專利名稱：調頻同步廣播網發射系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種調頻廣播系統，特別涉及一種調頻廣播網發射系統。
調頻廣播具有抗干擾能力強，信號保真度高的特點，因此調頻廣播越來越成為商用廣播的主要方式。由于調頻廣播工作在超短波頻段上，即，88-108MHz頻段，陸地廣播距離受到限制，因此目前的調頻廣播模式均采用分地區分波段的廣播模式，但由于鄰近地區的同頻干擾問題，各地區可利用的調頻波段十分有限。隨著廣播事業的發展和廣大聽眾日益增長的收聽需求，建立調頻同步廣播網，以節約頻率資源、提高在有限的調頻波段內的頻率資源的利用率、便于廣播聽眾在不同地區收聽相同的廣播節目特別是流動中的收聽群體的收聽、以及節省建設調頻廣播網的投資，已經成為急需解決的問題。
本發明的目的是提供一種調頻同步廣播網發射系統，通過使用若干個載波頻率相同的發射機，并將各個發射機的服務區作相鄰的布局，實現調頻廣播的無縫覆蓋。
本發明的調頻同步廣播網發射系統包括多個調頻同步廣播發射機，每個調頻同步廣播發射機包括一個立體聲編碼裝置；一個由調制器、頻率綜合器、壓控振蕩器和射頻激勵器組成的調制激勵裝置；以及功率放大器和天線，其特征在于還包括一個由視頻處理單元和基準信號產生單元組成的同步處理裝置，其中視頻處理單元對接收的電視信號進行處理，選出連續的行同步脈沖并送給基準信號產生單元，該選出的行同步脈沖鎖定基準信號產生單元的壓控振蕩器的振蕩頻率，基準產生電路的鑒相電路對傳輸過程中出現的相位抖動進行平滑處理，將快速的抖動轉變為緩慢的起伏，從而產生基準頻率并送給調制激勵裝置的頻率綜合單元，基準信號產生單元還通過對該基準頻率的分頻分別獲得立體聲編碼單元所需的導頻和副信道廣播的載頻；一個延時校正裝置，對輸入的音頻信號進行延時處理。
本發明的基準頻率為3.2MHz。
本發明以電視信號作為同步源，各發射機的載頻和都與它同步，使各發射機的頻率相對誤差小于1×10-9，從而滿足了調頻同步廣播的載波頻率一致性要求。另一方面，根據對相干區的檢測結果設置對音頻信號(即調制信號)的延時參數，從而滿足了調頻同步廣播的已調波相位一致性要求。通過兩年來的試驗，業已證明本發明具有投資省，簡單、易行的優點。
下面結合附圖詳細說明本發明。
圖1是本發明的同步覆蓋網的示意圖；圖2是本發明的調頻同步廣播發射機的方框圖；圖3和圖4是本發明的同步處理裝置和立體聲編碼器的電路圖；圖5本發明的時延校正單元的電路圖。
參見圖1，本發明通過使用若干個載波頻率相同的發射機，并將各個發射機的服務區作相鄰的布局，來實現調頻廣播的無縫覆蓋。這里僅用兩臺發射機作為實例。其中A、B兩點設發射機1和2，當兩臺發射機的輸出功率、天線高度和增益都相同時，兩臺發射機在A、B之中點C產生的場強相等。a、b兩點是兩臺發射機的場強相差3-5db(對于調頻廣播而言，由于調頻接收機的捕捉效應，大于此值接收機會自動的選擇強信號進行接收，在低于此值的區域接收機將同時接收兩個或多個電臺發送的節目，不可避免的出現相干問題)的區域，稱為相干區。
實現同步廣播主要的任務就是將相干區內由兩列或多列電波的干涉現象引起的對收聽效果的損傷降低到一個可接受的程度。
根據經過近兩年的實驗和研究結果表明，為了實現調頻同步廣播必須解決三個方面的技術要素，這就是1．在相鄰覆蓋區的各個發射機的載波頻率的一致性，用相對頻率差來表達(各發射機的載波頻率差必須小于1×10-9)；2．各個發射機在相干區的已調波的相位的一致性，用相對延時差來表達(其延時差對于單聲道廣播要小于10μS，對于立體聲廣播要小于5μS)；3．頻偏的一致性，用相對的偏差值來表達(要小于±2.5％)。
此外，為提高同步網的覆蓋效果，使得覆蓋網的場強更加均勻，同步覆蓋網中以采用中小功率的發射機為主。根據試驗的結論，其有效發射功率宜控制在500W以下為好，功率過大將會擴大相干區的范圍，對服務質量不利。
為了實現同步廣播，本發明所使用的發射機的基本方框圖如附圖2所示。整機由同步處理裝置(由視頻處理單元和基準信號產生兩部分實現)、延時校正裝置、立體聲編碼裝置、調制激勵裝置(由調制器、頻率綜合器、壓控振蕩器和射頻激勵器組成)、功率放大器和天饋線組成。其中，立體聲編碼裝置、調制激勵裝置、功率放大器和天線均屬于現有調頻廣播發射機的部件。
