DAM中波廣播發(fā)射機(jī)模擬輸入電路的分析

崔振玲

摘 要：DAM中波發(fā)射機(jī)的音頻處理器輸出的調(diào)制音頻信號(hào)被模擬輸入電路進(jìn)行阻抗變換和濾波后，后加入一個(gè)負(fù)的直流電壓后生成“音頻+直流”信號(hào)，調(diào)制電平由該信號(hào)的音頻決定，載波功率由引入的負(fù)的直流信號(hào)決定。

關(guān)鍵詞：音頻+直流；數(shù)控衰減；浮動(dòng)載波

中圖分類(lèi)號(hào)：TN931 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 電路結(jié)構(gòu)

數(shù)控衰減器是模擬輸入電路的重要器件，它負(fù)責(zé)處理控制板電路輸入的BCD，載波功率電平的調(diào)節(jié)依賴(lài)于以“0.000—0.999”編碼的BCD碼形成的功率因子。變化的大臺(tái)階信號(hào)同步由模擬輸入電路上的三角波（72 kHz）完成，通過(guò)將其加載在“音頻+直流”信號(hào)上，確保了低電平信號(hào)的分辨率，最后由射頻通道的低通濾波器將72 kHz三角波濾除。采用這種輔助數(shù)字增長(zhǎng)技術(shù)，能使數(shù)字音頻信息達(dá)到13 bit～14 bit。此外“音頻+直流”信號(hào)也受到直流穩(wěn)壓電源電路的補(bǔ)償電路的影響，用于彌補(bǔ)三相電源的電流變化。同時(shí)模擬輸入電路具有“音頻+直流”信號(hào)調(diào)制B-電源的功能，用于改善大電流信號(hào)下的功放管開(kāi)關(guān)速度，和補(bǔ)償通道損耗而設(shè)置的最大功率電平調(diào)整等。

模擬輸入電路包括防止音頻過(guò)沖的貝塞爾濾波器電路、平衡式無(wú)變壓器音頻輸入級(jí)電路、浮動(dòng)載波與最大功率調(diào)整電路、功率補(bǔ)償穩(wěn)定電路、控制功率數(shù)字信號(hào)電路、改善發(fā)射機(jī)噪聲指標(biāo)的抖動(dòng)信號(hào)電路，B-電源采樣電路、控制功放開(kāi)/關(guān)節(jié)奏電路及電源電路。

2 電路原理

（1）模擬信號(hào)的音頻信號(hào)輸入首先經(jīng)過(guò)可以濾除帶外噪聲信號(hào)的貝塞爾濾波器，同時(shí)該濾波器提供防止過(guò)沖信號(hào)的功能。當(dāng)輸入的音頻信號(hào)過(guò)于強(qiáng)大時(shí)，信號(hào)的幅度被削減，變成類(lèi)似方波信號(hào)。同時(shí)確保了信號(hào)頻率高于10 kHz時(shí)，頻響變化幅度在0.5 dB范圍內(nèi)。

（2）平衡與不平衡變換電路。變換電路實(shí)際上是精密的儀表放大電路，2個(gè)增益相同且高阻輸入的同相放大器組成它的前半部分，一個(gè)差動(dòng)放大器構(gòu)成了它的后半部分。差動(dòng)放大器有反相和同相2個(gè)輸入端，它們的增益不同，反相輸入端的增益是1，同相輸入端的增益是2。

（3）控制最大功率和浮動(dòng)載波電路。由一個(gè)差分放大器增益為-1的電路構(gòu)成，可調(diào)節(jié)的“音頻+直流”信號(hào)作為直流偏置電壓輸入同相輸入端，該直流偏壓可依據(jù)可調(diào)節(jié)電位器來(lái)改變直流電壓的幅度，差分放大器的輸出端在滿(mǎn)載波功率時(shí)將輸出直流-1.2 V，當(dāng)輸入音頻信號(hào)達(dá)到100 %調(diào)幅度時(shí)，該直流偏置電壓是3VP～P和外加一個(gè)-1.2 V。當(dāng)直流分量在-1.2 V～0 V時(shí)，輸出的最大功率將低于載波功率。載波輸出電壓與“音頻+直流”信號(hào)的直流幅度成反比。-3 dB和-6 dB載波浮動(dòng)的調(diào)整通過(guò)加1 kHz音頻信號(hào)，調(diào)整限幅電位器至100 %，來(lái)達(dá)到滿(mǎn)載波功率。

