专利名称：调频同步广播网发射机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种调频广播系统，特别涉及一种调频广播网发射机。
调频广播具有抗干扰能力强，信号保真度高的特点，因此调频广播越来越成为商用广播的主要方式。由于调频广播工作在超短波频段上，即，88-108MHz频段，陆地广播距离受到限制，因此目前的调频广播模式均采用分地区分波段的广播模式，但由于邻近地区的同频干扰问题，各地区可利用的调频波段十分有限。随着广播事业的发展和广大听众日益增长的收听需求，建立调频同步广播网，以节约频率资源、提高在有限的调频波段内的频率资源的利用率、便于广播听众在不同地区收听相同的广播节目特别是流动中的收听群体的收听、以及节省建设调频广播网的投资，已经成为急需解决的问题。
本实用新型的目的是提供一种调频同步广播网发射机，通过使各个发射机的载波频率同步于一个公共信号源以实现各个发射机载波频率的一致性，和通过对音频信号的延时以实现已调波相位一致性，从而实现调频广播的无缝覆盖。
本实用新型的调频同步广播网发射机包括一个立体声编码装置；一个由调制器、频率综合器、压控振荡器和射频激励器组成的调制激励装置；以及功率放大器和天馈线，其特征在于还包括一个由视频处理单元和基准信号产生单元组成的同步处理装置，其中视频处理单元对接收的电视信号进行处理，选出连续的行同步脉冲，视频处理单元的输出端与基准信号产生单元的输入端连接，基准信号产生单元根据所述的选出的行同步脉冲锁定其压控振荡器的振荡频率，以产生基准频率，该基准频率经输出端送给调制激励装置的频率综合单元，该基准信号产生单元通过对该基准频率的分频处理分别获得立体声编码单元所需的导频和副信道广播的载频；和一个延时校正装置，其输出端与立体声编码单元输入端连接，它对输入的音频信号进行延时处理。
本实用新型的基准频率为3.2MHz。
本实用新型以电视信号作为同步源，各发射机的载频和都与它同步，使各发射机的频率相对误差小于1×10-9，从而满足了调频同步广播的载波频率一致性要求。另一方面，根据对相干区的检测结果设置对音频信号(即调制信号)的延时参数，从而满足了调频同步广播的已调波相位一致性要求。通过两年来的试验，业已证明本实用新型具有投资省，简单、易行的优点。
以下结合附图详细说明本实用新型。
图1是同步广播覆盖网的示意图；图2本实用新型的调频同步广播网发射机的方框图；图3和图4是本实用新型的同步处理装置和立体声编码器的电路图；图5本实用新型的时延校正单元的电路图。
参见图1，同步广播覆盖网使用若干个载波频率相同的发射机，并将各个发射机的服务区作相邻的布局，来实现调频广播的无缝覆盖。这里仅用两台发射机作为实例，其中A、B两点设发射机1和2，当两台发射机的输出功率、天线高度和增益都相同时，两台发射机在A、B之中点C产生的场强相等。a、b两点是两台发射机的场强相差3-5db(对于调频广播而言，由于调频接收机的捕捉效应，大于此值接收机会自动的选择强信号进行接收，在低于此值的区域接收机将同时接收两个或多个电台发送的节目，不可避免的出现相干问题)的区域，称为相干区。
实现同步广播主要的任务就是将相干区内由两列或多列电波的干涉现象引起的对收听效果的损伤降低到一个可接受的程度。
根据经过近两年的实验和研究结果表明，为了实现调频同步广播必须解决三个方面的技术要素，这就是1.在相邻覆盖区的各个发射机的载波频率的一致性，用相对频率差来表达(各发射机的载波频率差必须小于1×10-9)；2.各个发射机在相干区的已调波的相位的一致性，用相对延时差来表达(其延时差对于单声道广播要小于10μS，对于立体声广播要小于5μS)；3.频偏的一致性，用相对的偏差值来表达要小于±2.5％。
此外，为提高同步网的覆盖效果，使得覆盖网的场强更加均匀，同步覆盖网中以采用中小功率的发射机为主。根据试验的结论，其有效发射功率宜控制在500W以下为好，功率过大将会扩大相干区的范围，对服务质量不利。
为了实现同步广播，本实用新型所使用的发射机的基本方框图如附图2所示。整机由同步处理装置(由视频处理单元和基准信号产生单元组成)、延时校正装置、立体声编码装置、调制激励装置(由调制器、频率综合器、压控振荡器和射频激励器组成)、功率放大器和天线组成。其中，立体声编码装置、调制激励装置、功率放大器和天馈线均属于现有调频广播发射机的部件。
