一、引 言
调频广播经过近四十发展，具有声音保真度高、抗干扰性好、信号传输稳定等优势,依然是影响广泛的大众传媒。
随着国标《广播数据系统技术规范》（GB/T15770-1995）于1995年出台，调频副载波广播在我国开始实际应用，副载波技术能对普通调频广播实现多种扩展，成为当代信息发布的又一重要渠道。
二、调频副载波技术
1、调频广播频谱
我国调频广播的频率波段为87.5～108MHz，规定电台之间的最小频道间隔为 200kHz，用以防止调频台间的干扰，最大频偏 75kHz（调制度100%），最高调制频率为 15kHz。
调频立体声广播的基带信号理论带宽为 53 kHz，在调频广播基带频谱分布中（图1），53～100 kHz可利用并且扩展出3个副信道(RDS、SCA1、SCA2)，不仅传送多套节目，还可以传送数据和其它信息，充分利用了频率资源和技术设备，这些技术归纳为调频副载波技术。
图1: 调频广播频谱分布
2、调频副载波广播
调频副载波设计方式目前主要有：RDS方式（欧洲广播数据系统 ）、SCA方式（美 国）、DARC方式（日本数据广播）。表 1简要列举了它们的技术参数和应用领域。
表 1 调频副载波发送方式的比较
3、调频副载波技术
3.1、RDS 数据帧编码结构
RDS、SCA两种方式在我国和欧美形成了规模应用。SCA1、SCA2方式分别对67kHz、92kHz的副载波进行调制，RDS方式是将所需发送的数据信息对57kHz的副载波进行调制。
RDS数据信号占用了57±2.4kHz的基带频率（图1），数据信号传送是以帧为一个基本单元，一次有效的数据至少是一个完整的数据帧（图2）。
图2 RDS 数据帧编码结构
3.2 RDS数据获取
从数据组结构可以看出，一个完整的数据组传输顺序为数据块A、数据块B、数据块C、数据块D。如果传输一组完整的数据，要先以数据块A作为数据同步，然后按照顺序和数据块传输规则接收其他3个数据块。每接收一个数据块都要进行校验和块同步确认，当所有的块都没有错误时更新时钟。一次数据传输结束立即进入第二次传输或等待有效数据接收的中断请求。
3.3 RDS数据接收处理
目前已有多种RDS接收解码芯片，如PT2579S、SAA6588以及I47XX系列等。RDS解码接收PSK数据流,微处理器解析RDS数据流，使用LCD显示电台内容、当地时间、RDS播放信息等。
4、调频发射机副载波RDS、SCA接口
我台现有调频发射机，有哈里斯、EKA和RVR等品牌,激励器背板接口图片见图3，每一种激励器都除了必不可少的数字和模拟音频输入口之外，都带有SCA1、SCA2、RDS调频副载波BNC数据口。
图3: 发射机激励器背板接口
在我台的实际应用中，可根据需要分别接入相应的调频副载波BNC数据口，图4以我台主用的哈里斯FAX300 FM发射机为例，说明如何通过网页设置调频副载波RDS、SCA的各项功能。
哈里斯FAX300 FM发射机通过以太网连接来访问，进入SCA或RDS设置屏幕，可进行如下选项：
Ø 入射（%）：57 kHz副载体的入射水平为0～15%
Ø 交通程序(TP)：启用或禁用；仅在要广播交通报告时使用
Ø 程序ID(PI)：从电台呼叫字母映射的代码必须是十六进制号。生成器可以在互联网上从呼叫信中计算PI码。
Ø 程序服务(PS)：最多8个字符长，电台呼叫字母
Ø 节目类型(PTY)：电台格式的代码，如-爵士乐、摇滚乐、古典音乐等；
Ø 无线电文本(RT)：可输入文本文件；最多64个字符
Ø 交替频率（顶部按钮）：打开屏幕，可输入最多6个交替频率。允许接收器快速找到一个同步广播站。
图4:调频副载波SCA/RDS网页设置
5、RDS技术典型应用主要有三个方面：
Ø 显示电台名称、节目类型、节目内容及其它信息
Ø 锁定电台自动换频道的AF功能
Ø 政府紧急通报之功能，应用于应急信息发布
三、调频副载波技术应用
1、智能交通信息发布
世纪高通公司主要从事道路交通信息发布，通过我台主频率副载波SCA/RDS发布信息，传输路径如图5所示，在满足条件时，能够自动打开接收机并按照设定音量进行语音或文字提醒。
图5 ：调频副载波发送交通信息的传输路径示意图
1.1交通信息采集系统
通过事先安装的设备：地下的线圈、道路两侧的测速器 ，视频头等，实时监控和传递路面信息。将车流量、拥堵情况、突发事件等信息送至交通管理系统。
1.2交通信息管理系统
