調(diào)頻發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)無線可尋址廣播方案

一、引言

  隨著我國“和諧社會(huì)建設(shè)”與廣播電視“村村通”工程的推進(jìn)，調(diào)頻廣播經(jīng)過幾十年的發(fā)展，基本每個(gè)縣都建設(shè)了調(diào)頻廣播電臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了本區(qū)域的廣播信號(hào)覆蓋。但是農(nóng)民擁有的收音機(jī)數(shù)量很少，真正的廣播信號(hào)入戶和收聽率是很低的。農(nóng)村廣播在上世紀(jì)六七十年代曾經(jīng)有很好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和管理機(jī)構(gòu)，基本上是戶戶都有小喇叭，鄉(xiāng)鄉(xiāng)都有“放大站”。但是后來隨著電視的普及，廣播逐漸淡出了我們的視野。從歷史上來講，廣播在農(nóng)村有著良好的群眾基礎(chǔ)，即使在信息高度發(fā)達(dá)的當(dāng)今社會(huì)，也有很大的需求。目前我國有些地方又在逐步恢復(fù)農(nóng)村廣播，作為新農(nóng)村建設(shè)和“村村通”工程的考核內(nèi)容。

  在當(dāng)前的技術(shù)條件下，采用何種方法能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)村廣播的恢復(fù)，是擺在政府和廣播電視主管部門面前的一個(gè)難題：是重新架設(shè)鐵絲網(wǎng)，還是利用現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)絡(luò)、電話網(wǎng)絡(luò)、無線調(diào)頻網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)農(nóng)村廣播的覆蓋？下面就以北京恒星科通科技發(fā)展有限公司的SCA無線調(diào)頻廣播系統(tǒng)為實(shí)例，對(duì)怎樣利用現(xiàn)有無線調(diào)頻廣播系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)農(nóng)村廣播，做出簡要分析。

二、調(diào)頻副信道（SCA）可尋址技術(shù)簡介

  無線調(diào)頻廣播是將廣播信號(hào)采用FM調(diào)制的方法，將音頻信號(hào)調(diào)制到87---108MHz的調(diào)頻載波上面去，通過調(diào)頻發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線將廣播信號(hào)轉(zhuǎn)換成無線電信號(hào)，進(jìn)行無線傳輸，在接收端，采用調(diào)頻收音機(jī)或?qū)Ｓ谜{(diào)頻接收設(shè)備收聽的一種廣播方法。

  SCA可尋址控制技術(shù)利用調(diào)頻廣播基帶中的SCA副信道(我國所采用的是67KHz作為附加信道的副載波)，將尋址信息采用FSK數(shù)字調(diào)制方式來實(shí)現(xiàn)廣播尋址功能，即把尋址信息通過調(diào)頻方式以一定的頻偏(對(duì)立體聲廣播而言，調(diào)制的最大頻偏為調(diào)頻廣播總頻偏的10％)調(diào)制到主載波(即調(diào)頻廣播頻率)上，隨同廣播信號(hào)一同發(fā)送出去。SCA可尋址系統(tǒng)控制發(fā)送部分原理框圖如下圖所示，接收則為發(fā)送的逆變換。

圖1

三、系統(tǒng)的工作原理與主要設(shè)備介紹

  1、工作流程：尋址信息是通過計(jì)算機(jī)串口（RS-232）輸出數(shù)字信號(hào)，這個(gè)數(shù)字流是受智能廣播主控軟件控制的。計(jì)算機(jī)RS-232串口和HX-2500SCA數(shù)字編碼器相連接，數(shù)字編碼器將尋址信號(hào)采用FSK數(shù)字調(diào)制技術(shù)，調(diào)制到的67KHz載波上，67KHz載波作為調(diào)頻廣播副載波信號(hào)，送入發(fā)射機(jī)與音頻信號(hào)一起調(diào)制，經(jīng)發(fā)射機(jī)功放放大、發(fā)射到空間傳播。

  接收端在接收到射頻載波后，解調(diào)電路會(huì)自動(dòng)解調(diào)出SCA信號(hào)、立體聲音頻信號(hào)，音頻信號(hào)經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)喇叭，SCA信號(hào)送入解碼電路與執(zhí)行繼電器執(zhí)行開關(guān)機(jī)指令，從而實(shí)現(xiàn)可尋址功能。

