数字AM广播发射系统关键技术和前景

广东省广播电视技术中心 刘 裕

随着互联网的普及和移动通讯的快速发展，人们从最初通过单一的广播获取信息的方式已经发展成通过电视、互联网、5G移动通信等多种方式，对广播行业的发展产生深刻影响；在互联网、移动通信等技术还没有被推广和普及的时期，AM广播通过发射机向广大听众传递信息，承担了传递信息、丰富人们生活的重任；但随着互联网、移动通信等传播技术的不断发展，作为我国广播行业发展最早、覆盖范围最广的AM广播，已经产生深刻影响。如今，5G时代的到来，进一步助推了新媒体的发展，也给广电传统媒体带来了前所未有的冲击；为了更好适应新时代，AM广播技术也需要不断的发展和创新。本文介绍了数字AM广播的发展历程，分析了数字AM广播发射系统的发展状况，对数字AM广播发射系统关键技术的发展前景进行探讨。

AM广播是人类最早通过无线发射机和收音机向听众传送声音信息的，诞生至今，已经历了二百多年的历史，AM广播覆盖了中国大部分的群众，是国家宣传党中央的政策方针，团结全国各族人民的重要渠道；AM广播信号在广阔的农村和较远的山区传输效果比较好，是广大群众取得外界新闻的重要渠道和载体。AM广播的发展，对维护空中电波秩序，保证AM广播高质量播出，进一步提高其覆盖效果，向人民群众提供高质量的广播服务，具有重要的、不可替代的作用。

国家标准规定：中波广播的载波频段范围在531-1602kHz之间，即波长为564.97-187.27m。中波广播的最小载波频率间隔规定为9kHz；它拥有天波和地波两种传播方式，是我国国内广播信号传输的重要技术手段；如今，互联网和移动通信高速发展的情况下，数字化、智能化已成为未来新的发展方向，AM广播作为传统媒介的代表，必须要重视做好AM广播关键技术的发展和研究等相关工作，进一步与智能化的互联网发展趋势相匹配。因此，结合现阶段AM广播发射系统运行情况，对数字AM广播发射系统关键技术和前景进行探讨，对AM广播技术的发展和创新具有重要的意义。

1 数字AM广播的发展历程

中波广播发展至今，主要经历了3个阶段：第1个阶段，最早期是电子管中波发射机，主要采用发射机的末级直接进行栅极调幅技术，因为早期发射机的占地面积比较大、发射效率比较低下，而且音质也比较差，传输必须耗费的资源相对比较高，所以，早期的AM广播技术很难得到大力宣传和广泛使用；第2个阶段，到了20世纪70年代至80年代，发展成晶体管与陶瓷管发射机，AM广播发射机采用末级自动屏调和屏帘同调技术，提高了发射机的效率和广播质量，发射机的体积、发射频率和音质都得到了有效改善和提升；第3个阶段，进入20世纪的90年代，晶体管的制造成本下降和技术的不断提高，研发出了大功率半导体器件，AM广播逐渐朝着数字化的方向发展，随着相关技术的不断研发和推广，使AM广播发射机的效率大幅度提高，广播质量显著提高。

图1 数字AM广播发射系统方框图

2 数字AM广播发射系统（图1）的基本组成

2.1 射频功率系统(RF系统)

射频功率系统(RF系统)主要由激励信号源、功率合成器和扩大器3个部分组成；在射频功率系统(RF系统)中，功率合成器主要负责射频信号的合成，前置驱动可以使载频信号被进一步放大，调配网路和带通滤波器等组成的发射机调谐网络，可以微调偏离阻抗的天馈线系统；带通网络的作用是滤波和阻抗匹配，滤除音频通带外的不需要频谱部分，光滑处理成典型的调幅信号，最后完成射频功率A/D（数模）转换。

2.2 音频处理系统

音频处理系统主要由音频处理板、A/D（模数）转换板、调制编码板3个重要部分组成，音频处理板包含音频输入电路、部分发射机功率电平控制电路和音频工作补偿电路，可对广播发射系统发射的音频信号进行控制，保障音频输出质量，并提高输出速度；A/D转换板是将音频处理器送来的“音频+直流”信号变换为分散的数字音频信号；调制编码板的重要作用是控制和转化二进制编码的音频信号，调制编码板接受12位数字音频信号，经编码驱动后形成功放模块的开关信号，采取这种方式控制功放的开关能有效地降低发射系统的音频失真，维持功放模块的稳定工作。

2.3 监测系统

监测系统，主要负责系统监控和自动警报。开/关机控制逻辑对高压电源模块进行控制，并且生成对应的控制信号，控制发射机的各个部分工作状态；监控系统处于广播发射系统的内部，对发射系统实施强有力的保护，故障处理电路对发射系统各个部分进行反馈和控制，如果出现异常情况会立即发出报警信号，确保整个系统安全地、高效地运转。

