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浅谈调频发射机实现无线可寻址广播方案
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: T) Y. Y3 C3 b: I, z一、引言
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随着我国“和谐社会建设”与广播电视“村村通”工程的推进，调频广播经过几十年的发展，基本每个县都建设了调频广播电台，实现了本区域的广播信号覆盖。但是农民拥有的收音机数量很少，真正的广播信号入户和收听率是很低的。农村广播在上世纪六七十年代曾经有很好的网络基础和管理机构，基本上是户户都有小喇叭，乡乡都有“放大站”。但是后来随着电视的普及，广播逐渐淡出了我们的视野。从历史上来讲，广播在农村有着良好的群众基础，即使在信息高度发达的当今社会，也有很大的需求。目前我国有些地方又在逐步恢复农村广播，作为新农村建设和“村村通”工程的考核内容。 U1 }$ {# M- o3 ~3 q! H6 u a
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在当前的技术条件下，采用何种方法能够实现农村广播的恢复，是摆在政府和广播电视主管部门面前的一个难题：是重新架设铁丝网，还是利用现有的有线电视网络、电话网络、无线调频网络来实现农村广播的覆盖？下面就以北京恒星科通科技发展有限公司的SCA无线调频广播系统为实例，对怎样利用现有无线调频广播系统来实现农村广播，做出简要分析。' \- |( W( x& b7 T
+ A* M2 s7 |7 X9 T! g二、调频副信道（SCA）可寻址技术简介 : P# v! h& m5 l/ a8 b5 y: `
8 C& Y) A/ |: \" @6 e( c无线调频广播是将广播信号采用FM调制的方法，将音频信号调制到87---108MHz的调频载波上面去，通过调频发射机、发射天线将广播信号转换成无线电信号，进行无线传输，在接收端，采用调频收音机或专用调频接收设备收听的一种广播方法。, j0 J' W% U3 f4 F z
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SCA可寻址控制技术利用调频广播基带中的SCA副信道(我国所采用的是67KHz作为附加信道的副载波)，将寻址信息采用FSK数字调制方式来实现广播寻址功能，即把寻址信息通过调频方式以一定的频偏(对立体声广播而言，调制的最大频偏为调频广播总频偏的10％)调制到主载波(即调频广播频率)上，随同广播信号一同发送出去。SCA可寻址系统控制发送部分原理框图如下图所示，接收则为发送的逆变换。2 M6 D& K( Z2 C& F8 B
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- X( W7 X5 h" B图1
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三、系统的工作原理与主要设备介绍 3 r0 S( @' P+ C) ~; {
3 }( p: P! ^% b" @) Z1、工作流程：寻址信息是通过计算机串口（RS-232）输出数字信号，这个数字流是受智能广播主控软件控制的。计算机RS-232串口和HX-2500SCA数字编码器相连接，数字编码器将寻址信号采用FSK数字调制技术，调制到的67KHz载波上，67KHz载波作为调频广播副载波信号，送入发射机与音频信号一起调制，经发射机功放放大、发射到空间传播。
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- b, Z7 o7 m& e5 E$ j/ I7 _% j接收端在接收到射频载波后，解调电路会自动解调出SCA信号、立体声音频信号，音频信号经放大后驱动喇叭，SCA信号送入解码电路与执行继电器执行开关机指令，从而实现可寻址功能。
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0 ]/ l! @/ [2 _2、系统组成：系统主要由HX-6000主控软件、HX-2500SCA副信道编码器、FM70调频音柱、FM4210调频接收控制器、、FM4310调频收扩机等设备组成，下面对每个设备的功能及技术参数做以详细介绍。
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; V5 ~* i3 Q$ v; ~3、主要设备简介
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' S v' p: z! G/ g( _+ C) ^4 k3.1、系统主要由HX-6000主控软件
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图2
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HX-6000数字多路智能广播系统软件是北京恒星科通科技发展有限公司自主研发的，具有自主知识产权的新一代智能广播软件。自主开发播放引擎，一台电脑可同时输出1-6路音频广播节目，并可点对点寻址控制，该软件已取得《计算机软件著作权登记证书》
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" B' a7 b: f6 r: \3 f: N图3
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0 ?+ v& [- S- m* P; Q: }4 N# x) x该软件具有终端地址和接收频道初始化，远程控制终端频率和音量。任意分区编组，寻址控制功能，多路播放，紧急广播，外部设备定时开关，电源定时开关，数据库备份还原、自动执行播放任务、自动开关机等多种功能，是具有国内先进水平的数字音频播放软件。
