校园FM调频立体声广播电台的设计

摘 要本论文设计了一种校园FM调频立体声广播解决方案，文中首先阐述了FM 调频工作原理，然后针对调频 广播中存在的频偏、功率发射小和单声道广播等不足方面，系统的设计了校园型 调频广播电台调频发射机电路、发射天线阻抗匹配与安装要求、校园内喇叭布局等方面的工程。关键词: 调频广播; 发射; 性能; 系统Design of Campus FM Broadcasting SystemAbstractFM radio system on campus as an electro-chemical means of teaching and academic facilities, discussed the campus-based FM radio station FM transmitter design machine design, impedance matching transmission antennas, the transmitting antenna installation requirements, the layout of the campus and so speaker works Design and implementation of the relevant issues through engineering test to verify that the campus-based FM radio system engineering design is reasonable.Keywords: FM broadcasting system; transmission; property; system目 录1. 引言 .11.1 项目背景 .11.1.1 调频立体声及特点 .11.1.2 调频基本原理 .21.2 研究意义 .21.2.1 商用广播与校园广播的区别 .31.2.2 建设校园 fm 立体声广播电台的意义 .32. 电台的需求分析 .32.1 功能需求 .32.1.1 收听用户的主要功能要求 .32.1.2 电台管理的主要功能要求 .32.2 性能需求 .42.2.1 尽量使用 7087MHz 调频载波传输广播信号 .42.2.2 保证频率稳定，尽量避免频率漂移 .42.2.3 尽量建议学校选用无线广播选用大功率的发射机 .43. 校园背景简介及规划方案 .43.1 学院基本情况简介 .53.2 对系统的建设目标规划方案 .53.3 系统设计原则 .54. 总体方案设计 .64.1 调频发射机框图 .64.2 调频发射机电路图 .65. 发射机原理电路图分析 .85.1 BH1417 锁相环调频立体声发射电路分析 .85.1.1 BH1417 的原理特性 .85.1.2 音频输入端的限幅电路 .95.1.3 中级低通滤波器 .95.1.4 末级 FM 发射电路 .95.1.5 频率控制表 .105.2 功率放大电路 .116. 校园型调频广播发射天线与辅助设备基本要求 .126.1 发射天线的基本特征 .126.2 实现调频发射系统的阻抗匹配 .126.3 传输线与发射天线的阻抗匹配 .136.4 调频发射系统有关辅助设备 .137. 校园广播喇叭布局 .148. 调频发射系统的安装与测试 .158.1 调频广播台台址的选择 .158.2 天线安装与发射系统测试 .169. 结束语 .16致谢 .16参考文献 .17- -11. 引言校园调频广播系统是小功率无线调频广播电台播发系统构成的开路无线电广播, 具有效果好、成本低、使用便捷和维修方便等 显著的特点, 作为校园教育电视台和校园有线广播站在教育与教学方面的补充和完善, 特别在多频道外语教学广播方面显示出的独特优越性, 正为越来越多的院校所采用。校园小功率无线调频广播系统由发射和接收两部分组成, 发射与接收的性能优劣决定着调频广播的收听效果。1.1 项目背景调频广播是以调频方式进行音频信号传输的，调频波的载波随着音频调制信号的变化而在载波中心频率（未调制以前的中心频率）两边变化，每秒钟的频偏变化次数和音频信号的调制频率一致，如音频信号的频率为 1KHZ，则载波的频偏变化次数也为每秒 1K 次。频偏的大小是随音 频信号的振幅大小而定。调频广播是高频振荡频率随音频信号幅度而变化的广播技术。