2.4 控制系统

控制系统，主要是数字广播发射系统拥有一个智能控制模块，采用了计算机、互联网、人工智能等技术将射频功率系统、音频处理系统、供电、监测等系统等相关系统进行智能互联，从而对整个广播发射系统进行自动、智能化管理，提高发射系统运行的稳定性和实现智能控制。

3 数字AM广播发射系统的三大关键技术

3.1 浮动载波技术

发挥调幅广播发射机覆盖强、收听效果好的优势，进一步降低能耗问题，适应国家的低碳环保要求，对发射机的输出功率有非常重要作用的是调制模块的音频和直流参数，直流对输出的载波功率有较大影响，如果载波电平出现的数值不大的情况，会出现“负峰平头”现象，可以采用负峰检测器进行优化，输出的载波电平可以得到有效控制。

3.2 循环调制技术

循环调制技术使射频中的各个功放单元能够高效循环运行，有效降低各个功放模块的温度，进一步提高工作效率，设备的使用周期延长；该技术的广泛应用，还可以智能检测功放单元中存在的故障问题，将故障功放单元自动替补和退出，保证发射机在有个别功放单个单元发生故障时，输出的功率不变、调幅度不变、三大指标不变，能够长期保持安全稳定运行。

3.3 智能控制技术

智能控制技术的控制系统采用微机智能控制，系统的重要组成部分为计算机监控器，它对整个发射机进行实时控制和管理，它用一个设置在发射机上的液晶显示屏，通过按钮对发射机实行本地控制；通过调制解调器，可以实现远程对发射机的显示和控制，实现智能化控制；液晶显示屏可以动态直观地显示发射机现行的工作状态；控制系统可以将控制板采集到的入射功率、反射功率、功放电压、天线零位、滤波器零位和发射机各个部分的工作状态进行时实监视；依托互联网，应用信息技术、智能化、自动化等新技术，实现“有人值守，无人值班”的模式。

4 数字AM广播发射系统分析

4.1 数字AM广播发射系统亮点

AM广播数字化是未来发展的方向。首先，数字AM广播发射技术提高了输出信号的稳定性和工作效率；通过数字AM发射系统关键技术，转换了音频信号和射频输出信号，输出的信号经过了数字化变换，优化了处理后的音频质量；其次，数字AM广播抗干扰性能很强；此外，智能监控系统监控着发射机系统各个部分实时运行状况，监测到故障情况会发出警报信号提醒，系统的可靠性也得到进一步提升；最后，数字AM发射系统更换一个适配器后，容易实现数字化升级，改造为DRM数字广播发射机（如图2所示），更加节能环保，经济效益得到了明显的提升，符合低碳环保发展趋势。

图2 数字AM发射系统更换适配器，升级改造为DRM数字广播发射机

4.2 数字AM发射系统现状

数字AM发射系统虽然具有明显的优势，但应对互联网和移动通信的强大攻势，数字AM发射系统必然受到严峻的挑战；随着信息互联的多样化发展，广大群众已经不再只通过简单的收音机广播和外界联系，就算是郊区、边疆等偏远地区，互联网和移动通信也得到快速发展和布局，数字AM发射系统以后应对的重要问题是市场规模缩小和用户的大量流失；此外，和5G、AI等新的智能技术比较，传统AM广播已经经过了长期的发展，对数字AM广播新技术的学习和资金的投入还需进一步加大。分析各种情况，近段时间以来AM广播的发展仍然面临严峻挑战，为了走出发展困境，数字AM广播能继续在媒体行业中立于不败之地，需要从政策、人才、资金等多方面支持。

5 数字AM发射系统的发展前景

数字AM广播发射系统通过不断的发展和实践，获得了不错的成绩，优化了传统AM广播发射系统，发射机的播出效果和工作效率等方面得到很大的提升；随着技术的不断发展，数字AM发射系统朝着高度集成化、模块化、智能化方向发展，将发射机更多关键参数、数据采集到LED显示屏和计算机控制系统上，实现全方位实时智能监测。例如，加拿大Nautel公司设计的100kW全固态数字AM发射机，整机只需4个25kW的功放模块，而且实现了热插拔替换功放模块的功能，当功放模块出现故障，在不关机的状态下就可以更换功放模块。数字AM发射系统智能化管理具有很好的发展前景，创新的智能技术和更好的音质效果，将会迎来新的发展机遇。

5G时代已经到来，面对激烈的市场竞争，对传统AM广播的发展造成了一定冲击；随着科学技术不断发展，AM广播的数字化发展是未来发展方向，数字AM广播发射系统有效解决传统AM广播遇到的问题，音频传输效率和发射机工作稳定性得到进一步提升；新时代的数字AM广播发射系统，应不断向多元化、模块化、智能化的方向创新，结合人工智能技术，不断加大人才和资金投入，推动发射技术高质量发展，不断取得新突破。