（4）電源電壓取樣電路。接入模擬輸入板的高壓電源取樣來(lái)自電源取樣板，信號(hào)先經(jīng)過(guò)增益略大于1的一級(jí)緩沖放大器，然后送到模擬乘法器AD534，模擬乘法器的參考電阻確定了一個(gè)標(biāo)度因子K，以固定5.1 V采樣電壓為基礎(chǔ)，輸出信號(hào)為K×（直流+音頻）/5.1 V。射頻載波輸出電壓隨功放電壓變化，當(dāng)+230VDC的功放電壓跌落時(shí)，取樣信號(hào)隨之變小，模擬乘法器的輸出提高，以補(bǔ)償載波功率減小的輸出。

（5）數(shù)控衰減器。數(shù)字控制電位器AD7525輸入12位的BCD數(shù)字功率控制信號(hào)，它的輸出為輸入的0.000～0.999倍。為了使數(shù)控衰減器獲得較好的線性，采用一個(gè)低噪聲、低失調(diào)的精密運(yùn)算放大器，為數(shù)控衰減器電路提供恒定的輸出阻抗。數(shù)控衰減器的BCD邏輯信號(hào)輸入要求邏輯“0”接近0V，邏輯“1”接近+15 V。BCD功率控制信號(hào)由控制電路產(chǎn)生，在模擬輸入電路中儲(chǔ)存在TTL寄存器中，然后由六電平轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成CMOS邏輯電平。

（6）數(shù)據(jù)清零和存儲(chǔ)電路。來(lái)自控制板的三態(tài)門(mén)邏輯輸出控制輸出功率，邏輯輸出外接的下拉電阻保證了邏輯輸出信號(hào)在非高電平下的低電位。TTL專(zhuān)業(yè)寄存器用于存儲(chǔ)控制功率信號(hào)的BCD碼，6位二進(jìn)制碼存儲(chǔ)在一個(gè)寄存器中，寄存器的時(shí)鐘輸入端和復(fù)位置零端短接。輸入的時(shí)鐘信號(hào)從高電平變成低電平時(shí)，存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)被重新加載更新，新的數(shù)據(jù)狀態(tài)保存至下一個(gè)低電平時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)時(shí)。低電平信號(hào)包括“數(shù)據(jù)選通”低電平和邏輯低電平數(shù)據(jù)信號(hào)。當(dāng)模擬輸入電路加載電源時(shí)，此時(shí)沒(méi)有數(shù)據(jù)低電平信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)選通信號(hào)。數(shù)據(jù)清零信號(hào)消失前或電源啟動(dòng)后，功率控制信號(hào)被“自動(dòng)選通”一次。

（7） 模擬輸入電路的電平轉(zhuǎn)換。寄存器輸出的數(shù)據(jù)是TTL電平5 V，集成電路MC14504六轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為邏輯電平15 V的CMOS電平輸入數(shù)控衰減器。

（8）關(guān)功放電路。功放關(guān)閉電路采用電壓比較器，比較器輸入“關(guān)功放”信號(hào)為邏輯“高”時(shí)，比較器輸出-15 V電壓使三極管導(dǎo)通，關(guān)閉所有的功放，使發(fā)射機(jī)輸出功率為零。當(dāng)邏輯輸入為“低”時(shí)，比較器輸出+15 V電壓使三極管截止，當(dāng)“關(guān)功放”邏輯信號(hào)撤銷(xiāo)后三極管截止，幾毫秒后功放模塊徹底關(guān)閉，緩緩地實(shí)現(xiàn)了BCD功率控制編碼，使功率電平達(dá)到了需要的水平。