抗干扰力强，失真小，设备利用率高，但所占频带宽 ，因此常工作于甚高 频 段。在 调频发射机中允许将最大频偏限制在 75KHZ。我国的 调频频率规定范围为 87-108MHZ。学校一般规定在 70-87MHZ 之间，一般调频收音机接收不到信号。 目前我国的调频广播发展迅速，已经取代了原来的有 线广播， 虽然电视技术发 展很快，但是它 终究取代不了广播，因为广播的灵活性，收听设备小，投资少， 见效快，是电视设备不可取代的。 有的校园为了让学生 练习英语听力，就装 设 了调频小发射机，每个学生配备无线收听设备。校园内还 可以安装大功率调频广播音箱。1.1.1 调频立体声及特点用两个传声器分别检拾左右两部分声音信号，并将左右两个声道的信号按一定方式进行编码，然后调 制在同一副载波上，再用调频的方式调制在主载波上并发送出。 这样的广播，一个电台能同时播送左右两个声道的信号，称 为调频立体声广播。由于调频(FM) 方式比调幅(AM)方式具有抗干扰能力强、信噪比高、 频带宽、音 质好、容量大等优点，所以立体声广播的主载波采用调频的方式。按照对副载波和主载波的调制方式，调频立体声广播可分为 AM-FM 和 FM-FM 方式。前者又分为导频制和极化调制制两种。但是，不论哪一种制式，都必须考虑能与单声道调频广播兼容，即调频单声道收音机可以收听调频立体声广播，调频立体声收音机也可以收听调频单声道广播(但没有立体声效果)。只有调频立体声收音机收听调频立体声广播时，才有声音的立体感。目前，国际上较为普及的立体声广播都是双声道的，而且使用最多的是采用导频制式，我国也采用这种制式。国- - 2际调频广播的标准频段规定为 87108MHz，我国、美国、欧洲一些国家就采用了这一标准频段。也有些国家不采用这一频段，如 苏联(采用 64.573MHz) 、日本(采用 7690MHz) 及西欧的一些国家 (采用 87.5104MHz) 。在导频制立体声广播中，为了实现兼容，广播 电台须先将左(L) 、右(R)两声道的信号，用矩阵电路变换成和信号(L+R) 和差信号(L-R)。和信号相当于普通单声道调频广播的信号。普通单 声道调频收音机收到这个和、差信号之后，只能解 调出和信号来，和信号已经包括了节目的全部内容，但不是立体声的，不能把左、右分离开。立体声收音机收到这个和、差信号，通过 的立体声解调器(解码器) ，将左、右信号分离开，听到的是具有立体感的节目。1.1.2 调频基本原理音频信号的改变往往是周期性的，一个最容易理解音频调制技术的范例是小提琴和揉弦，揉弦通过手指和手腕在琴弦上快速颤动，使琴弦的长度发生快速变化，从而最终影响小提琴声音的柔和度。与 “FM 无线电波”相同， “FM 合成理论”同样也有着 发音体（载 体）和调制体两个元素。 发 音体或称载波体，是实际发出声音的频率振荡器；调制体或称调制器，负责调整变化载波所产生出来的声音。载波频率、 调制体频率以及 调制数值大小，是影响 FM 合成理论的重要因素。最基本的 FMinstrument 包括两个正弦曲线振荡器，一个是稳定不变的载波频率 fc（CarrierFrequnecy）振 荡器；一个是调频（ModulationFrequency）振荡器。载波频率被加在调制振荡器的输出上。载波振荡器是一个带有 fc 频率的简单的正弦波频率，当调制器发生时 ，来自 调制振荡器的信号，即带有 fm 频率的正弦波，驱使载波振荡器的频率向上或向下变动，比如，一个 250Hz 正弦波的调制波，调制一个 1000Hz 正弦波的载 波，那么意味着载波所产生的 1000Hz 的频率，每秒要接受 250 次的影响产生的调制。制体和载波体都是有频率、振幅、波形的周期性或准周期性振荡器。因此，在频率调制过程中，我们可以发现：1.调制体的频率影响载波体的频率的速度变化。2.调制体的振幅影响载波频率的深度变化。3.调制体的波形（或音色）影响载波频率的波形变化。 4.载波体的振幅在频率调制过程中保持不变。1.2 研究意义从传播媒介的角度来看，广播之所以没有被其之后的新兴媒介代替，是因为其“作为一种与听众更 亲近的地方媒介幸存下来 ”。很大程度上在于其便利性、流动性，广播对于人没有必须 与媒体面对面的自是要求，而是让收音机来适应、 对应人们所处的各种不同情况，并越来越成为以个人为对象的媒体。