本实用新型的同步处理装置实现了载波频率的一致性要求。实现载波频率的一致可以有各种方式，例如采用高精度的频率源(精度在1×10-8以上并辅以定时的频率校正)，但要达到相邻各台发射机的相对频差小于1×10-9所需的投资也相应的较高。从调频广播对于载频精度的要求来看，它的要求还是相对较低的，大体上在1×10-6的量级。因此采用将发射机的载频同步于同一个振荡源，只要这个源的精度达到1×10-6的要求，就可以实现各相邻发射机的载频差小于1×10-9的要求。根据标准彩色电视标准，其彩色副载频的精度要求是高于1×10-6，因此以电视作为同步源，使发射机的载频和它同步，是可以满足调频同步广播的要求的。从我国的实际出发，充分利用我国的卫星电视和有线电视的普及发展，以及中央和各省的广播节目均已通过卫星和电视节目一起向全国或全省进行传送的现实，用中央或各省电视台的电视信号作为基准源，同时转播广播节目是一个投资省，简单、易行，可以不受外部影响的基本方法(例如流行的GPS由于受控于美国军方)。也考虑可采用其他各种单频频率源如原子频标、GPS等等。根据以上的构想，为使同步网中的各个发射机均同步于同一个电视信号中的同步信号，在各个发射机的同步信号产生部分，通过专门设置的选通电路，选出连续的行同步脉冲，用于锁定压控振荡器，在鉴相电路中对由于传输过程中出现的相位抖动的平滑处理，将快速的抖动转变为缓慢的起伏，由此达到使各发射机所产生的3.2Mhz基准频率，能够稳定的跟踪电视同步信号频率的变化，从而达到各发射机的相对误差小于1×10-9的目的。由3.2Mhz的输出采用分频技术分别获得供立体声编码所需的导频(19KHz)和副信道广播的载频(38KHz)，以保证立体声广播所需的导频和副信道载频的的一致性(此功能由附图中的同步处理和基准信号产生两部分实现)。
本实用新型的时延校正装置实现了已调波相位一致性要求。为了实现在相干区各台的已调波的相位的一致，通过对调制的音频信号(节目信号或数据)进行延时处理来实现。此功能由图2中的延时校正装置实现。延时校正采用微秒为单位进行校正，在总体设计中考虑到能够适应各级(中央、省市、县和地区广播电台的使用要求)总延时量应达10毫秒(相当于最大的距离为3000公里)。各发射机延时量的设置，需根据在安装设备之前对覆盖范围进行总体规划设计时进行统一的安排，通过确定各发射机的设置地点、节目信号的传输方法和路由的长短，以整个覆盖网中的某个发射机为基准进行设置(设备安装之前进行).并参照在相干区的实际测量结果，进行精确的设置和调整(按照节目信号传输方式不同，如通过卫星收转或者通过电缆，微波进行，均需采取不同的测量和计算方法)。
延时校正电路通过可编程逻辑器件控制存储器的写入和读出的间隔时间来实现延时处理。当音频信号是模拟信号时，需先将模拟信号通过模数变换，写入到存储器，然后由数模变换为模拟信号输出.当音频信号采用数字传输方式时，可以相应的省却输入端的模数变换。
频偏一致性是通过提高调制器的稳定度进行校正。为避免在设备安装和运行中由于人为的调整从而破坏一致性，因此整机设备按照高可靠、免维护、傻瓜型的基本要求进行设计，除了在系统调试中由专业人员按照要求进行校正之外，设备面板上除了留有必要的指示设备运行状态的仪表之外，没有任何可以调整的手段。
功率放大采用常规的宽带功放。功率等级为100W。
发射天线为减少由于多径传输的影响，采用了专门设计的垂直极化天线，具有结构简单，增益高的特点，其增益可以达到4-7db。
下面结合图3、图4和图5详细说明本实用新型的同步处理装置、立体声编码装置和时延校正装置的电路结构和工作原理。
同步处理装置包括视频处理单元和基准信号产生单元。
视频处理的目的是为了得到纯净的行同步信号。参见图3，电视信号先经晶体管G1、G2、G3构成的同步分离电路得到复合同步信号，再由U2B、U3B(SN74LS74)、U9、U10(LS390)组成的选通电路选出行同步脉冲作为锁相参考。选通电路是一个60μs的闸门，它是对1μs脉冲进行计数获得，目的是去掉场同步期间及其后的均衡脉冲等半行频脉冲。