  2、系統(tǒng)組成：系統(tǒng)主要由HX-6000主控軟件、HX-2500SCA副信道編碼器、FM70調(diào)頻音柱、FM4210調(diào)頻接收控制器、、FM4310調(diào)頻收擴(kuò)機(jī)等設(shè)備組成，下面對(duì)每個(gè)設(shè)備的功能及技術(shù)參數(shù)做以詳細(xì)介紹。

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 3、主要設(shè)備簡介

  3.1、系統(tǒng)主要由HX-6000主控軟件

圖2

  HX-6000數(shù)字多路智能廣播系統(tǒng)軟件是北京恒星科通科技發(fā)展有限公司自主研發(fā)的，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代智能廣播軟件。自主開發(fā)播放引擎，一臺(tái)電腦可同時(shí)輸出1-6路音頻廣播節(jié)目，并可點(diǎn)對(duì)點(diǎn)尋址控制，該軟件已取得《計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書》

圖3

  該軟件具有終端地址和接收頻道初始化，遠(yuǎn)程控制終端頻率和音量。任意分區(qū)編組，尋址控制功能，多路播放，緊急廣播，外部設(shè)備定時(shí)開關(guān)，電源定時(shí)開關(guān)，數(shù)據(jù)庫備份還原、自動(dòng)執(zhí)行播放任務(wù)、自動(dòng)開關(guān)機(jī)等多種功能，是具有國內(nèi)先進(jìn)水平的數(shù)字音頻播放軟件。

  該軟件可廣播應(yīng)用于學(xué)校外語教學(xué)、音樂打鈴、教務(wù)管理、校園廣播等校務(wù)與教務(wù)管理活動(dòng)，也可應(yīng)用于農(nóng)村廣播、旅游景區(qū)、工礦企業(yè)、部隊(duì)、機(jī)關(guān)、小區(qū)等場所的背景音樂自動(dòng)播放。

  系統(tǒng)硬件要求：586以上電腦，32M以上內(nèi)存

  操作系統(tǒng)要求：Windows95/98/2000/NT/XP或更高版本

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3.2、HX-2500SCA副信道編碼器

圖4

功能特點(diǎn)

  HX-2500SCA副信道數(shù)字編碼器是智能調(diào)頻系統(tǒng)的控制與數(shù)據(jù)編碼變換、傳輸?shù)年P(guān)鍵處理設(shè)備。它利用頻移鍵控（FSK）方式將數(shù)字量的控制信號(hào)改變?yōu)槟�擬載波，混入調(diào)頻廣播的SCA副信道傳輸，控制信號(hào)不單獨(dú)占用頻點(diǎn)，節(jié)約了頻率資源。本編碼調(diào)制器采用DDS技術(shù)進(jìn)行直接調(diào)頻，具有頻譜干凈，頻率準(zhǔn)確無漂移，占用帶寬小的特點(diǎn)，保證了接收端的低誤碼。傳輸通道透明，即可用與本公司的智能調(diào)頻系統(tǒng)，也可單獨(dú)用于中低速數(shù)據(jù)傳輸，主要特點(diǎn)如下：

支持RS-485和RS-232兩種控制方式輸入；

數(shù)據(jù)通信速率可達(dá)2400bit/s；

信號(hào)數(shù)字處理嚴(yán)格，波形相位精確無誤碼；

4階有源濾波器，確保對(duì)聲音信道無干擾

信號(hào)傳輸半徑基本等同于廣播覆蓋范圍；

　　技術(shù)指標(biāo)

   項(xiàng)目 技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 技術(shù)參數(shù)
數(shù)據(jù)調(diào)制方式 FSK 載波輸出幅度 0-3VPP連續(xù)可調(diào)
載波工作頻率 67K/70KHZ 輸出阻抗 600歐姆，Unbalanced
載波工作帶寬 12KHZ@2.4KBPS 工作環(huán)境條件 -20～+65℃
帶外殘留 <45DB 工作電壓 AC220V/50Hz
調(diào)制數(shù)據(jù)速率 2400bit 功率 <5W
數(shù)據(jù)接口 RS232,RS485 安裝 1U機(jī)柜

