数字调幅中波广播发射机性能探讨范文

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摘要:以10kW数字调幅中波广播发射机为例，对其数字幅度调制的实现、D类放大器及主要特点作了技术分析。

关键词:数字调幅;D类功放;原理分析

0引言

10kW数字调幅中波广播发射机原理方框图，它采用晶体震荡作为射频源，信号经缓冲、前置级、驱动级、D类功率放大器。输入的音频信号经处理、A/D转换、调制编码后来控制功放模块的导通与截止，射频调幅波经低通滤波、阻抗变换(4Ω变到50Ω)，由槽路T型网络匹配后输出到天线。本机线路采用了标准化设计，功能齐全，还可作为调幅立体声广播，各个电声指标优良、效率高，双色LCD故障显示、保安措施完善。

1数字幅度调制的实现

音频决定调制电平，直流决定载波功率。本机设有音频优化电路，为72kHz的三角波振荡电路，受变化的大台阶信号同步将它叠加在音频上，能使低电平信号有更高的分辨率，这个频率高于音频范围而正好能被输出网络的带通滤波器衰减掉。如果频率太高或者幅度太大，有可能会不完全衰减掉，会产生新的乱真信号。用了这种辅助数字增长技术，使数字音频信号可迈13～14比特。设有一些附加措施，如对高压电源取样处理来稳定载波电平幅度和频率［1］。模数转换就是将处理过的音频调制信号转换为12比特的数字或字节。取样频率与射频频率的关系是射频频率低于820kHz，取样频率等于射频频率;若射频频率在820～1400kHz，则取样频率是射频频率的2分频;若射频频率高于1400kHz，则取样频率是射频频率的3分频。为确保取样频率与功放射频驱动电流同相，A/D转换板上的射频同步取样信号来自两个途径，一是取自输出功率合成器，二是取自射频驱动分配器，才将后者移相后与前者矢量相加，合成的信号在525kHz频率上能得到±15°相移。再经过调制编码器，数模转换使数字幅度调制得以实现［3］。

2用D类放大器来实现12比特电压等级的3种方案

2．1全部采用二进制台阶D类功率放大器这只需将A/D转换的12比特音频数字直接控制二进制功放的开通，不需要再编码，这时的最大峰点功率是57．6kW，所以第1只二进制D类功放应该输出57．6/2=28．8kW;第2只二进制D类功放应该输出28．8/2=14．4kW;第3只二进制D类功放应该输出14．4/2=7．2kW;第4只二进制D类功放应该输出7．2/2=3．6kW;第5只二进制D类功放应该输出3．6/2=1．8kW;第6只二进制D类功放应该输出1．8/2=900W;其余依次类推。可见，前面几只功放功率很大，并不是只用单只模块就能解决的。

2．2采用42只大台阶放大器和6只二进制台阶放大器。

2．3用6只二进制台阶放大器实现第7～第12比特。

3主要特点分析

3．1保安设施具有外部、门开关、风接点、电缆到位、功放到位联锁［2］。(1)放电Crowbar装置，如图2所示。在高压关闭后，对高压230V提供可控硅放电回路。图中a、b两对常闭接点是上高压继电器K1、K2的辅助接点。高压工作时，a、b两对接点脱开，当K1、K2失电时，辅助接点闭合，这时可控硅CR16导通，为高压230V提供了迅速放电，放电时间约1秒。若R16或CR16失效，则R9又提供了辅助放电回路。由于考虑设置了高压放电Crowbar，因此，若断高压后再自动重上，需间隔约2．5秒。(2)设置RC辅助放电回路。机内高压230V经分路保险丝送到各部位。每一分支都设置RC辅助放电回路。正常下高压时，各分支的滤波电容器上电压经各自的保险丝去门闩或Crowbar迅速放电。即使当支路保险丝F1熔断时，滤波器上的电压还可通过CR1和R1经门闩或Crowbar迅速放电。

3．2电源变压器及整流线路特点三相主变压器的容量为24kVA，设有多个抽头和短接线经适当连接后，能适用△197～281V及Y341～468V，频率48～63Hz的各种交流输入。采用12相全波整流，输出直流高压为+230V。低压电源变压器是单相降压变压器，次级有多个绕组，每个绕组经桥式整流可得到正负两套直流电源。