- -31.2.1 商用广播与校园广播的区别与商用广播比较，校园广播电台有着明显的低成本优势。广播电台不需要专业的调音发射器件、专业话 筒音响等昂贵的设备，播出内容可以取自报纸、 书刊、互联网和校园内的新鲜事，成本底、效率高。对于受众来说，收听校园广播播出的内容更容易帮助学生学习和了解学校新闻。针对 性强，广播站便于合理播出需要的内容，对于个人来说，收听的内容少了广告的滋扰。对于盈利性来说，校园广播虽不能在资金回收方面有什么优势，但是因为在学习和教育上确实有重要意义的，尤其针对当前的大学学科的广播教育工作。1.2.2 建设校园fm立体声广播电台的意义大学广播台立足于校园，服务于师生，是校内重要的宣传阵地和文化窗口。作为校内的宣传喉舌，它在配合学校贯彻各项中心任务，弘扬校园文化， 传播校园新闻信息，丰富学生课余生活，抒发学子心声、推进校园精神文明建设等方面有其不可替代的作用。校园广播电台能够成为传媒学子的实践平台，更好地发挥校园电台的实践职能；同时又能够成为学院党委的宣传阵地，正确的宣传党的方针政策，加强学院领导与学生之间的沟通， 为学院的校 风建设做好宣传工作，以更好地发挥校园电台的宣传职能。大学生们亲切地将它称之为“ 我们的空中天使”。校园广播为莘莘学子提供了有价值的精神食粮，同时又能为进一步繁荣校园文化做出特有的贡献。2. 电台的需求分析2.1 功能需求本系统给广大同学提供了一个了解本学院的平台，并且便于及时传达校里的通知和舆论校园氛围的功能2.1.1 收听用户的主要功能要求收听者可以清晰聆听学校广播播放的新闻、音乐和英语学习广播。收听者可以用立体声收听学校广播并能享受音乐的乐趣。收听者可以在电台里面发表自己的心情故事和同学分享。- - 42.1.2 电台管理的主要功能要求增加、修改、按需编排播放信息。及时、迅速、第一时间播报新闻。2.2 性能需求2.2.1 尽量使用7087MHz调频载波传输广播信号因为 88108MHz 为公共广播频段，大部分的开路无线广播电台都选用此频段传输，其间无线资源比 较复杂且谐波较多，若用此频段传输校园广播信号，容易受到干扰甚至产生音箱自鸣现象，不能适合校园广播维护日常教学秩序要求稳定性、可靠性的实际需要。而 7087MHz 频段比较干净，无线广播信号较少，用此来传输校园广播信号稳定可靠。2.2.2 保证频率稳定，尽量避免频率漂移由于某些厂家一味追求低价位产品，不愿从技术上做些变革，造成频漂这种现象，在 电台发射中稳定性和可靠性是建设校园广播系统首要考虑的因素，一个不稳定的时响时不响、时控 时不控，或者 说是让响的 时候不响，不 让响的时候哇哇乱叫的校园广播是无法满足日常维护教学秩序要求的，所以校方在选择校园广播产品时应该多方考察、慎重选择，切勿一味追求低价位，造成使用不便。产生频率不稳定控制失灵的原因：发射和接收设备元器件电气曲线特征受温度变化产生变化，造成频率相位、幅度不稳；所选频 率受其他无线电波信号频率影响；选用控制传输通道受谐波干扰严重，或是误码率高。2.2.3 尽量建议学校选用无线广播选用大功率的发射机考虑到校园广播建设稳定性可靠性的需要，我们通过提高终端接收设备电平门限的方法，来使接收设备 不受其他较弱信号的干扰。对于无线调频耳机或收音机来说， 电平达到 25dB 左右就能够收听到无线广播 节目，如果选择频率附近有严重谐波干扰，就会听到 呜呜或吱吱的噪声，更甚还会出现串台现象。我们在对校园广播需求进行仔细研究分析，并考虑我国无线广播发展现状和方向后，决定把终端接收 设备的电平提高到 40dB 左右，以提高整个系统的抗干扰性能，确保系统能够长时间稳定运行。那么，很显然提高了终端接收设备的电平指标， 发射设备的功率也要相应的调整加大。我们通过发射机功率和终端接收电平的调整实现了对系统稳定性的大大提高和加强，确保客户 能够放心的使用产品，杜绝了控制不灵敏、音 频信号不稳定、出 现无线谐波等严 重影响使用效果的现象发生。- -53. 校园背景简介及规划方案以河南科技学院为例，分析现有区域面积合理配置广播站设施，主要分析以及对应的电路总体设计。3.1 学院基本情况简介河南科技学院是一所省属多科性本科院校。始建于 1949 年，前身是渊源于延安自然科学院生物系的北京农业大学长治分校和平原省立农业学校，历经平原农学院、百泉农业专科学校、河南职业技术师范学院等时期。 2004 年 5 月，经国家教育部批准，正式更名为河南科技学院。