本發明的同步處理裝置實現了載波頻率的一致性要求。實現載波頻率的一致可以有各種方式，例如采用高精度的頻率源(精度在1×10-8以上并輔以定時的頻率校正)，但要達到相鄰各臺發射機的相對頻差小于1×10-9所需的投資也相應的較高。從調頻廣播對于載頻精度的要求來看，它的要求還是相對較低的，大體上在1×10-6的量級。因此采用將發射機的載頻同步于同一個振蕩源，只要這個源的精度達到1×10-6的要求，就可以實現各相鄰發射機的載頻差小于1×10-9的要求。根據標準彩色電視標準，其彩色副載頻的精度要求是高于1×10-6，因此以電視作為同步源，使發射機的載頻和它同步，是可以滿足調頻同步廣播的要求的。從我國的實際出發，充分利用我國的衛星電視和有線電視的普及發展，以及中央和各省的廣播節目均已通過衛星和電視節目一起向全國或全省進行傳送的現實，用中央或各省電視臺的電視信號作為基準源，同時轉播廣播節目是一個投資省，簡單、易行，可以不受外部影響的基本方法(例如流行的GPS由于受控于美國軍方)。也考慮可采用其他各種單頻頻率源如原子頻標、GPS等等。根據以上的構想，為使同步網中的各個發射機均同步于同一個電視信號中的同步信號，在各個發射機的同步信號產生裝置，通過專門設置的選通電路，選出連續的行同步脈沖，用于鎖定壓控振蕩器，在鑒相電路中對由于傳輸過程中出現的相位抖動的平滑處理，將快速的抖動轉變為緩慢的起伏，由此達到使各發射機所產生的3.2Mhz基準頻率，能夠穩定的跟蹤電視同步信號頻率的變化，從而達到各發射機的相對誤差小于1×10-9的目的。由3.2Mhz的輸出采用分頻技術分別獲得供立體聲編碼所需的導頻(19KHz)和副信道廣播的載頻(38KHz)，以保證立體聲廣播所需的導頻和副信道載頻的的一致性(此功能由附圖中的同步處理單元和基準信號產生單元分實現)。
本發明的時延校正裝置實現了已調波相位一致性要求。為了實現在相干區各臺的已調波的相位的一致，通過對調制的音頻信號(節目信號或數據)進行延時處理來實現。此功能由圖2中的延時校正裝置實現。延時校正采用微秒為單位進行校正，在總體設計中考慮到能夠適應各級(中央、省市、縣和地區廣播電臺的使用要求)總延時量應達10毫秒(相當于最大的距離為3000公里)。各發射機延時量的設置，需根據在安裝設備之前對覆蓋范圍進行總體規劃設計時進行統一的安排，通過確定各發射機的設置地點、節目信號的傳輸方法和路由的長短，以整個覆蓋網中的某個發射機為基準進行設置(設備安裝之前進行)．并參照在相干區的實際測量結果，進行精確的設置和調整(按照節目信號傳輸方式不同，如通過衛星收轉或者通過電纜，微波進行，均需采取不同的測量和計算方法)。
延時校正電路通過可編程邏輯器件控制存儲器的寫入和讀出的間隔時間來實現延時處理。當音頻信號是模擬信號時，需先將模擬信號通過模數變換，寫入到存儲器，然后由數模變換為模擬信號輸出。當音頻信號采用數字傳輸方式時，可以相應的省卻輸入端的模數變換。
頻偏一致性是通過提高調制器的穩定度進行校正。為避免在設備安裝和運行中由于人為的調整從而破壞一致性，因此整機設備按照高可靠、免維護、傻瓜型的基本要求進行設計，除了在系統調試中由專業人員按照要求進行校正之外，設備面板上除了留有必要的指示設備運行狀態的儀表之外，沒有任何可以調整的手段。
功率放大采用常規的寬帶功放。功率等級為100W。
發射天線為減少由于多徑傳輸的影響，采用了專門設計的垂直極化天線，具有結構簡單，增益高的特點，其增益可以達到4-7db。
下面結合圖3、圖4和圖5詳細說明本發明的同步處理裝置、立體聲編碼裝置和時延校正裝置的電路結構和工作原理。
同步處理裝置包括視頻處理單元和基準信號產生單元。
視頻處理的目的是為了得到純凈的行同步信號。參見圖3，電視信號先經晶體管G1、G2、G3構成的同步分離電路得到復合同步信號，再由U2B、U3B(SN74LS74)、U9、U10(LS390)組成的選通電路選出行同步脈沖作為鎖相參考。選通電路是一個60μs的閘門，它是對1μs脈沖進行計數獲得，目的是去掉場同步期間及其后的均衡脈沖等半行頻脈沖。
