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摘要:以10kW數字調幅中波廣播發射機為例，對其數字幅度調制的實現、D類放大器及主要特點作了技術分析。

關鍵詞:數字調幅;D類功放;原理分析

0引言

10kW數字調幅中波廣播發射機原理方框圖，它采用晶體震蕩作為射頻源，信號經緩沖、前置級、驅動級、D類功率放大器。輸入的音頻信號經處理、A/D轉換、調制編碼后來控制功放模塊的導通與截止，射頻調幅波經低通濾波、阻抗變換(4Ω變到50Ω)，由槽路T型網絡匹配后輸出到天線。本機線路采用了標準化設計，功能齊全，還可作為調幅立體聲廣播，各個電聲指標優良、效率高，雙色LCD故障顯示、保安措施完善。

1數字幅度調制的實現

音頻決定調制電平，直流決定載波功率。本機設有音頻優化電路，為72kHz的三角波振蕩電路，受變化的大臺階信號同步將它疊加在音頻上，能使低電平信號有更高的分辨率，這個頻率高于音頻范圍而正好能被輸出網絡的帶通濾波器衰減掉。如果頻率太高或者幅度太大，有可能會不完全衰減掉，會產生新的亂真信號。用了這種輔助數字增長技術，使數字音頻信號可邁13～14比特。設有一些附加措施，如對高壓電源取樣處理來穩定載波電平幅度和頻率［1］。模數轉換就是將處理過的音頻調制信號轉換為12比特的數字或字節。取樣頻率與射頻頻率的關系是射頻頻率低于820kHz，取樣頻率等于射頻頻率;若射頻頻率在820～1400kHz，則取樣頻率是射頻頻率的2分頻;若射頻頻率高于1400kHz，則取樣頻率是射頻頻率的3分頻。為確保取樣頻率與功放射頻驅動電流同相，A/D轉換板上的射頻同步取樣信號來自兩個途徑，一是取自輸出功率合成器，二是取自射頻驅動分配器，才將后者移相后與前者矢量相加，合成的信號在525kHz頻率上能得到±15°相移。再經過調制編碼器，數模轉換使數字幅度調制得以實現［3］。

2用D類放大器來實現12比特電壓等級的3種方案

2．1全部采用二進制臺階D類功率放大器這只需將A/D轉換的12比特音頻數字直接控制二進制功放的開通，不需要再編碼，這時的最大峰點功率是57．6kW，所以第1只二進制D類功放應該輸出57．6/2=28．8kW;第2只二進制D類功放應該輸出28．8/2=14．4kW;第3只二進制D類功放應該輸出14．4/2=7．2kW;第4只二進制D類功放應該輸出7．2/2=3．6kW;第5只二進制D類功放應該輸出3．6/2=1．8kW;第6只二進制D類功放應該輸出1．8/2=900W;其余依次類推。可見，前面幾只功放功率很大，并不是只用單只模塊就能解決的。

2．2采用42只大臺階放大器和6只二進制臺階放大器。

2．3用6只二進制臺階放大器實現第7～第12比特。

3主要特點分析

3．1保安設施具有外部、門開關、風接點、電纜到位、功放到位聯鎖［2］。(1)放電Crowbar裝置，如圖2所示。在高壓關閉后，對高壓230V提供可控硅放電回路。圖中a、b兩對常閉接點是上高壓繼電器K1、K2的輔助接點。高壓工作時，a、b兩對接點脫開，當K1、K2失電時，輔助接點閉合，這時可控硅CR16導通，為高壓230V提供了迅速放電，放電時間約1秒。若R16或CR16失效，則R9又提供了輔助放電回路。由于考慮設置了高壓放電Crowbar，因此，若斷高壓后再自動重上，需間隔約2．5秒。(2)設置RC輔助放電回路。機內高壓230V經分路保險絲送到各部位。每一分支都設置RC輔助放電回路。正常下高壓時，各分支的濾波電容器上電壓經各自的保險絲去門閂或Crowbar迅速放電。即使當支路保險絲F1熔斷時，濾波器上的電壓還可通過CR1和R1經門閂或Crowbar迅速放電。

3．2電源變壓器及整流線路特點三相主變壓器的容量為24kVA，設有多個抽頭和短接線經適當連接后，能適用△197～281V及Y341～468V，頻率48～63Hz的各種交流輸入。采用12相全波整流，輸出直流高壓為+230V。低壓電源變壓器是單相降壓變壓器，次級有多個繞組，每個繞組經橋式整流可得到正負兩套直流電源。