3．3系列化标准化设计(1)全机42只大台阶功放模块、6只二进制台阶功放模块、驱动3只放大模块以及前置驱动级共52只模块的电路形式和结构完全一致，可随意互换。是凭借插座上供给不同的直流电源和改变组合板上输出线圈的圈数来达到不同的功能。当然，模块输出端的特性是作统一规定的。发射机在工作过程中，一旦功放模块失效，可以采用补码，在低电平的编码板上，将控制信号引导调制峰点才开通的功放模块上去。(2)在小台阶放大器控制信号传输线路上装有S1开关，可以控制开断，这样做既有利于寻找故障或应急运行，同时也是考虑发射机编码的需要。

3．4多种处理故障的方式(1)电源短路保护时产生PAOFF，使射频无输出，需1分钟后方能重上。(2)欠激、过激或过流导致发射机关机，关机后2.5秒又自动重上一次，若不成，转为Ⅰ型故障，则永久关机。(3)过压、欠压保护。过压或欠压时会引起过激或欠激。这是由于在发射机上的其他部位感觉后进行关机保护，并指示过激或欠激。其余重复上述(2)的过程。(4)当AC电源过低或缺相，造成纹波过大时，会使上高压短路器K1、K2失激，发射机就开不出来，这时故障指示为“电源失效”。(5)对电压驻波比的处理。a．瞬时过载，产生快速PAOFF，动作时间1毫秒，发射机中断20毫秒，故障指示灯闪亮半秒。b．连续过载，则自动降低输出功率，这时“降功率”指示灯及“故障”指示灯都亮，直降到反射功率能承受为止［2］。

3．5彩色流程图面板上有26只双色发光二极管，监视关键部位的状态，故障时指示灯由绿色转变为红色，对振荡、缓冲、前置推动三级的故障采用前级封锁后级的原则。就是说，虽然前级坏了，后级当然也不能工作了，但只有前级显示故障。

3．6严格、周全的设计考虑(1)射频驱动级送给48只功放模块的射频信号是用分布在圆周上的12束等长电缆，每束8根共96根，送到48只功放去，以保证射频驱动信号的同相位。要求各大台阶之间的射频相位差小于2°，小台阶的B7～B10之间相位差在5°～15°。幅度要求是:正常电平为23～24VP－P，小于20VP－P为欠激，大于27VP－P为过激。(2)电压驻波比取样电路采用电压、电流零位检测电路。为了消除电压取样和电流取样之间的相互影响，采用了工作频率的并联谐振电路，目的是为两个取样电路之间提供高阻。虽然取样电路复杂了，但它较反射功率来表征负载端的匹配情况要灵敏得多。(3)增设T匹配。它接在带通滤波器输出端，由LC元件构成，通过调节L，能适应50Ω负载的变动，变化范围为:(38～70)Ω，－25j～+18j。(4)低整电源±22V、±8V送到各印制电路板。板上又专门装置了稳压及短路保护电路，真正使用的直流电源是±15V、5V，而且各功能电路板上还安装电源保险丝，全机共有各类保险丝约140根。(5)适应性强。如主整电源变压器通过短接线连接，以适应要对音频也提供了众多的输入接口，能适应信号源各种不同内阻的需要。(6)设置电压驻波比自检电路。可以手动和自动，每次开机上高压时，就自动测试，实质是给出一个10ms的故障信号，使故障指示灯由红变绿。若电压驻波比检测电路出故障时，当然不能开机。

3．7全面数字化对音频进行数字处理，对射频是数字式开通，控制系统也体现了高度数字化。开关机是数字命令，功率电平控制是用3位BCD码的数控衰减器，并能预置高、中、低3种功率电平。机内有一只一法拉电容器，在失电情况下，对发射机原有的开关机命令能记忆45分钟。若装入5V电池，则能永久记忆。在电源恢复正常后，自动恢复发射机到正常运行状态。

3．8电声指标优良整机的3大电声指标为:频响，30Hz～15kHz，优于1dB;失真，50Hz～10kHz，优于1%;杂音优于65dB;功放效率高于0．83，全机效率高于0．76。

参考文献:

［1］郭伟．全固态中波发射机数字幅度调制的基本方法［J］．山西电子技术，2004，(6):37－40．

［2］靳聿元，刘义明．数字全固态中波发射机的特点及应用［J］．视听界，2000，(S1):27－34．

［3］吴吟明，贾晓峰．谈谈DAM中波发射机的调制技术［J］．通讯世界，2015，(05):40－41.

作者：李旭东1；许盛盛2 单位：1．青海省广播电影电视局925台，2．青海省广播电影电视局566台