将采集的信息进行处理，数据流送到RDS编码调制设备（图6），之后接入我台 HARRIS调频发射机背面副载波接口（图3），最终通过发射机将交通信息发送至空间链路。
图6：副载波RDS编码调制设备
1.3车载终端
车载接收终端(图5)对包含有交通信息的 FM信号进行解调和解码 ，在显示屏上展现，为用户提供信息服务。
2、无线应急广播
2.1应急广播系统架构
依据 GD/J 085—2018《模拟调频应急广播技术规范》，调频广播和有线调频共缆的调频应急广播系统架构如图7所示。图中信号① 自平台的应急广播消息（指令和内容）； ③ 经应急广播适配器处理形成的指令信号， ④由RDS编码控制器处理形成的应急广播数据包； ⑤ 完成基带编码和调制的调频副载波信号；⑥ 包含节目信号和副载波应急广播指令的调频广播信号。
图7：调频应急广播系统架构
2.2无线应急广播消息发送
目前在我台实际应用是将应急广播平台送来的消息通过IP和4G模组送至适配器，经过RDS编码控制器生成数据流，接入发射机RDS口， 与调频发射机原有信号一起发射至空间链路；其中应急广播适配器是接收、解析、验证应急广播消息，并向广播播出系统和传输覆盖网进行协议转换的设备，我台使用的适配器见图8，原理图见图9。
图8:应急广播适配器
图9应急广播适配器原理图
2.3信号接收与解调
应急广播个人终端（见图7）接收到调频广播信号，再进行频率解调、滤波后，产生基带信号，接收终端首先从基带信号中对57kHz副载波经过解调处理，得到数据信号。
2.4无线应急广播功能
无线应急广播（FM-RDS）具有传播迅速、覆盖广泛、接收便利以及不受电力等条件制约的优势。特别是电力、通讯等中断的情况下，政府部门仍然可以通过应急广播系统进行动员和工作部署。
可以充分利用原有调频广播发射机、原有频带资源。接收终端采用FM数字式解调与RDS解码方式，接收灵敏度高，误码率极低，控制非常可靠。
3、授时系统
3.1授时技术现状
授时技术发展至今，目前卫星授时具有纳秒级的授时精度，可覆盖全球，长短波等陆基授时达到毫秒级授时精度。调频广播授时，使用更方便快捷，可满足区域授时及战场编队时间同步等应用需求，预计可达亚毫秒级的授时精度，各种授时技术参数比较见表2。
3.2 调频授时信号结构方案
使用调频广播附加信道（SCA1）进行授时功能的扩展，可以扩充调频广播系统的应用领域，广播授时调制器见图10。调频广播授时帧结构如图11所示，采用BPSK调制方式，采用“测距码+授时电文”调制在载波上面。
图10广播授时调制器
图 11调频广播授时帧结构
3.3、信号的接收
捕获并跟踪成功以后，把授时信息提取出来，并进行CRC校验，如果校验成功，就输出时间信息和1 PPS秒脉冲，如果出现校验错误，则由本地时钟计数器输出时间信息和1 PPS脉冲。
图12广播授时接收器
3.4调频广播授时优势
Ø 本试验使用调频广播附加信道（SCA1）实现授时，节约了频率资源。
Ø 调频广播副载波SCA1授时，可提供毫秒级精度的授时服务。
Ø 使用更方便快捷，可满足区域授时临时应用需求。
四、结束语
在5G、融媒体迅速发展的今天，调频广播作为重要的大众媒体，创新性地利用技术优势，充分发挥调频副载波功能，扩展应用场景，除了本文介绍的：智能交通、无线应急广播、调频授时外，还可以广泛用于防灾减灾、公众信息发布、固定和移动载体广告、教育、气象信息发布等诸多领域，尤其在抢险救灾等危机时刻，是非常有效的应急救援工具。
副载波技术具有良好的发展前景，副载波技术的应用能够很好地提升用户体验，让传统媒体焕发出新的活力。
参考文献：
[1]国家广播电影电视总局 GY/T 268.1-2013调频频段数字音频广播第1部分: 数字广播信道帧结构、信道编码和调制[S] 北京: 国家新闻出版广电总局
[2]GB4311.3-1984调频广播立体声带附加信道[S] 北京:中国人民共和国国家标准,1984.
[3]中华人民共和国广播电视行业暂行技术文件GD/J 085—2018模拟调频应急广播技术规范
[4] 调频副载波技术及其在智能交通系统中的应用 作者：赵奕阳 ,张东海
[5] 广播数据系统（RDS）技术的探讨与应用 作者：刘 军 秦荣江等
[6] RDS 调频副载波广播应用技术介绍
[7] 浅谈副载波技术在应急广播系统的应用 作者：李正荣
[8] 一种新型调频广播授时信号体制研究 作者：胡召鹏 ,李实锋,向渝
[9]基于数字电视广播信号的授时技术研究 西安科技大学硕士学位论文 作者：曹婷