学院地处中原名城新乡市，总占地面积 1365 亩，校舍面积 45 万平方米。建有现代教育中心、计算机中心和完备的多媒体教学、语音教学设施；校园网联通主要教学和办公场所。图书馆 各类文献资源总量达 169 万余册，各类期刊 3600种，建有全省一流的数字图书馆。是 “全国职教师资培训重点建设基地”和“全国高职高专教育师资培训基地”。3.2 对系统的建设目标规划方案经过对众多智能广播产品的详细了解，并通过对河南科技学院自身环境和教学需要的实地考虑，草拟 校园智能广播系统的基本需求和建设目标，如下所述：在办公主楼、1#教学楼、2#教学楼、 3#-4#教学楼、 1-2 学生公寓、3-4 学生公寓、5-6 学生公寓、学生餐厅、主要道路附近、操 场周 围等处安装广播设备，使广播系统涵盖整个学院的不同角落。校园广播系统应具备背景音乐、公共广播和消防紧急广播多项功能，广播系 统根据学校需要分为不同的功能区域，能够手动或自动设置播放。系统设计应 做到“先进性、科学性、经济性、实用性” 相统一，在达到系统功能，保持系统先进 性的同时，尽量减少系 统 成本，达到与 经济性的有机结合。系 统应留有消防报警 联动紧急广播接口，可以与消防设备结合， 实现邻层报警、紧 急广播、紧急疏散的广播。3.3 系统设计原则进行系统设计时，本着“科学性、稳定性、经济性”相 统一的原则进行设计。科学性：设计时充分考虑到广播系统应用学校的复杂多样性，对大中型广播系统不仅需要日常教学秩序维护，而且应有外语听力教学、校园背景音乐播放等需求进行严格科学论证和考察。本方案所采用智能广播系统将教学管理、背景音乐、外语 听力教学等融为一体，切实符合学校对广播系 统的各种需求。- - 6稳定性：调频调制器采用微电脑锁相环技术确保频率调制稳定，无频漂；控制信号采用 SCA 副载波来 传输控制信号使控制可靠稳定，误码率接近为零；音箱接收采用晶振稳频，使接收 频率稳定，不会因温度变化致使接收频率漂移。 总之，稳定性是保证学校日常教学秩序得以正常的前提，我们采用各种先进手段确保系统能够长时间正常运行。经济性：对于建设广播项目来说，性能优越、技 术先进是首要考虑的问题， 经济性也忽略不得。我们在设计时充分考虑到这一层面，既使系统架设先进简易又不失经济可靠。广播系统和有 线电视系统干线合二为一，尽量压缩使用线路，降低施工费用，利用可利用资 源，提高系 统的性能价格比 值。4. 总体方案设计由于频率合成技术的应用, 使用于校园型的调频发射机可通过连接调节频率预置旋钮来改变调频发射机本机的载频, 并能保证调节后的频率稳定度仍在允许偏差的范围内。频率锁 相技术的应用已使载频的频偏控制在 200 Hz 的精度范围内, 目前比国家标准所要求的 3 000 Hz 的载频允许偏差要精确得多。选择具有不同音频输入接口的发射机, 可以为发射机系统中前端播出设备的选型提供方便。音频有线传输的信号是校园有线广播电台与调频无线广播电并网的重要信号源, 要考虑音频有线信号具有平衡输出与非平衡输出两种类型的需求, 选择具有相应接口的小功率调频发射机。4.1 调频发射机框图调频发射机框图如图 1 所示，该调频发射机是以 bh1417 锁相环调频立体声发射模块为核心的校园型调频发射机，具备话筒输入和线路输入多种音源的输入方式，因此信号源的取选 方式是多样的， 输入的信号 经过 bh1417 集成块内部的调制、解 码和鉴相后再经过 内部的射频放大器放大，信号输出到射频功率放大器放大后发射，并输送至校园内的喇叭设施。话筒输入 音源选择线路输入BH1417 锁相环调频立体声发射高频功率放大校园喇叭图 1 调频发射机- -74.2 调频发射机电路图图 2 是 BH1417 锁相环调频立体声发射机电路图，BH1417 是一个最简单而又实用的集成电路，它集锁 相环电路、立体声 编码电 路、 发送电路，外围加上几个几件就组成了一台高频定多频点的 HI-FI 调频立体声发送器。而且它设置了预加重电路、限幅电路及低通 滤波器，可明 显地改善音 质。其 总谐波失真达到了，立体声分离度为 ，输出电平为。