3.2MHz的频率基准由16MHz VCO五分频产生。U7的输出除以5后经U9缓冲输出，送往调制激励装置的频率综合器。
压控晶振由晶体管G4～G7、16MHz晶体和变容管D2组成。晶体管G4和电阻R28、R18、R19组成的网络提供温度补赏，目的是提高锁相环的可靠性，适应大的温度变化范围。
鉴相器由U3A(LS74)构成。低通滤波器由低温漂运算放大器(OP07)U11担任，环路时间常数选择保证了跟信号相位起伏相适应。
基准产生单元还包括图4的7.6MHzVCO，它由图3中16MHz经40分频后得到的400KHz锁定。40分频器由LS390、U12A、U13A组成。图4中U1A为微分器，U2B为鉴相器(LS74)、LS390(U4)和U6的电路组成19分频器。7.6MHz200分频后可导出38KHz和19KHz供立体声编码器使用(图4的U1、U2、G1、G2、G3、U7、U10)。电阻R18、电容C19、C20、C21、电感L2构成38KHz滤波器，电阻R20、、电容C23、电感L3构成19KHz滤波器，以得到正弦输出。之间的相位关系可由电位器W3和电容C20精确调整。
立体声编码装置主要由单片立体声编码器U8(1404)组成，其特点是38KHz的副载频和19KHz导频全部外接，而它们之间的相位关系可由电位器W3和电容C20精确调整。单声道或立体声的切换由模拟开关U11(4053)控制19KHz导频和38KHz副载频的通断。复合信号MPX经U8、U9(LF353)变为平衡输出。电阻R22、R23、和电容C23、C37、组成两路50μs预加重网络。在此之前接入巴特沃斯滤波器TLC14，带宽约15KHz，以滤除干扰。
时延校正装置(图5)由单片可编程逻辑器件U1(MACH231)、存储器U2(6264)和模数U3(320AD58)、数模变换器U4(5614)构成，用运算放大器和分离期间组成输入和输出接口。
时延量由两个8位位码开关来选择和控制。
时钟频率为24MHz，分辨率为1μs，最大时延量可大10ms，要求时延量×3得到十进制数，换算为16进制后按1和0的顺序拨动位码开关即可。
其基本原理是由可编程逻辑期间控制存储器的写入和读出的时间间隔来完成可变延时，而24MHz的始终足以满足1μs的分辨率，而最大时间延时则由存储器的容量来决定。
如上所述，本实用新型的基本原理是用相对的频率差，代替绝对频率差的概念；用分别调整各发射机输入音频的延时量，达到已调波相位的相对相位的一致；通过提高各个发射机的调制器的稳定度，使各个发射机的频偏相对偏差尽可能的一致。
权利要求1一种调频同步广播网发射机，包括一个立体声编码装置；一个由调制器、频率综合器、压控振荡器和射频激励器组成的调制激励装置；以及功率放大器和天馈线，其特征在于还包括一个由视频处理单元和基准信号产生单元组成的同步处理装置，其中视频处理单元对接收的电视信号进行处理，选出连续的行同步脉冲，视频处理单元的输出端与基准信号产生单元的输入端连接，基准信号产生单元根据所选出的行同步脉冲锁定其压控振荡器的振荡频率，以产生基准频率，该基准频率经输出端送给调制激励装置的频率综合单元，该基准信号产生单元通过对该基准频率的分频处理分别获得立体声编码单元所需的导频和副信道广播的载频；一个延时校正装置，其输出端与立体声编码单元输入端连接，它对输入的音频信号进行延时处理；和一个延时校正装置，对输入的音频信号进行延时处理。
2根据权利要求1所述的发射机，其特征在于所述的基准频率为3.2MHz。
专利摘要本实用新型涉及一种调频同步广播网发射机,包括:一个立体声编码装置;一个由调制器、频率综合器、压控振荡器和射频激励器组成的调制激励装置;功率放大器和天线;同步处理装置;和延时校正装置。其中,同步处理装置从电视信号中选出的行同步脉冲,据此产生基准频率,从而满足各相邻发射机的载频差小于1×10
文档编号H04H1/00GK2406421SQ00205360
公开日2000年11月15日 申请日期2000年3月15日 优先权日2000年3月15日
发明者何根生, 李之平, 范荣美, 李琚门 申请人:杭州众力传输设备有限公司, 青岛市广播电视科学研究所