī)可采用不同的元器件和線路方式來(lái)組合。早期的收音機(jī)都采用電子管，現(xiàn)在已普遍使用晶體管和集成電路。線路簡(jiǎn)單的直放式或來(lái)復(fù)再生式收音機(jī)只用一個(gè)或兩個(gè)晶體三極管，而線路復(fù)雜的超外差式調(diào)幅調(diào)頻收音機(jī)常要用到多個(gè)晶體管或集成電路。超外差收音機(jī)接收原理：上圖示出了超外差式收音機(jī)的方框圖?？梢钥闯觯{(diào)諧回路的輸出，進(jìn)入混頻級(jí)的是高頻調(diào)制信號(hào)，即載波與其攜帶的音頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)混頻，輸出載波的波形變得很稀疏其頻率降低了，但音頻信號(hào)沒(méi)有改變。通常將這個(gè)過(guò)程（混瀕和本振的作用）叫做變頻。變頻很象貨物轉(zhuǎn)運(yùn)，貨物從遙遠(yuǎn)的地方由火車運(yùn)到終點(diǎn)車站，然后由汽車接力轉(zhuǎn)運(yùn)到目的地。貨物內(nèi)容沒(méi)有變，但運(yùn)輸工具由火車改為汽車，更便利了。還可以再作簡(jiǎn)單歸納：變頻僅僅是載波頻率變低了，并且無(wú)論輸入信號(hào)頻率如何變化最終都變?yōu)?65KHz，（備注：這個(gè)頻率各國(guó)不同，或455KHz）。因?yàn)榛祛l振蕩信號(hào)與外輸入的調(diào)諧信號(hào)是同步調(diào)整，且始終相差465KHz,這個(gè)差頻率叫中頻，故此類收音機(jī)叫超外差收音機(jī)，在處理過(guò)程中而音頻信號(hào)（包絡(luò)線的形狀)不會(huì)發(fā)生沒(méi)變。混頻器輸出的攜音頻包絡(luò)的中頻信號(hào)由中頻放大電路進(jìn)行一級(jí)、兩級(jí)甚至三級(jí)中頻放大，從而使得到達(dá)二極管檢波器的中頻信號(hào)振幅足夠大。二極管將中頻信號(hào)振幅的包絡(luò)檢波出來(lái)，這個(gè)包絡(luò)就是我們需要的音頻信號(hào)。音頻信號(hào)最后交給低放級(jí)放大到我們需要的電平強(qiáng)度，然后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出足夠的音量。若要求超外差式收音機(jī)得到更高的靈敏度，在調(diào)諧回路與混頻之間還可以加入高頻放大級(jí)然后再去混頻。超外