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111213141516171819202122BH1417+ C171UF2200P150PC36 1O3C12352C10352+C151UFR910KR1110KR1547K2.2K4.7K 2.2KR2510020K333.3KR1647K3.3K1OK+C14 1UF+10UF+C161UFR-CHL-CH+1UF+1OUF10KVCCVCC0.47UF82P1000P102 10410333P0.047UF2200P33P (TOKO)KV-1471EL4FEM1OC+C3747UF+C3810UF+C3547UF+C39100UF2SD2142K(ROHM)IN GNDOUTGFWB3(SOSHIN)IN GNDOUTIC2 78L05RFDATA12348765SW1R14 1K10K10K10K10KVCCY?CRYSTALVCCCK3DC IND2LEDAVCCVCCQ19018 Q29018C548PFC247UFC120UFC768PFC3150PFC647C9102C847PFR147KR14 3.3KR5100KR247KR320KR447KRFL23.4T L33.4TAVCCRF OUT图 2 调频发射机电路图- - 8BH1417，该 IC 内部集立体声编码、锁相环电路、RF 放大等。BH1417 发射板板具有极高的频率稳定度，和专业电台媲美的高保真音频效果，简洁的电路，很容易就体会到自制高保真电台的乐趣。以往要达到如此效果，通常是一块频率合成 IC，一块分频 IC，一块立体声编码 IC，加上复杂的外围元件效果也不理想。BH1417 锁相环调频发射板在原基础上弥补其不足，加大发射功率很容易满足校园广播的需要。后级的射频功率放大器可将功 12W、88108MHZ 调频发射机的功率扩展至于 1015W，采用单管丙类放大及多级低通滤 波器组成，具有较高的转换效率及很强的诣波抑制能力。由于校园呈矩形结构, 可采用定向型的伽师天线来覆盖全校或需要覆盖的局部校园。5. 发射机原理电路图分析5.1 BH1417锁相环调频立体声发射电路分析5.1.1 BH1417的原理特性FM 发射电路采用稳定频率的锁相环系统。 这一部分由高频振荡器、高 频放大器及锁相环频率合成器组成。调频由变容二极管组成的高频振荡器实现，高频振荡器是锁相环的 VCO，立体声复合信号通过他直接进行调频。BH1417 的内部结构如图 3 所示。他由 5 部分组成：音频预处理电路(加重、图 3 bh1417 内部原理框图- -9限幅和低通滤波)；基频产生电路(晶振、分频)；锁相环电路(相位检测、锁频)；频率设定电路( 高低电平转换)；调频发射电路。外围电路主要有拔码开关组成的频率控制电路、压控振荡器 组成的载波产生电路、定时器连同一些耦合电容。1) 将预 加重电路、限幅 电路、低通 滤波电路(LPF)一体化，使音频信号的质量比分立元件的电路(如 BA1404、NJM2035 等) 有很大改进。2) 采用 锁相环锁频，并和调频发射电路一体化，使得发射的频率很稳定。3) 采用了 4 位拔码开关进行频率设定，可设定 14 个频点，使用很方便。5.1.2 音频输入端的限幅电路图 4 为音频输入限幅电路，BH1417 音频输入有最大电平限制，过大的输入电平会损坏芯片。在前期的 试验阶段， 输入音频电平幅 值具备不可预测性， 为了保护芯片，需对输入音频信号 进行限幅处理。限幅 电 路很简单，利用可 变电位器即可。电 路如图 4 所示，图中电容的作用是将音频信号耦合到芯片中，同时有隔直流功能。 231KRD低/VC5670.uF图 4 音频输入限幅电路 图 5 低通滤波器5.1.3 中级低通滤波器结合 BH1417 频点可知，压控振荡器的频率变化范围必须覆盖芯片的任何频点。图 5 为低通滤波器，考虑到通用元器件的精度和加工工艺水平， 这里适当放宽频段，以确保芯片能正常地 锁住频点。假定 频带为 ：80MHz120MHz。L 采用普通的磁芯可调式电感，电 感量标称值为(30 nH 60nH)；变容二极管的电容随偏置电压的变化而改变，其极限范围为(7pF 35pF)。 为了确保电路的稳定性，C2和 C3 值不能相差太大， 这 里假定 C2 取 51pF，C3 范围取为 7 pF35pF 。下面确定 C1 的值。由式(1)、式(2) 可知电感 L、电容 C3 均取最小值时，压控振荡器取得最大振荡频率，反之，取得最小频率。