模拟调幅发射机的DRM改造

摘　要：笔者阐述模拟调幅发射机数字化改造的关键技术，及DRM具体实现原理，也给出相关模数播出的外场收测数据。

关键词：DRM； COFDM； 数字化改造

1 模拟调幅数字化改造的必要性
     AM广播作为第一代广播技术，一直被世界各国作为主要的信息传播的技术手段之一。AM广播由盛至衰的重要原因是其技术模式已不适应现代条件下人们对广播服务的需求。AM广播的数字化，可以使声音质量得到明显的改善，从而吸引更多听众。此外，数字化后，可以通过传输附加数据，例如电台名称和替换频率，可使接收机的操作变得简单容易。从频率资源的利用来看，30MHz以下的广播波段有其特有的性能，他能实现远距离和大范围的覆盖。是实现地区性、全国性及国际性广播覆盖的最好手段之一，而且它的良好的快速移动接收特性是其它数字传播媒体所不能相比的。
2 模拟调幅发射机DRM改造数学原理
DRM是基于现有中短波数字广播的系统规范标准，在单频道9KHZ(10KHZ)或者双频道18KHZ（20KHZ）的现有中短波广播带宽内实现数字调制。我们对PDM发射机的改造是由PC组成的发端平台产生DRM基带信号，然后经过对DRM基带信号分离的幅度和相位信息进行第二次调制。DRM基带符号可表示为：

3 PDM机的DRM改造
3.1 PDM 机改造的基本原理
中波模拟发射机采用幅度调制方式发射，而DRM的数字基带信号必须经过变换，进行幅相分离才能在现有发射机上进行传输发射，对于国内大量的PDM和DAM（数字式）调制方式的中波发射机，其末级功率放大采用桥式丁类非线性放大，要保持这样的高效率放大调制形式，减少对发射机的改动，必须首先分离出DRM基带信号的幅度和相位信息，幅度信息经低频通路处理，相位信息经高频通路，最后在末级进行混频放大形成幅相包络波。
图1为PDM发射机改造成DRM发射机的简单流程图。

3.2 PC发端平台
PC发端平台是基于DRM规范标准，WINDOWS2000操作系统软件平台支持下的通用PC组成的应用系统。内嵌各功能模块的软件代码，分为编码复用模块、信道编码模块和OFDM生成模块，输出DRM基带信号。
发端平台的系统结构如图2所示

3.3 接口适配卡
发射机接口适配卡是DRM发端平台与发射机间完成信号转换和电路匹配的接口电路，可适用于与不同调幅制式发射机的配接。
3.4 对PDM  3KW机发射机端的改造
本次对一部上海明珠广播电视科技有限公司产TS－03C的PDM调幅发射机进行DRM改造实验，频率为1008KHZ，功率3KW。本频率为实验频率，试验的目的是为了验证DRM改造后的实验机在满足压制条件下的播出效果。（1）PDM低通解调器的带宽应该至少扩展到调幅音频带宽5KHZ的7到8倍约35KHZ以上，才能形成良好的包络形状和肩距。在实际测试中TS-03C发射机的PDM解调中的低通滤波器上限频率均能达到40KHZ的要求，因此，不用对其进行通带扩展。（2）将原发射机的高频激励器换成直接数字频率合成器（DDS）。DDS接收I／Q数字信号，产生等幅调相的高频载波信号，这一信号经中间放大器发大后，经过功率放大器均分给4个调制功放盒，对与这一信号，要求电压应在5VP-P,输出阻抗为75Ω。（3）将原有的调制推动器改成能接收I／Q数字信号的PDM形成电路。PDM形成电路读取I／Q数字信号后进行幅度运算转换，将此幅度信号与72KHZ的三角波信号进行比较，形成PDM脉宽信号后，输出至调制功放盒，直接驱动末级功放模块，进行调制放大。对于本单元电路输出脉冲幅度要求≧13V。在本次试验中，我们采用了中国传媒大学提供的D/A转换及PDM形成电路小盒替代原有的调制推动小盒，很好的满足了试验的要求。（4）对于包络信号和载波信号的末级调制同步问题，由接口适配卡提供一个FIFO存储器来对其中一路信号进行延时，而延时量由PC发端平台提供一个控制信号来控制，可由PC端软件界面输入延时量来调整。
4 发射机DRM改造后进行外场测试
4.1 测试数据
我们在福州地区市区中心范围和近郊四个方向开展外场测试试验，在对抗干扰条件下进行同机同频率（频率1008KHZ  3KW的 PDM发射机）模拟调幅播出和DRM数字播出。以下是测试的部分数据
表1：数模播出接收效果测试

注:  (1) 3KW模拟方式播出下的接收主观评价分值（括号内数值，满5分）(2)数字播出方式下软件解码的信噪比SNR（dB），大于16dB就能流畅收听。
4.2 收测的结果分析
（1）DRM发射功率仅需要模拟发射功率的三分之一就能达到原来模拟发射的覆盖范围，且数字接收解码音质清晰流畅。（2）在本地场强覆盖范围内，远地开机下用模拟接收机收听本频道内近似“白噪声”，也就是DRM发射功率仅用了原模拟实验发射功率的五分之一,即0.6KW已能有效压制。（3）对AM信号造成影响的高山、大的钢筋混凝土建筑物，对DRM信号依旧产生同样影响，如何作改善还需作进一步的探索。
4.3 结论
（1）现有的传统高效率的调幅发射机可以通过数字化改造，以较小的成本实现DRM 广播的播出。（2）在保持相同覆盖的情况下，由于数字传输本身具有的特性，DRM发射机比模拟AM发射机的功率可降低到1／2～1／4以上，即降低6～8DB。（3）DRM广播能够显著提高AM波段声音广播的质量，在保持现有带宽9kHz或10kHz的情况下，利用音频数据压缩技术和DSP(数字处理)技术，可达到调频FM广播的质量，如果带宽加倍，可达到CD质量水平。
5 结束语
DRM技术作为AM广播数字化改造的载体，可以克服现有模拟AM广播传输信号不稳定、声音质量差和抗干扰能力弱等弱点，可以令传统AM广播的内涵与特点得到充分的扩展，具备应对其它领域挑战的能力。本文通过介绍利用自身条件，对现有PDM～3kW中波发射机进行改造，发射出DRM信号，进行DRM广播的试验情况，希望能对相类似情况中波发射台利用自身条件实行DRM试验和探索起到抛砖引玉的作用。希望随着对DRM 广播试验的深入开展，在不断的探索改进中,DRM 技术将日臻完善和发展。
参考文献
张丕灶，等. 全固态脉宽调制中波发射机. 厦门大学出版社，2005（9）.