探究影響小功率中波發(fā)射機(jī)運(yùn)行的主要因素

馬喜梅

（新疆廣電局8106 臺，新疆 阿克蘇 842000）

0 引言

近年來，固態(tài)化PDM發(fā)射機(jī)和DX系列的新型數(shù)字調(diào)制發(fā)射機(jī)以其高可靠性、高電器指標(biāo)以及維護(hù)操作簡單等優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于廣播發(fā)射。

1 小功率中波發(fā)射機(jī)概述和分類

1.1 基本概述

據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)可以了解到，發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率會(huì)受到電路對稱情況、元器件性能等因素影響，出現(xiàn)運(yùn)行效率不穩(wěn)定，整體效率低下的情況，且因?yàn)殡娮庸艿仍骷某杀据^高，而且還需要經(jīng)常更換這些元器件，維修維護(hù)工作量大，日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，因此逐漸被新型中波發(fā)射機(jī)代替[1]。

1.2 脈寬調(diào)制發(fā)射機(jī)

脈寬調(diào)制發(fā)射機(jī)無須笨重大型且昂貴的元器件，且整機(jī)效率較高，采用寬帶放大器使音頻調(diào)制信號頻率失真大大減少。同時(shí)梯調(diào)簡單，易于擴(kuò)大邊帶波功率輸出，后期維護(hù)維修難度低，故障發(fā)生率較低。

1.3 數(shù)字DAM發(fā)射機(jī)

數(shù)字DAM發(fā)射機(jī)目前已經(jīng)成為發(fā)射機(jī)市場的主流設(shè)備。該類發(fā)射機(jī)取消了調(diào)制級，能夠根據(jù)需求直接生成數(shù)字音頻信號，通過數(shù)字信號控制啟閉射頻功放模塊，整機(jī)效率高。電源系統(tǒng)則采用高效且低耗的電源變壓器和整流器，使得運(yùn)行成本大大降低。

2 小功率中波發(fā)射機(jī)的工作原理和三大電聲指標(biāo)

2.1 小功率中波發(fā)射機(jī)工作原理

中波通過地面波與天空波的形式傳播。中波的頻率較高，因此需在較深的電離層才能反射。波長在2 000～200 m的中短波主要用于廣播。中波廣播使用調(diào)幅的方式。中波廣播發(fā)射機(jī)整機(jī)由射頻系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及電源系統(tǒng)組成。

射頻系統(tǒng)的功能是放大射頻功率，并在音頻編碼信號下完成D/A轉(zhuǎn)換，經(jīng)過過濾器后輸出條幅射頻[2]。全固態(tài)的數(shù)字中波廣播發(fā)射機(jī)功率靠六個(gè)二進(jìn)制小臺階功放模塊和四十二個(gè)大臺階功放模塊、功率合成器和輸出網(wǎng)絡(luò)一起作用完成。音頻系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換器將模擬信號變成數(shù)字信號，送到調(diào)制編碼器變?yōu)榫幋a來控制系統(tǒng)內(nèi)開關(guān)，從而控制數(shù)字調(diào)制的幅度。監(jiān)測控制系統(tǒng)由控制板、監(jiān)測顯示板及外部接口板構(gòu)成，自動(dòng)完成對開關(guān)的控制、功率的輸出和故障保證。電源系統(tǒng)為中波廣播發(fā)射機(jī)提供電源。一般中波廣播發(fā)射機(jī)有兩個(gè)變壓器提供功放電源電壓，當(dāng)兩個(gè)變壓器同時(shí)運(yùn)行時(shí)發(fā)射機(jī)整機(jī)才能正常運(yùn)行。

2.2 中波發(fā)射機(jī)三大電聲指標(biāo)

信噪比、諧波失真及頻率響應(yīng)是中波發(fā)射機(jī)的3大電聲指標(biāo)。電聲指標(biāo)好說明廣播播出的質(zhì)量好，而中波發(fā)射機(jī)信噪比的測量前提是不能調(diào)制信號，采用線性檢波器檢測中波設(shè)計(jì)的射頻信號，在通過檢波后調(diào)制系數(shù)和形成的交流電壓有效值為100%時(shí)則說明檢波器輸出的是有效交流電壓比，該交流電壓有效比即為發(fā)射機(jī)的信噪比。諧波失真的前提是用正弦波信號調(diào)制，該正弦波信號在發(fā)射機(jī)內(nèi)，發(fā)射機(jī)必須用單一頻率。波形失真會(huì)受到調(diào)制器非線性、放大器非線性的影響，使得諧波產(chǎn)生分量而引起波形失真。諧波的失真主要由非線性元器件，比如模擬輸入板、調(diào)制編碼板等引起。頻率響應(yīng)即頻響，由于發(fā)射機(jī)調(diào)節(jié)幅度會(huì)隨著調(diào)制信號頻率的變化而發(fā)生改變，但調(diào)制信號是不變的，所以由輸入個(gè)發(fā)射機(jī)的調(diào)制信號決定。測試頻率響應(yīng)時(shí)，用正弦信號調(diào)制發(fā)射機(jī)，要求檢波器調(diào)節(jié)幅度為50%，且以該調(diào)解幅度的檢波器檢測輸出的交流電壓有效值為基準(zhǔn)，在規(guī)定音頻頻帶內(nèi)檢測出檢波器輸出電壓有效值[3]。