- - 105.1.4 末级FM发射电路Fm 发射电路如 图 6 所示，立体声信号通过 1、22 引脚 输入，配合2、3、20、21 这 几个引脚外部的阻容组合，完成立体声信号的低通 滤波、预加重和调制，调 制后的复合信号通 过 5 脚输出。 15、16、17、18 引脚输入的频率代码经过解码和鉴相后，由 7 脚输出 PLL 振荡器的控制信号 VCO。此 VCO 控制外部由分立元件组成的高频振荡电路， 产生 FM 调频的载波信号，并通过一个达林顿三极管 2SD2142 对 5 脚输出的复合立体声信号进行 FM 频率调制。 调制后的信号通过 9 脚输入到 BH1417，经过 内部的射频放大器放大后的射频信号由 11 脚输出。输出后的信号能够直接接到发射天线上进行发射，或输入到射频功率放大器进行放大后发射，以扩大发射距离。13、14 脚需要外接 7.6MHz 的晶体振荡器，提供给 BH1417 内部的鉴相、立体声信号调制等部分所需要的稳定时钟。 0.uFVCmH低图 6 fm 发射电路5.1.5 频率控制表出于成本和使用特点考虑，目前在 BH1417 上应用较多的是固定器件选择频率发射， 频率控制表如表 1 所示：表 1 频率控制表控制数据D0 D1 D2 D3频率L L L L 87.7 MHzH L L L 87.9 MHzL H L L 88.1 MHzH H L L 88.3 MHzL L H L 88.5 MHzH L H L 88.7 MHzL H H L 88.9 MHzH H H L 锁相环停止工作，输出处于高阻态- -11L L L H 106.7 MHzH L L H 106.9 MHzL H L H 107.1 MHzH H L H 107.3 MHzL L H H 107.5 MHzH L H H 107.7 MHzL H H H 107.9 MHzH H H H 锁相环停止工作，输出处于高阻态5.2 功率放大电路电路见图 8 所示，采用大功率发射管 C1972，其参数如下：175MHZ、4A、25W、功率增益8.5db、按图所示参数，电路工作中心频率约为98MHZ，输入 约 2W 的射频功率时，额定输出可达 15W。为保 88108MHZ 内的任一频点时输出达到额定值，可根据前级的中心频率对部分元件作适当调整。必要时，可减少低通波波器级 数，以增大 输出功率。 经扩 展后的功率信号由三级低通滤波器滤去高次诣波成份馈入了发射天线。 Q1902C54PF7U63RK.TAVO图 8 功率放大电路元件选择：除电解电容外，其它用高频瓷片电容器， C11、C12、C14 用高频特性好，性能稳定的可调电 容，扼流 电感 RFC1、RFC2 用成品电感器，必须注意RFC2 的电流承载能力，应选用线径较粗的带磁心的电感器。L1 L6 可用?0.8mm 的高强度漆包线制，直径约 5MM，圈数图中以 “T”为单位标明。Q1 用普通 Q9 插座，与插头配套使用。Q2 用专用 50 射频输 出接头，接解 电阻更小，更有利于阻抗匹配。功率放大管用比较常见的发射专用管 C1972，功率将会更大。 调试电路时，务必注意因电路功率大，一定要接上假负载（本人用 30 支1W、1500 高精度金属膜电阻并联制成），并且要有足够在的散热装置，正常工- - 12作时电源功率不低于 2.5A，天线阻抗严格等于 50，不能用短棒拉杆天线，否则强烈的射频回馈电流将使电路造成自身干扰，大部分射频能量无法辐到空间而消耗在功率管上，使其过热损坏；必须通过 50 发射专用同轴电览引到室外天线发射。电路能否正常工作关键在于电路的调试，整个过程都得十分小心。 调试时，只输入较小的激励功率，电源电压下降为 9V，用高频电压表（不能用普通万用表）监测假负载两端高频电压值，调节 C12、C14，L3、L4、L5、L6、使电压幅度达1520V 左右，再调节 C11、L1 使电压最大。然后逐步提高电压，每提高一次电压都反复调整 C12、C14 和 C11、L1 使输出端电压最高，注意的是电压应与射频输入激励功率同步增大，以保证调试结果的准确性。达到额定值时， 电源电压13.8V 下工作电流约 2A 左右，50 纯电阻假负载两端电压40V，射频输出功率达 15W。6. 校园型调频广播发射天线与辅助设备基本要求校园调频广播发射系统主要由发射天线、传输线发射机以及附属设备等四部分组成, 其中发射天线设计与安装的合理性直接影响着发射与接收效果。