3.3、FM75調(diào)頻音柱

功能特點(diǎn)

  FM75室外調(diào)頻音柱是專業(yè)調(diào)頻廣播接收設(shè)備，集調(diào)頻接收、功放、音箱為一體的廣播設(shè)備，采用鋁合金一體化結(jié)構(gòu)，外觀美觀大方，室外防雨設(shè)計(jì)，接收電路采用SMT貼片工藝，PHILIPS專業(yè)設(shè)備I2C。獨(dú)特的SCA防插播設(shè)計(jì)，在無載波發(fā)射信號(hào)或受到無線干擾時(shí)，自動(dòng)關(guān)機(jī)。支持HX-6000軟件遠(yuǎn)程遙控開關(guān)機(jī)，自動(dòng)定點(diǎn)定時(shí)播音，最多可支持2040個(gè)獨(dú)立ID編碼，支持在線地址修改。是農(nóng)村廣播、景區(qū)廣播、校園廣播首選設(shè)備�？筛鶕�(jù)用戶要求定制成載波控制型、SCA防插播型，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)可尋址型，也可定制為雙點(diǎn)頻優(yōu)先切換。

●結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)，便于維修●PLL數(shù)字頻率合成，頻率精確，絕無頻漂●可尋址控制或載波自動(dòng)開關(guān)機(jī)控制●音質(zhì)優(yōu)美動(dòng)聽，音量可單獨(dú)調(diào)整●超低能耗設(shè)計(jì)，待機(jī)電流小●室外防水、防腐蝕設(shè)計(jì)，適合燈桿、墻壁懸掛安裝●適合有線閉路傳輸，也可訂制成無線接收

圖5

項(xiàng) 目 技 術(shù) 參 數(shù) 項(xiàng) 目 技 術(shù) 參 數(shù)
型 號(hào) 室外型FM75 靜噪開啟電平 30dBu
頻 率 用戶指定82.5-108MHZ,單點(diǎn)頻接收 額定輸出功率 10W/25W/35W/50W
頻 率 長期穩(wěn)定度15PPm 供電方式 220V±20%/60V±10%
頻率準(zhǔn)確度 -30°C～+60°C＜1KHz 功能及結(jié)構(gòu) 鋁合金一體化結(jié)構(gòu)
額定輸入電平 （FM）35±5dBu 外形尺寸 40×200×350

3.4、FM4210調(diào)頻接收控制器

圖6

功能特點(diǎn)

FM4210調(diào)頻接收控制器是調(diào)頻智能廣播系統(tǒng)終端控制設(shè)備，采用微電腦控制頻率合成鎖相PLL技術(shù)、PHILIPS最新I²C，具有頻率穩(wěn)定度高、音頻指標(biāo)高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。能夠?qū)�FM信號(hào)解調(diào)成標(biāo)準(zhǔn)的音頻信號(hào)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)本地CD、卡座音頻輸入、MIC本地?cái)U(kuò)聲等功能，同時(shí)具有一組220V交流受控電源輸出，用于管理音頻功放等外部設(shè)備的開關(guān)機(jī)�？蓮V泛用于農(nóng)村廣播、校園調(diào)頻廣播、商場、超市等調(diào)頻信號(hào)解調(diào)，也可用于廣播電臺(tái)機(jī)房監(jiān)聽使用。

●載波電平自動(dòng)開關(guān)機(jī)或SCA遠(yuǎn)程可尋址開關(guān)機(jī)

●輸出電源自動(dòng)控制功能，供調(diào)制器或功放使用

●面板輕觸開關(guān)控制，具有LED電平顯示、音量顯示等功能

●FM、AUX、MIC面板選擇切換，采用專業(yè)音頻切換芯片

●82.5~108MHz全頻段解調(diào)，音頻頻率步進(jìn)0.1MHz連續(xù)可調(diào)

●具有SCA獨(dú)立輸出，RS-232接口，用于傳輸數(shù)字信號(hào)(如LED屏)