3.2MHz的頻率基準由16MHz VCO五分頻產生。U7的輸出除以5后經U9緩沖輸出，送往調制激勵裝置的頻率綜合器。
壓控晶振由晶體管G4～G7、16MHz晶體和變容管D2組成。晶體管G4和電阻R28、R18、R19組成的網絡提供溫度補賞，目的是提高鎖相環的可靠性，適應大的溫度變化范圍。
鑒相器由U3A(LS74)構成。低通濾波器由低溫漂運算放大器(OP07)U11擔任，環路時間常數選擇保證了跟信號相位起伏相適應。
基準產生部分還包括圖4的7.6MHzVCO，它由圖3中16MHz經40分頻后得到的400KHz鎖定。40分頻器由LS390、U12A、U13A組成。圖4中U1A為微分器，U2B為鑒相器(LS74)、LS390(U4)和U6的電路組成19分頻器。7.6MHz200分頻后可導出38KHz和19KHz供立體聲編碼器使用(圖4的U1、U2、G1、G2、G3、U7、U10)。電阻R18、電容C19、C20、C21、電感L2構成38KHz濾波器，電阻R20、電容C23、電感L3構成19KHz濾波器，以得到正弦輸出。之間的相位關系可由電位器W3和電容C20精確調整。
立體聲編碼裝置主要由單片立體聲編碼器U8(1404)組成，其特點是38KHz的副載頻和19KHz導頻全部外接，而它們之間的相位關系可由電位器W3和電容C20精確調整。單聲道或立體聲的切換由模擬開關U11(4053)控制19KHz導頻和38KHz副載頻的通斷。復合信號MPX經U8、U9(LF353)變為平衡輸出。電阻R22、R23、和電容C23、C37、組成兩路50μs預加重網絡。在此之前接入巴特沃斯濾波器TLC14，帶寬約15KHz，以濾除干擾。
時延校正裝置(圖5)由單片可編程邏輯器件U1(MACH231)、存儲器U2(6264)和模數U3(320AD58)、數模變換器U4(5614)構成，用運算放大器和分離期間組成輸入和輸出接口。
時延量由兩個8位位碼開關來選擇和控制。
時鐘頻率為24MHz，分辨率為1μs，最大時延量可大10ms，要求時延量×3得到十進制數，換算為16進制后按1和0的順序撥動位碼開關即可。
其基本原理是由可編程邏輯期間控制存儲器的寫入和讀出的時間間隔來完成可變延時，而24MHz的始終足以滿足1μs的分辨率，而最大時間延時則由存儲器的容量來決定。
如上所述，本發明的基本原理是用相對的頻率差，代替絕對頻率差的概念；用分別調整各發射機輸入音頻的延時量，達到已調波相位的相對相位的一致；通過提高各個發射機的調制器的穩定性度，使各個發射機的頻偏相對偏差盡可能的一致。
權利要求
1一種調頻同步廣播網發射系統包括多個調頻同步廣播發射機，每個調頻同步廣播發射機包括一個立體聲編碼裝置；一個由調制器、頻率綜合器、壓控振蕩器和射頻激勵器組成的調制激勵裝置；以及功率放大器和天線，其特征在于還包括一個由視頻處理單元和基準信號產生單元組成的同步處理裝置，其中視頻處理單元對接收的電視信號進行處理，選出連續的行同步脈沖并送給基準信號產生單元，該選出的行同步脈沖鎖定基準信號產生單元的壓控振蕩器的振蕩頻率，基準產生電路的鑒相電路對傳輸過程中出現的相位抖動進行平滑處理，將快速的抖動轉變為緩慢的起伏，從而產生基準頻率并送給調制激勵裝置的頻率綜合單元，基準信號產生單元還通過對該基準頻率的分頻處理分別獲得立體聲編碼單元所需的導頻和副信道廣播的載頻；和一個延時校正裝置，對輸入的音頻信號進行延時處理。
2根據權利要求1所述的系統，其特征在于所述的基準頻率為3.2MHz。
全文摘要
本發明涉及一種具有多個調頻同步廣播發射機的調頻同步廣播網發射系統,每個調頻同步廣播發射機包括:一個立體聲編碼裝置;一個由調制器、頻率綜合器、壓控振蕩器和射頻激勵器組成的調制激勵裝置;功率放大器和天饋線;同步處理裝置;和延時校正裝置。基準信號產生單元。其中同步處理裝置從電視信號中選出的行同步脈沖,據此產生基準頻率從而滿足各相鄰發射機的載頻差小于1×10
文檔編號H04H20/48GK1313680SQ0010348
公開日2001年9月19日 申請日期2000年3月15日 優先權日2000年3月15日
發明者何根生, 李之平, 范榮美, 李琚門 申請人:杭州眾力傳輸設備有限公司, 青島市廣播電視科學研究所