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该软件可广播应用于学校外语教学、音乐打铃、教务管理、校园广播等校务与教务管理活动，也可应用于农村广播、旅游景区、工矿企业、部队、机关、小区等场所的背景音乐自动播放。" }' o: l& t# `* T* j. {8 l
$ f( p8 D! e2 W" ?9 j$ Z/ u系统硬件要求：586以上电脑，32M以上内存- r. Z1 r7 m% K+ e
/ G" O) r0 _5 e) l& t操作系统要求：Windows95/98/2000/NT/XP或更高版本
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3.2、HX-2500SCA副信道编码器1 Q- a& G" w! ?2 V
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图4* Z3 c2 M9 e& R( k6 @. I- o- Q# V
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% p9 h0 v( Z" l功能特点& R# b1 F& l& f4 v
+ \3 U- }/ ` k2 b( A# uHX-2500SCA副信道数字编码器是智能调频系统的控制与数据编码变换、传输的关键处理设备。它利用频移键控（FSK）方式将数字量的控制信号改变为模拟载波，混入调频广播的SCA副信道传输，控制信号不单独占用频点，节约了频率资源。本编码调制器采用DDS技术进行直接调频，具有频谱干净，频率准确无漂移，占用带宽小的特点，保证了接收端的低误码。传输通道透明，即可用与本公司的智能调频系统，也可单独用于中低速数据传输，主要特点如下：5 M' g* _# H( r
2 X" p! ?6 }- ~1 B支持RS-485和RS-232两种控制方式输入；
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8 ]( j4 G# d; v# X' j' l数据通信速率可达2400bit/s；$ P7 X6 u" k5 m0 |3 m
2 \- f: \2 i6 e5 }信号数字处理严格，波形相位精确无误码；) l0 y. Z6 N+ F$ T; ?6 T
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4阶有源滤波器，确保对声音信道无干扰8 r) z: F* A2 c
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信号传输半径基本等同于广播覆盖范围；
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' \5 C& l2 ^( Z8 q1 j0 t! W. {7 X 技术指标
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( c( ?- o# }$ |$ y: T6 m) N. c项目 技术参数 项目 技术参数
3 b0 I! f- W# b R数据调制方式 FSK 载波输出幅度 0-3VPP连续可调
' U- P, s4 p1 K! v; a; r载波工作频率 67K/70KHZ 输出阻抗 600欧姆，Unbalanced U# X& v' V+ F; _
载波工作带宽 12KHZ@2.4KBPS 工作环境条件 -20～+65℃ ' O! X& g, v) r6 y% R/ h3 F
带外残留 <45DB 工作电压 AC220V/50Hz 6 g0 ~- ~5 U; Z
调制数据速率 2400bit 功率 <5W
8 K% L/ r1 b! p& u8 T$ d数据接口 RS232,RS485 安装 1U机柜 ; \5 L& p; j; ~6 ~2 |6 f. E
2 Q b9 c9 k9 c f3 j3.3、FM75调频音柱 , e" Z b$ N) d9 \
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功能特点
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2 F4 ]5 l9 k! iFM75室外调频音柱是专业调频广播接收设备，集调频接收、功放、音箱为一体的广播设备，采用铝合金一体化结构，外观美观大方，室外防雨设计，接收电路采用SMT贴片工艺，PHILIPS专业设备I2C。独特的SCA防插播设计，在无载波发射信号或受到无线干扰时，自动关机。支持HX-6000软件远程遥控开关机，自动定点定时播音，最多可支持2040个独立ID编码，支持在线地址修改。是农村广播、景区广播、校园广播首选设备。可根据用户要求定制成载波控制型、SCA防插播型，点对点可寻址型，也可定制为双点频优先切换。
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●结构模块化设计，便于维修●PLL数字频率合成，频率精确，绝无频漂●可寻址控制或载波自动开关机控制●音质优美动听，音量可单独调整●超低能耗设计，待机电流小●室外防水、防腐蚀设计，适合灯杆、墙壁悬挂安装●适合有线闭路传输，也可订制成无线接收! `1 D, I2 r7 B
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3 V. j% N8 E( Y图5
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+ B1 P) h; H1 z! d4 Y' C$ k项 目 技 术 参 数 项 目 技 术 参 数 2 E# h0 H; V/ { j3 T( j
型 号 室外型FM75 静噪开启电平 30dBu Y/ {8 k Q$ R4 \$ M: b3 U
频 率 用户指定82.5-108MHZ,单点频接收 额定输出功率 10W/25W/35W/50W & F8 B& B9 P4 Q
频 率 长期稳定度15PPm 供电方式 220V±20%/60V±10%