●SCA副載波控制信號(hào)解調(diào)，準(zhǔn)確穩(wěn)定，誤碼率低(SCA型具有)

●采用19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，2U高度，鋁合金拉絲面板，外觀精美

●內(nèi)置1W監(jiān)聽喇叭，監(jiān)聽音量可單調(diào)，方便本地音頻或收音監(jiān)聽

　　技術(shù)指標(biāo)


項(xiàng)  目 技術(shù)參數(shù) 項(xiàng) 目 技術(shù)參數(shù)
頻率范圍 82.5-108MHz，連續(xù)可調(diào) 選擇性 400KHz時(shí)＞60dB
頻率準(zhǔn)確度 1.5×10-6MHz 射頻輸入端子 公制F頭，75歐
工作電平 40-50dBµ 音頻輸出端子 不平衡RCA單聲道1組1.0V(可調(diào))
信噪比 55dB 供電方式 交流220V±15%
諧波失真(1KHz) 1% 電源控制功率 ≤500W
頻率響應(yīng) 80Hz-10KHz(±1.5dB) RS-232輸出 定義詳見說明書
立體聲分離度 40dB 監(jiān)聽喇叭功率 1W

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3.5、FM4310多功能調(diào)頻收擴(kuò)機(jī)

功能特點(diǎn)

  FM4310調(diào)頻收擴(kuò)機(jī)采用PLL微電腦控制頻率合成鎖相環(huán)技術(shù)，結(jié)合PHILIPS最新解調(diào)IC，具有頻率穩(wěn)定度高，音頻指標(biāo)佳、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。具有載波控制型和SCA數(shù)字編碼可尋址型，支持遠(yuǎn)程軟件開關(guān)機(jī)管理控制。輕觸式面板控制，具有FM、LINE、MIC三種輸入選擇，雙聲道LED柱狀電平動(dòng)態(tài)顯示，可用于村廣播室調(diào)頻廣播信號(hào)接收放大，直接驅(qū)動(dòng)高音喇叭�！馪LL鎖相技術(shù)，82.5-108MHz全自動(dòng)電調(diào)諧、手動(dòng)自動(dòng)搜索●LED數(shù)字頻率，音量、ID地址顯示，柱狀電平動(dòng)態(tài)顯示●輕觸式面板按鍵開關(guān)，LED狀態(tài)顯示，操作方便，人性化設(shè)計(jì)●具有遠(yuǎn)程上級(jí)廣播優(yōu)先功能，遠(yuǎn)程鎖定交互地操作●定阻、定壓多模式輸出，適合匹配定壓定阻音箱式高音喇叭

　　技術(shù)指標(biāo)

項(xiàng)  目 技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)  目 技術(shù)參數(shù)
輸出阻抗 4-16歐姆/70V/110V 定壓 頻率范圍 82.5-108 MHz，頻率合成
額定輸出功率 50W/100W/150W（RMS，8Ω） 頻率準(zhǔn)確度 1.5×10-6＜1KHZ
頻率響應(yīng) 50Hz-15KHz FM輸入電平 35dBμ-60dBμ/75歐姆
射頻輸入端子 公制F頭,75歐 線路輸入 47K/0dBm
供電方式 交流220V±15% 話筒輸入 600歐姆

四、安裝調(diào)試的技術(shù)要點(diǎn)

  目前，國內(nèi)外調(diào)頻發(fā)射機(jī)廠家生產(chǎn)的調(diào)頻發(fā)射機(jī)（調(diào)頻激勵(lì)器）都具有SCA副信道接口（如：RVR、北廣、成廣、眾傳、凱騰四方、清華吉兆等），這種情況下，廣播電臺(tái)現(xiàn)有的發(fā)射機(jī)不需要做任何改造，就可以實(shí)現(xiàn)SCA信號(hào)的傳輸。具體連接框圖如下：

圖7

  安裝調(diào)試關(guān)鍵技術(shù)：SCA信號(hào)送入激勵(lì)器后，調(diào)制度不能大于總頻偏的10%。SCA調(diào)制度過大后，就會(huì)干擾到主信道的音頻信號(hào)，導(dǎo)致音頻信號(hào)劣化；SCA調(diào)制度過小，會(huì)導(dǎo)致SCA解碼誤碼率高。所以在調(diào)試中一定要注意調(diào)制度的調(diào)試。

