一种宽带广播发射方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种宽带广播发射方法及系统，采用SDR（软件无线电）技术，将发射机的结构大为简化，将复杂的多频率调制用SDR方式实现，只需要一台（为降低设备性能要求，也可以采用2台或者4台等方式）发射机即可完成20Mhz带宽的FM广播全覆盖，任何一台工作正常的收音机，只要开机，无须调谐，即可收到本发射机发射的信号。而且其设备成本以及维护成本低，可以广泛应用于电磁屏蔽空间的信息传达，在防灾减灾方面有推广应用价值。同样的方法，也可应用于AM方式的广播甚至数字广播。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通讯领域，是一种宽带广播方法，可以用于应急救灾广播等场合，具体为一种宽带广播发射方法及系统。
技术介绍
自从广播技术问世以来，经过多年的发展和改进，已经成为一种重要的媒体手段，在信息传播，娱乐，消息传达，舆论导向等各个方面起到了重要的作用。广播接收装置即收音机原理简单，成本低廉，效果容易保证，因此直到互联网高度发达的今天，其拥有率仍然相当高，甚至成了汽车和手机上的必备配置。通常的广播发射装置，基于AM(幅度调制)或者FM(频率调制)技术，将音频信号调制到固定频率的无线电波上发射出去，一台传统的发射机只能工作与一个频率上。不同的广播电台使用不同的无线电波频率，收音机只有在调谐到与该广播电台相同的频率上时，才可以收听该电台的信号。AM方式的广播占用带宽窄(9Khz左右)，FM方式的广播占用的带宽较宽(200Khz左右)，因此FM方式的广播其音频信号质量明显好于AM方式的广播。另外，一般的AM广播频率范围是522Khz-1620Khz，总带宽为1098Khz，波长为数百米，一般需要磁性天线才可以取得较好的接收效果，其接收装置不易小型化模块化；而FM广播频率范围是88Mhz-108Mhz，总带宽为20Mhz，波长为3米左右，其接收装置容易小型化模块化。当前城市广播主要采用的方式为FM方式。由于无线电波传播特性的原因，在地下室、隧道、桥下、防空洞或者因自然灾害造成的幽闭空间等遮蔽环境下，无线电波衰减严重，广播信号质量变差甚至完全无法接收，民众也就难以获得营救信息或者交通、天气信息。例如，汽车驾驶员正在通过FM广播获取交通信息，当汽车驶入隧道后，驾驶员便无法再获取交通信息，若此时前方发生紧急事件，则公安部门就无法将信息及时发送给驾驶员。虽然可以在隧道内架设广播电台将消息广播出去，但是因为每个司机在进入隧道前所收听的广播电台不尽一致，其频率无法获知，因此传统的广播发射机难以胜任，因为按照一般的收音机性能，可以接收250Khz带宽的信号，如果需要让每台收音机全部收到信号，则需要架设80台广播发射机，每台发射机工作于不同的频率。其安装成本与维护成本都是相当高的。同样的情况，可能发生在于防灾以及救灾工作中。灾情预防阶段或者灾后，收音机是民众获取通知信息的重要手段，但是一方面，在紧急情况下，民众可能因为慌乱无法调谐到广播电台信号，另一方面，灾民所处的位置可能已经处于电磁波屏蔽环境中，无法接收广播电台信号。
技术实现思路
针对
技术介绍
存在的问题，本专利技术提供一种宽带广播发射方法及系统。本专利技术采用如下技术方案：一种宽带广播发射方法，采用SDR技术，使用多路窄带数字中频合成宽带数字中频，将广播发射机的调制工作完全由数字信号处理DSP方法实现，之后将宽带数字中频传输给数字-模拟转换器DAC，转换成模拟中频信号，再经过上变频转换到需要发射的频段，然后将射频信号放大，最后通过天线发射出去。具体包括以下过程；步骤1、将音频信号进行FM调制，生成FM调制后的窄带数字中频(此时为零中频)，将窄带数字中频用分配器分成80路，同时生成从1Mhz开始，到20.75Mhz结束的，以250Khz为间隔的80个数字本振信号，将这80个数字本振信号分别与80路窄带数字中频信号混频，并经过数字高通滤波，以实现数字上变频，得到80路位于不同频点的窄带数字中频信号；步骤2、将80路数字中频信号乘以一个常数系数(小于1，例如0.01)，以调整振幅，以备下一步加法处理；步骤3、将调整振幅后的80路数字中频信号通过加法器相加，得到宽带数字中频；步骤4、将宽带数字中频送入DAC进行数字模拟转换，得到宽带模拟中频信号；步骤5、另产生一个87Mhz的模拟本振信号，将其与宽带模拟中频信号混频，并经过高通滤波，实现模拟上变频，得到从88Mhz到107.75Mhz，间隔250Khz的宽带射频广播信号；步骤6、将这个宽带射频广播信号经过射频功率放大器放大，最后经天线发射出去。