$ r7 [6 Q9 G! n) y" c5 i+ _$ @频率准确度 -30°C～+60°C＜1KHz 功能及结构 铝合金一体化结构 : V1 n' I& }& k) f' u" q( n
额定输入电平 （FM）35±5dBu 外形尺寸 40×200×350
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3.4、FM4210调频接收控制器
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图6
! `0 {2 h4 P% a# \, W3 g, E8 m' \0 h, P& ]+ \ N6 U
, W; g) @: U0 b9 A5 x功能特点% {0 b7 K& F7 M8 p6 v- ]
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FM4210调频接收控制器是调频智能广播系统终端控制设备，采用微电脑控制频率合成锁相PLL技术、PHILIPS最新I2C，具有频率稳定度高、音频指标高、操作方便等优点。能够将FM信号解调成标准的音频信号，同时可实现本地CD、卡座音频输入、MIC本地扩声等功能，同时具有一组220V交流受控电源输出，用于管理音频功放等外部设备的开关机。可广泛用于农村广播、校园调频广播、商场、超市等调频信号解调，也可用于广播电台机房监听使用。
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2 Y- p0 u3 M" {9 {2 a. ^8 }●载波电平自动开关机或SCA远程可寻址开关机6 Z6 I. Q4 d! c( ?6 ], d# o0 y
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●输出电源自动控制功能，供调制器或功放使用
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2 H' E9 H! E2 }) N% R, v●面板轻触开关控制，具有LED电平显示、音量显示等功能1 H( [: A$ Y5 m2 h
1 A. D2 N- |% u+ X●FM、AUX、MIC面板选择切换，采用专业音频切换芯片% K1 {! Z; s: {( u$ g4 l
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●82.5~108MHz全频段解调，音频频率步进0.1MHz连续可调
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9 J* g$ a$ g( E6 P●具有SCA独立输出，RS-232接口，用于传输数字信号(如LED屏)" U) p; w- o% ]# S, ?1 |
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●SCA副载波控制信号解调，准确稳定，误码率低(SCA型具有)
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_6 R+ V T9 H" b' w8 n●采用19英寸标准机箱，2U高度，铝合金拉丝面板，外观精美/ n& p E. M( [/ f
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●内置1W监听喇叭，监听音量可单调，方便本地音频或收音监听. t: s9 o1 F, X1 U8 C$ K
/ g8 \9 U' T: F2 f 技术指标 * b! }- ~. h) }9 i
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/ u6 R6 e) _/ U* U& h( A项 目 技术参数 项 目 技术参数 8 i2 ~. T$ j: @
频率范围 82.5-108MHz，连续可调 选择性 400KHz时＞60dB
$ V) B8 b3 K" G+ R. D0 _) M8 P( X频率准确度 1.5×10-6MHz 射频输入端子 公制F头，75欧
6 j4 ?6 y) q9 n, Y工作电平 40-50dBμ 音频输出端子 不平衡RCA单声道1组1.0V(可调)
& p" r B+ G$ S v1 M$ V$ C信噪比 55dB 供电方式 交流220V±15% ; I4 I& c8 h1 N/ y: b: w# f& O
谐波失真(1KHz) 1% 电源控制功率 ≤500W + O# f( m( L$ j$ D
频率响应 80Hz-10KHz(±1.5dB) RS-232输出 定义详见说明书
% C0 x. Q0 B2 N! t' ^8 z立体声分离度 40dB 监听喇叭功率 1W
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6 q5 R i% C" Q+ m3.5、FM4310多功能调频收扩机 : M4 \* _4 J9 n) |. b- r
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功能特点
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FM4310调频收扩机采用PLL微电脑控制频率合成锁相环技术，结合PHILIPS最新解调IC，具有频率稳定度高，音频指标佳、操作方便等优点。具有载波控制型和SCA数字编码可寻址型，支持远程软件开关机管理控制。轻触式面板控制，具有FM、LINE、MIC三种输入选择，双声道LED柱状电平动态显示，可用于村广播室调频广播信号接收放大，直接驱动高音喇叭。●PLL锁相技术，82.5-108MHz全自动电调谐、手动自动搜索●LED数字频率，音量、ID地址显示，柱状电平动态显示●轻触式面板按键开关，LED状态显示，操作方便，人性化设计●具有远程上级广播优先功能，远程锁定交互地操作●定阻、定压多模式输出，适合匹配定压定阻音箱式高音喇叭