3．3系列化標準化設計(1)全機42只大臺階功放模塊、6只二進制臺階功放模塊、驅動3只放大模塊以及前置驅動級共52只模塊的電路形式和結構完全一致，可隨意互換。是憑借插座上供給不同的直流電源和改變組合板上輸出線圈的圈數來達到不同的功能。當然，模塊輸出端的特性是作統一規定的。發射機在工作過程中，一旦功放模塊失效，可以采用補碼，在低電平的編碼板上，將控制信號引導調制峰點才開通的功放模塊上去。(2)在小臺階放大器控制信號傳輸線路上裝有S1開關，可以控制開斷，這樣做既有利于尋找故障或應急運行，同時也是考慮發射機編碼的需要。

3．4多種處理故障的方式(1)電源短路保護時產生PAOFF，使射頻無輸出，需1分鐘后方能重上。(2)欠激、過激或過流導致發射機關機，關機后2.5秒又自動重上一次，若不成，轉為Ⅰ型故障，則永久關機。(3)過壓、欠壓保護。過壓或欠壓時會引起過激或欠激。這是由于在發射機上的其他部位感覺后進行關機保護，并指示過激或欠激。其余重復上述(2)的過程。(4)當AC電源過低或缺相，造成紋波過大時，會使上高壓短路器K1、K2失激，發射機就開不出來，這時故障指示為“電源失效”。(5)對電壓駐波比的處理。a．瞬時過載，產生快速PAOFF，動作時間1毫秒，發射機中斷20毫秒，故障指示燈閃亮半秒。b．連續過載，則自動降低輸出功率，這時“降功率”指示燈及“故障”指示燈都亮，直降到反射功率能承受為止［2］。

3．5彩色流程圖面板上有26只雙色發光二極管，監視關鍵部位的狀態，故障時指示燈由綠色轉變為紅色，對振蕩、緩沖、前置推動三級的故障采用前級封鎖后級的原則。就是說，雖然前級壞了，后級當然也不能工作了，但只有前級顯示故障。

3．6嚴格、周全的設計考慮(1)射頻驅動級送給48只功放模塊的射頻信號是用分布在圓周上的12束等長電纜，每束8根共96根，送到48只功放去，以保證射頻驅動信號的同相位。要求各大臺階之間的射頻相位差小于2°，小臺階的B7～B10之間相位差在5°～15°。幅度要求是:正常電平為23～24VP－P，小于20VP－P為欠激，大于27VP－P為過激。(2)電壓駐波比取樣電路采用電壓、電流零位檢測電路。為了消除電壓取樣和電流取樣之間的相互影響，采用了工作頻率的并聯諧振電路，目的是為兩個取樣電路之間提供高阻。雖然取樣電路復雜了，但它較反射功率來表征負載端的匹配情況要靈敏得多。(3)增設T匹配。它接在帶通濾波器輸出端，由LC元件構成，通過調節L，能適應50Ω負載的變動，變化范圍為:(38～70)Ω，－25j～+18j。(4)低整電源±22V、±8V送到各印制電路板。板上又專門裝置了穩壓及短路保護電路，真正使用的直流電源是±15V、5V，而且各功能電路板上還安裝電源保險絲，全機共有各類保險絲約140根。(5)適應性強。如主整電源變壓器通過短接線連接，以適應要對音頻也提供了眾多的輸入接口，能適應信號源各種不同內阻的需要。(6)設置電壓駐波比自檢電路。可以手動和自動，每次開機上高壓時，就自動測試，實質是給出一個10ms的故障信號，使故障指示燈由紅變綠。若電壓駐波比檢測電路出故障時，當然不能開機。

3．7全面數字化對音頻進行數字處理，對射頻是數字式開通，控制系統也體現了高度數字化。開關機是數字命令，功率電平控制是用3位BCD碼的數控衰減器，并能預置高、中、低3種功率電平。機內有一只一法拉電容器，在失電情況下，對發射機原有的開關機命令能記憶45分鐘。若裝入5V電池，則能永久記憶。在電源恢復正常后，自動恢復發射機到正常運行狀態。

3．8電聲指標優良整機的3大電聲指標為:頻響，30Hz～15kHz，優于1dB;失真，50Hz～10kHz，優于1%;雜音優于65dB;功放效率高于0．83，全機效率高于0．76。

參考文獻:

［1］郭偉．全固態中波發射機數字幅度調制的基本方法［J］．山西電子技術，2004，(6):37－40．

［2］靳聿元，劉義明．數字全固態中波發射機的特點及應用［J］．視聽界，2000，(S1):27－34．

［3］吳吟明，賈曉峰．談談DAM中波發射機的調制技術［J］．通訊世界，2015，(05):40－41.

作者：李旭東1；許盛盛2 單位：1．青海省廣播電影電視局925臺，2．青海省廣播電影電視局566臺