6.1 发射天线的基本特征校园调频广播系统所采用的发射天线一般选用垂直天线, 天线的极化方式由天线相对于地球表面的方位所决定。当天线与地面相垂直时, 天线发射电磁波电场强度矢量端点随时间变化的轨迹与水平面相垂直, 这种极化称之为垂直极化。处于垂直极化状态的垂直天线可以由 1/2 波长 和 1/4 波长对称振子。天线构成, 工作在串联谐振状态。因此, 天线的 Q 值与天线单位长度上的电感量 L 和电容量 C 的乘积 LC 成正比设计能够满足覆盖整个校园范围的调频广播, 其中重要的因素是发射天线地址的选取。在传输线与射天线匹配的前提下, 通常选取垂直天线加辐射条状地线棒组成的调频发射天线。垂直发射天线由一个垂直辐射体和辐射条状的地线棒组成, 垂直辐射体和辐射条状的地线棒的长度可由公式计算 l=71.3/f ( 1)其中: f 为发射频率, 单位为MHz, l 单位为 m。8 根辐 射条状的地线棒间隔相等 , 向下倾角 45。馈点的输入阻抗约为 50 。垂直天线 、辐射体相当于垂直半波 对称阵子的一个臂, 辐射条状地线棒则相当于另一个臂。同 轴电缆的线接入辐射体的下端紧固点, 同轴电缆的屏蔽层则接入辐射条状地线棒的中心紧固点。6.2 实现调频发射系统的阻抗匹配调频发射机与传输线的阻抗匹配就是发射机末极功率放大器传送给传输线最大输出功率, 这取决于传输线的输入阻抗, 而传输线的输入阻抗则取决于传输- -13线的特性阻抗 Zo、传输线长 度和驻波比等参数。当发射机末端功率放大器的输出阻抗等于传输线的输入阻抗, 传输线的输入阻抗等于或接近于传输线的特性阻抗时, 驻波比接近 11, 实际情况要求驻波比不能大于 1.51.0, 就能获得最佳输出, 达到或接近匹配状态。在调频广播频段, 要求发射机的输出阻抗与传输线的特性阻抗相匹配。目前, 连接发射机的传输线都采用特性阻抗为 50 或 70 的同轴电缆。因此, 在选用发射机时, 需要考虑发射机输出阻抗与同轴电缆特性阻抗的匹配。6.3 传输线与发射天线的阻抗匹配连接于发射机输出端的同轴电缆与天线本体的输入端相连接, 这也是实现其发射系统阻抗匹配的又一环节。通常, 天线的输出端用平行双导线连接, 作为天线的输入端阻抗, 呈现高阻抗值, 需要通过匹配网络调节电感的耦合进行阻抗变换, 才能达到两者的匹配。为使匹配网络能提供最佳匹配, 可采用将电压驻波比计这一测量仪器直接接入到发射机和同轴电缆之间的方法, 反复调整, 使驻波比接近于 11天线输入阻抗对传输线的匹配有着重要意义。当传输线和天线输入阻抗匹配时, 传输线把发射机的最大有效功率传送给天线; 当传输线和天线输入阻抗不相匹配时, 传输线将产生能量反射, 不仅降低了天线的发射功率, 而且使输出功率有一部分消耗在发射机的功率管上, 轻则减少发射功率管的寿命, 重则烧毁发射功率管。不过, 对于驻波比小于 31 的失配情况,如果传输线不太长或线损小, 同时发射机在失配状态下也能进行工作, 则可在发射机与传输线之间插入传输匹配器件作为匹配网络, 对失配状态进行补偿, 使发射机的最大有效功率即额定功率全部通过发射天线辐射出去。需要说明的是, 当传输线连接的负载处于谐振状态, 传输线的输入阻抗等于传输线的特性阻抗时, 传输线所传输的功率最小, 电压驻波比也接近于 11。但随着传输线驻波比的增大, 功率损耗亦增大。这是因为电压驻波比增大时, 传输线的平均电流和电压也增大。有效电流的增大, 使传输线电阻的损耗增大; 有效电压的增大, 增加了传输线绝缘介质的损耗。因此线长尽可能短和线径尽可能大的传输线是保证最佳功率输出的重要因素。6.4 调频发射系统有关辅助设备校园调频广播发射的前端设备主要由调音台、均衡器、录音卡座、 CD 机和校园有线广播的信号输出源等设备组成。调音台的作用是以混音为主, 保证多路输入的音频信号经过调音台的平衡和调整后, 能输出均衡的音频信号, 能对音色、音调和音量予以集中控制。播出内容以语音为主时, 应注意中频信号的提升; 播- - 14出内容以音乐为主时, 则应注意高、低频信号的提升。为此, 在设备选型时, 应选择 6 路或 8 路立体声调音台,具备高低音调节、混响处理、左右平衡处理、多路监听、输出电平显示和适合各种输入阻抗的电声设备与之配接的多路接口以及立体声双声道、非立体声单声道输出接口等功能。