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技术指标1 Z; Y1 Y! M/ q. E* t
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项 目 技术参数 项 目 技术参数 . k7 C) m* E0 }
输出阻抗 4-16欧姆/70V/110V 定压 频率范围 82.5-108 MHz，频率合成
* ~* }8 r: c0 l3 y额定输出功率 50W/100W/150W（RMS，8Ω） 频率准确度 1.5×10-6＜1KHZ
9 Y& P% n1 q4 u& C频率响应 50Hz-15KHz FM输入电平 35dBμ-60dBμ/75欧姆
; F: ]. H) O2 Q9 j B射频输入端子 公制F头,75欧 线路输入 47K/0dBm 9 m' L; ^! T, Q
供电方式 交流220V±15% 话筒输入 600欧姆
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1 w7 c4 U/ ]0 Z& d* S四、安装调试的技术要点
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# W8 N3 E; d. S! ~# O! t目前，国内外调频发射机厂家生产的调频发射机（调频激励器）都具有SCA副信道接口（如：RVR、北广、成广、众传、凯腾四方、清华吉兆等），这种情况下，广播电台现有的发射机不需要做任何改造，就可以实现SCA信号的传输。具体连接框图如下：8 G# U8 m+ D# X& t, d8 r9 o$ l6 s
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7 H0 B, A! O. V% v( Y图7( z+ L, m0 z1 Q/ x- ]
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安装调试关键技术：SCA信号送入激励器后，调制度不能大于总频偏的10%。SCA调制度过大后，就会干扰到主信道的音频信号，导致音频信号劣化；SCA调制度过小，会导致SCA解码误码率高。所以在调试中一定要注意调制度的调试。1 h+ D) U7 {& R# m9 U$ a% a
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五、工程实例
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河北省承德县广播电视局于2009年5月恢复了调频广播，在恢复调频广播的同时，在县城主要干道、广场安装了调频音柱，定点定时实现对县城的广播。具体实施方法如下：. n. }7 \1 B* T7 M! N) y
% L. Q" @' d! g& N* A% P$ A承德县人民广播电台的前身是承德县广播站，1988年11月8日正式建台，在县城南山和大黑山设立两个转播发射点，发射频率为98.5兆赫。县城南山信号主要覆盖县城周围及南部乡村，大黑山信号主要覆盖全县中北部乡村，以及承德市区、围场、丰宁和隆化等部分地区。6 S/ h; j1 L; Z! M7 Y- E+ F
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1992年，承德县广播电视局开始筹建有线电视网络，1994年成立有线电视台，2002年，因多种因素的制约导致广播电台节目停播。2007年8月，承德县局着手恢复电台播出工作，重新申请并得到批准使用频率为调频91.3兆赫和92.8兆赫。2009年4月24日开始正式开播，全天播出时间为15小时30分钟。早上6点30分开始播音，晚上10点结束。除转播中央、省、市广播电台新闻节目外，还主要开办本县新闻节目、社会新闻节目、资讯节目和听众热线直播节目。充分利用电话平台、短信平台和互联网平台，与听众实现互动沟通。
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. {3 @# |/ ~ D+ K" e7 Y此次在无线调频广播信号开通的同时，承德县广电局向北京恒星科通科技发展有限公司购买了40只FM75-25W调频音柱，安装在县城主要干道和广场。每天早、中、晚定时开启调频音柱，广播信号覆盖全县，使久违的广播声音又回到百姓的身边，大大提高城区百姓的文化生活水平，受到群众的热烈欢迎与好评。9 z- c" y0 U' J3 x6 G5 w/ ~
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承德县人民广播电台将充分发挥无线电波优势和特点，计划下一步通过无线传输方式，要将全县每个行政村都安装调频收扩机、高音喇叭，实现农村广播“村村响”，将党和政府的声音传送到千家万户。同时还要逐步应用高科技手段，从单一的音频媒体向多媒体靠拢，通过多媒体送进电视机，将来还要通过互联网送到计算机，实现全方位的宣传，打造承德县的主流、强势媒体，为县委县政府和人民群众服务。' T( [; X8 p( A, F$ q
! @! h" H4 n" c2 U& O# X六、结束语
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2 ]. }- Z: y! m5 \* v9 ^6 }利用现有调频广播发射机来实现可寻址城市广播、农村广播，是当前实现广播覆盖的一种最佳方案。采用无线广播，既不需要繁琐的布线，也不需要专门派人进行线路维护，同时可以实现点对点可寻址广播。在发生紧急情况后，可以实现紧急疏散、紧急指挥等功能，并且不需要二次投资。在原有调频发射机的的基础上就可以实现紧急广播信号的传输。所以，利用现有调频发射机为基础进行扩展是农村广播覆盖的首选方案。* j. v3 e( i! X o1 m; @! e; ^6 u
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发表于 2006-4-5 09:45:00