（9）音頻信號(hào)的緩沖整形放大，差分放大器和采樣“音頻+直流”電路構(gòu)成了音頻信號(hào)末級(jí)處理電路。一只具有2倍增益的同相器構(gòu)成了緩沖整形電路，同相器的輸入端由2只串聯(lián)電阻構(gòu)成的分壓網(wǎng)絡(luò)決定了增益大小。輸出端接三極管控制功放模塊關(guān)閉?！耙纛l+直流”信號(hào)將緩沖放大后進(jìn)入差分放大器的同相輸入端，與來(lái)自三角波抖動(dòng)信號(hào)發(fā)生器輸出的72 kHz的三角波合并輸入。發(fā)射機(jī)處于額定輸出功率且調(diào)幅度達(dá)到100 %時(shí)，差動(dòng)放大器輸出的信號(hào)是帶有少量72 kHz抖動(dòng)信號(hào)和-3 V直流電平信號(hào)及1.5 V音頻信號(hào)的復(fù)合信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)直流穩(wěn)壓電源后形成B-電壓，用于改善功放模塊的開(kāi)關(guān)特性，降低了功放模塊開(kāi)通和截至?xí)r產(chǎn)生的噪聲分量。直流穩(wěn)壓電源電路和模擬輸入電路的限幅電路共同控制B-信號(hào)的波形，改善發(fā)射機(jī)的輸出狀態(tài)。

（10）72 kHz三角波抖動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路的重要作用是提高發(fā)射機(jī)的信噪比指標(biāo)，它可以提高發(fā)射機(jī)信噪比3 dB～6 dB。該信號(hào)的頻率是72 kHz，信號(hào)幅度很低，處于音頻信號(hào)的頻帶之外，因此很容易被輸出網(wǎng)絡(luò)的帶通濾波器濾除，這樣避免了不必要的寄生調(diào)幅信號(hào)的輸出。當(dāng)抖動(dòng)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的幅度過(guò)大或頻率超過(guò)72 kHz時(shí)，將導(dǎo)致抖動(dòng)信號(hào)被關(guān)閉，需要重新調(diào)整電位器來(lái)使抖動(dòng)信號(hào)發(fā)生器輸出合適電平的72 kHz頻率信號(hào)，滿(mǎn)足噪聲指標(biāo)要求。抖動(dòng)信號(hào)發(fā)生器由方波發(fā)生器產(chǎn)生方波信號(hào)，然后經(jīng)整形后輸出1Vp-p、頻率為72 kHz的三角波信號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換板輸入的大臺(tái)階同步信號(hào)控制抖動(dòng)信號(hào)，用于防止模/數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)數(shù)碼輸出的不確定性，導(dǎo)致大臺(tái)階功放模塊多開(kāi)通一塊或少開(kāi)通一塊。當(dāng)音頻信號(hào)輸入發(fā)生變化時(shí)，數(shù)碼的不確定性將導(dǎo)致相鄰2個(gè)大臺(tái)階功放模塊反復(fù)開(kāi)通和截止。這種反復(fù)開(kāi)通或截止大臺(tái)階功放模塊的動(dòng)作將使輸出的調(diào)幅包絡(luò)波形含有鋸齒或尖狀缺陷，這種缺陷不能被輸出網(wǎng)絡(luò)濾出，抖動(dòng)信號(hào)的加入改善了這種狀況的發(fā)生。

（11）模擬輸入電路上的電源有+5 V和±15 V，該電源由±22 V電壓通過(guò)穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓實(shí)現(xiàn)。電路提供電源信號(hào)檢測(cè)電路用于故障和過(guò)載檢測(cè)電路。

3 結(jié)語(yǔ)

在DAM系列中波發(fā)射機(jī)中，模擬輸入電路是相對(duì)復(fù)雜的部分，也是容易出現(xiàn)故障不易排除的難點(diǎn)部分。該文對(duì)模擬輸入電路做了系統(tǒng)，深刻地理論分析，可以為維護(hù)維修人員提供理論支持，希望能夠給電臺(tái)維護(hù)人員提供幫助。

參考文獻(xiàn)

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