均衡器是对输入的各种音频信号进行音调处理的专用设备, 其作用是对原音频信号中的某点或某段频率进行调整, 使之音色、音调符合人们的需要。在设备选型时, 应选择具有手动和自动调节功能并且频段划分较细的音调均衡器。一般均衡器是以频段即按人耳听觉能力的范围 20 Hz20 kHz 来划分的, 通常在手动控制时, 频段划分越细, 调节的范围越宽, 符合人为需要就越方便。录音卡座是发射系统中声源播出的主要设备。该设备选型时, 首先要选择具有连续播放录音带节目能力的卡座式录音机, 具有正反转音带连续播放的功能,然后还要选择双卡座型的录音机, 这是实现连续播放的必要条件。如果需要连续播放的话, 可对录音带进行前期必要的编辑制作。CD 机作为音乐节目播放的优质信号源被广泛运用于校园有 线或无线广播电台中, 在调频广播进行口播时, 则是必不可少的音乐节目源。校园调频广播电台发射前端的辅助设备, 与发射机一起构成了信号发射源。在选择相关设备时, 要注意本机的电源隔离性能, 防止使用时设备本身电源发出的电流声串入所发射的优秀信号中, 而直接影响收听效果。7. 校园广播喇叭布局目前广播喇叭分布存在的普遍问题是:声能量无法均匀分布和 扩散。 这就需要重新设计一套广播喇叭分布方案,使得在满足噪音控制在等级标准的条件下,广播响度均衡。为了降低重装 费用,需要利用原有广播喇叭资源以及分布情况,使变动最小且达到效果最优。把所要研究的问题确定为“ 在广播声音的声级范围为5570 dB 的情况下,如何确定任意两个喇叭的距离,使得在这两个喇叭之间的每一点上都能清楚地听见喇叭广播的内容? 并根据校园 实际的喇叭资源的分布情况,在最终结论中对喇叭的位置进行修正。 ”根据校园室内外情况，选择各种以背景音乐及广播要求的扬声器,由于校园广播分布范围广，覆盖面积 大,在选择扬声器的配制时有着很大的空间.。原则上应视环境选用不同品种规格的广播扬声器。例如，在有天花板吊顶的室内，宜用嵌入式的、无后罩的天花扬 声器。如： CA-410、CA-510、CA-610 系列。这类扬声器结构简单，价钱相对便宜，又便于施工。主要缺点是没有后罩，易被昆虫、鼠类啮咬。在 仅有框架吊顶而无天花板的室内（如开架式商场），宜用吊装式球型扬声器（CA-020）或有后罩的天花扬声器。由于天花板相当于一块无限大的障板，所以在有天花板的条件下使用无后罩的扬声器也不会引起声短路。而没有天花板时- -15情况就大不相同，如果仍用无后罩的天花扬声器，效果会很差。 这时原则上应使用吊装扬声器。但若嫌投资大，也可用有后置的天花扬声器。有后罩天花 扬声器的后罩不仅有一般的机械防护作用，而且在一定程度上起到防止声短路的作用。在无吊顶的室内（例如地下停车场），则宜选用壁挂式扬声器或室内音柱。在装修讲究、顶棚高阔的厅堂，宜选用造型优雅、色调和谐 的吊装式扬声器在校园室内各楼房走道、大厅、餐 厅有天花板不高于 3m 的场馆内，有装天花扬声大条件下,天花扬声器大体可以互相距离 58m 均匀配置。 扬声器的配置数量，应 能保证从本层任何部位到最近一个扬声器的步行距离不超过 15m。在走道交叉处、各拐弯处均应设扬 声器。走道末端最后一个扬声器距墙不大于 8m”。天花扬声器的的扩声效果好,没有指向特性,应用数量多，相对成本较低。可选CA-410/510/610 一般系列天花喇叭, CA-510F/610F 高保系列天花喇叭；其没有装天花扬器的条件的话,就以室内壁挂扬声器为主分布或室内音柱，主要用于各功能教室与办公室，学生公寓走道等，室内壁挂扬声器的主要以中低音频的扬声器为主,应用场合多,安装方便,相对价位较低,是室内常用的广播扬声器，有 CA-61室内壁挂扬声器系列产品，学校重视教育的环境影响力,在学校的教室及办公室, 走道、大厅选用 CA-910A-B 系列产品室内美术壁挂扬声器,有着宣传、思想教育的显著喧染效果；室内音柱应用较为注重扬声器效果与特性的场合,对扩音的音质有一定要求的室内庄重的地方,它对扬声器的安装位置有着多的讲究,所产生的声响效果也是不同的,可用于校园的室内会场,礼堂,阶梯教室,等多个大众场合。主要有铁质豪华室内音柱系列用于体育馆,游泳馆等场合；木质 CA-130430 系列产品户外广播壁挂扬声器 CA-774/775/776 可以用于通道 ,室外庭院等地方。在校园室外要考虑室到防水性能好,对人声及音乐声还原真实性好,较少选用高声的号角喇叭作背景