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五、工程實(shí)例

  河北省承德縣廣播電視局于2009年5月恢復(fù)了調(diào)頻廣播，在恢復(fù)調(diào)頻廣播的同時(shí)，在縣城主要干道、廣場安裝了調(diào)頻音柱，定點(diǎn)定時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)縣城的廣播。具體實(shí)施方法如下：

  承德縣人民廣播電臺(tái)的前身是承德縣廣播站，1988年11月8日正式建臺(tái)，在縣城南山和大黑山設(shè)立兩個(gè)轉(zhuǎn)播發(fā)射點(diǎn)，發(fā)射頻率為98.5兆赫�？h城南山信號(hào)主要覆蓋縣城周圍及南部鄉(xiāng)村，大黑山信號(hào)主要覆蓋全縣中北部鄉(xiāng)村，以及承德市區(qū)、圍場、豐寧和隆化等部分地區(qū)。

  1992年，承德縣廣播電視局開始籌建有線電視網(wǎng)絡(luò)，1994年成立有線電視臺(tái)，2002年，因多種因素的制約導(dǎo)致廣播電臺(tái)節(jié)目停播。2007年8月，承德縣局著手恢復(fù)電臺(tái)播出工作，重新申請并得到批準(zhǔn)使用頻率為調(diào)頻91.3兆赫和92.8兆赫。2009年4月24日開始正式開播，全天播出時(shí)間為15小時(shí)30分鐘。早上6點(diǎn)30分開始播音，晚上10點(diǎn)結(jié)束。除轉(zhuǎn)播中央、省、市廣播電臺(tái)新聞節(jié)目外，還主要開辦本縣新聞節(jié)目、社會(huì)新聞節(jié)目、資訊節(jié)目和聽眾熱線直播節(jié)目。充分利用電話平臺(tái)、短信平臺(tái)和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，與聽眾實(shí)現(xiàn)互動(dòng)溝通。

  此次在無線調(diào)頻廣播信號(hào)開通的同時(shí)，承德縣廣電局向北京恒星科通科技發(fā)展有限公司購買了40只FM75-25W調(diào)頻音柱，安裝在縣城主要干道和廣場。每天早、中、晚定時(shí)開啟調(diào)頻音柱，廣播信號(hào)覆蓋全縣，使久違的廣播聲音又回到百姓的身邊，大大提高城區(qū)百姓的文化生活水平，受到群眾的熱烈歡迎與好評(píng)。

  承德縣人民廣播電臺(tái)將充分發(fā)揮無線電波優(yōu)勢和特點(diǎn)，計(jì)劃下一步通過無線傳輸方式，要將全縣每個(gè)行政村都安裝調(diào)頻收擴(kuò)機(jī)、高音喇叭，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村廣播“村村響”，將黨和政府的聲音傳送到千家萬戶。同時(shí)還要逐步應(yīng)用高科技手段，從單一的音頻媒體向多媒體靠攏，通過多媒體送進(jìn)電視機(jī)，將來還要通過互聯(lián)網(wǎng)送到計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)全方位的宣傳，打造承德縣的主流、強(qiáng)勢媒體，為縣委縣政府和人民群眾服務(wù)。

六、結(jié)束語

  利用現(xiàn)有調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)來實(shí)現(xiàn)可尋址城市廣播、農(nóng)村廣播，是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)廣播覆蓋的一種最佳方案。采用無線廣播，既不需要繁瑣的布線，也不需要專門派人進(jìn)行線路維護(hù)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)可尋址廣播。在發(fā)生緊急情況后，可以實(shí)現(xiàn)緊急疏散、緊急指揮等功能，并且不需要二次投資。在原有調(diào)頻發(fā)射機(jī)的的基礎(chǔ)上就可以實(shí)現(xiàn)緊急廣播信號(hào)的傳輸。所以，利用現(xiàn)有調(diào)頻發(fā)射機(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)展是農(nóng)村廣播覆蓋的首選方案。

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