此时，在收音机上，无论调谐频率是多少，都可以收到该信号。步骤1中，所设定的80路以及间隔250Khz是根据大多数收音机的中频带宽所取的数字，实践证明，取其他接近的间隔也可以取得相似的效果，例如间隔200Khz，分成100路，或者间隔300Khz，分成67路。具体实施的时候可以根据所选用的硬件性能来决定。如要将本专利技术应用于中波AM调制的宽带广播，具体包括以下过程；首先将数字音频信号分成62路，同时生成522Khz到1620Khz，间隔18KHz，一共62个不同的数字本振信号，将数字音频信号与这62路本振信号分别相乘，得到62路窄带数字信号，然后再乘以一个系数(系数应小于1，如0.02)以调节幅度，再将调节过幅度的62路窄带数字信号相加，得到宽带数字信号，然后将这个数字信号直接通过DAC转换成模拟射频信号，随后经过放大器，最后通过天线发射出去。同样的，间隔频率也可以取15KHz或者20KHz等相近的数值，对于大多数收音机来说，效果并无太大差异。一种宽带广播发射系统，包括数字处理部分和射频部分；所述数字处理部分包括安装有GNURadio的计算机；所述射频部分包括ARM核CPU—LPC1850、高速DAC—MAX5184、振荡器和混频器RFFC5072、以及由2sc3355和2sc1970组成的射频功率放大模块；计算机与LPC1850通过USB接口连接，LPC1850分别与MAX5184、RFFC5072连接，MAX5184与RFFC5072连接，RFFC5072与射频功率放大模块连接，射频功率放大模块与发射天线连接。所述的安装有GNURadio的计算机可由FPGA或者设计专用的集成电路ASIC代替。与现有技术相比，本专利技术采用SDR(软件无线电)技术，将发射机的结构大为简化，将复杂的多频率调制用SDR方式实现，只需要一台(为降低设备性能要求，也可以采用2台或者4台等方式)发射机即可完成20Mhz带宽的FM广播全覆盖，任何一台工作正常的收音机，只要开机，无须调谐，即可收到本发射机发射的信号。而且其设备成本以及维护成本低，可以广泛应用于电磁屏蔽空间的信息传达，在防灾减灾方面有推广应用价值。同样的方法，也可应用于AM方式的广播甚至数字广播。附图说明图1为本专利技术的方法流程示意图；图2为具体实施例的系统结构简图；图3为射频部分结构图。具体实施方式下面结合附图，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带广播发射方法，其特征在于：使用数字中频，将广播发射机的调制工作完全由数字信号处理DSP方法实现，之后将数字中频传输给数字‑模拟转换器DAC，转换成模拟中频信号，再经过上变频转换到需要发射的频段，然后将射频信号放大，最后通过天线发射出去。

【技术特征摘要】
1.一种宽带广播发射方法，其特征在于：使用数字中频，将广播发射机的调制
工作完全由数字信号处理DSP方法实现，之后将数字中频传输给数字-模拟
转换器DAC，转换成模拟中频信号，再经过上变频转换到需要发射的频段，
然后将射频信号放大，最后通过天线发射出去。
2.根据权利要求1所述的一种宽带广播发射方法，其特征在于：具体包括以下
过程；
步骤1、将音频信号进行FM调制，生成FM调制后的窄带数字中频，将窄
带数字中频用分配器分成80路，同时生成从1Mhz开始，到20.75Mhz结束的，
以250Khz为间隔的80个数字本振信号，将这80个数字本振信号分别与80路
窄带数字中频信号混频，并经过数字高通滤波，以实现数字上变频，得到80路
位于不同频点的窄带数字中频信号；
步骤2、将80路数字中频信号乘以一个常数系数，以调整振幅，以备下一
步加法处理；
步骤3、将调整振幅后的80路数字中频信号通过加法器相加，得到宽带数
字中频；
步骤4、将宽带数字中频送入DAC进行数字模拟转换，得到宽带模拟中频
信号；
步骤5、另产生一个87Mhz的模拟本振信号，将其与宽带模拟中频信号混频，
并经过高通滤波，实现模拟上变频，得到从88Mhz到107.75Mhz，间隔250Khz
的宽带射频广播信号；
步骤6、将这个宽带射频广播信号经过射频功率放大器放大，最后经天线发
射出去。
3.根据权利要求1所述的一种宽带广播发射方法，其特征在于：具体包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42