3 影響小功率中波發(fā)射機(jī)指標(biāo)的因素

供電電源，如果系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)電源供給不穩(wěn)定的情況，那么中波發(fā)射機(jī)穩(wěn)壓電路也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)波動(dòng)，從而引起中波發(fā)射機(jī)指標(biāo)下降。發(fā)射機(jī)調(diào)整不當(dāng)，為音頻優(yōu)化電路在調(diào)制信號上加了一個(gè)抖動(dòng)信號，使其和大臺階功放同步來降低量化的失真，抖動(dòng)信號的變化會(huì)直接影響發(fā)射機(jī)的信噪比，當(dāng)調(diào)節(jié)幅度過大時(shí)就會(huì)加劇失調(diào)，影響發(fā)射機(jī)的失真度。其次，在輸出功率下降時(shí)，音頻直流信號變小，此時(shí)電壓的絕對值減小。當(dāng)輸入到A/D轉(zhuǎn)換電路的音頻復(fù)合信號電平太低時(shí)，就會(huì)影響電聲指標(biāo)測試的結(jié)果。元件噪聲，有的元件由于長時(shí)間運(yùn)行出現(xiàn)老化變質(zhì)的現(xiàn)象，電容器出現(xiàn)老化失效的問題，導(dǎo)致噪音問題的出現(xiàn)，同時(shí)劣質(zhì)元件集成的電路會(huì)直接對電聲指標(biāo)產(chǎn)生影響。設(shè)備因素，測試儀器的精密度不夠，加上沒有采取合適的測試手段就會(huì)影響指標(biāo)測試精確性。為此，必須根據(jù)實(shí)際情況選擇合適精度的測試儀器[4]。

4 預(yù)防控制措施

4.1 改善發(fā)射機(jī)指標(biāo)的措施

以DAM中波廣播發(fā)射機(jī)為例，一般情況下頻率響應(yīng)指標(biāo)不會(huì)發(fā)生太大變化，非線性失真與信噪比是比較容易出現(xiàn)問題的指標(biāo)。在非線性失真較大的情況下信噪比也會(huì)有所降低，所以在測試時(shí)如果發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)信噪比和失真下降，則需要先對功放模塊的狀態(tài)進(jìn)行檢查，尤其檢查二進(jìn)制小臺階有無出現(xiàn)故障問題。在中波廣播發(fā)射臺常用的DAM 10 kW中波發(fā)射機(jī)中，一共有六臺二進(jìn)制小臺階功放和四十二臺大臺階等壓功放，使用二進(jìn)制小臺階功放是為了彌補(bǔ)大臺階形成的量化臺階缺陷，使得量化噪聲與諧波失真減少。其次，加入三角波抖動(dòng)信號來提升發(fā)射機(jī)的信噪比，在加入抖動(dòng)信號后，其和直流電平形成輸出信號，可起到A/D轉(zhuǎn)換板模數(shù)轉(zhuǎn)換的作用。一般會(huì)在模擬輸入板上疊加一個(gè)幅度較小的頻率為72 kHz的三角波抖動(dòng)信號，用來穩(wěn)定小臺階功放平均電壓。此外，考慮到B-電源也會(huì)影響發(fā)射機(jī)的信噪比，該電源受到模擬輸入板信號調(diào)制，電源電壓隨著發(fā)射機(jī)音頻輸入與功率電平的變化而發(fā)生變化，功放模塊開關(guān)依賴模塊負(fù)載，在有音頻調(diào)制信號的情況下開通的功放總數(shù)會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)一個(gè)模塊的開通比另一個(gè)關(guān)早的情況會(huì)出現(xiàn)包絡(luò)尖峰，繁殖會(huì)出現(xiàn)包絡(luò)缺陷，而B-電壓的使用是為了減少上述現(xiàn)象的發(fā)生。

4.2 發(fā)射機(jī)預(yù)防維護(hù)措施

常見的檢修有周檢、月檢、季檢和年檢，同時(shí)在制作一些特大節(jié)目前，也需要統(tǒng)一進(jìn)行檢查，加大對容易損壞元器件、高電壓和大電流元器件的檢修，對于低電壓和小電流且性能穩(wěn)定的元器件可以適當(dāng)延長檢修周期。在日常檢修工作中，為了確保發(fā)射機(jī)房內(nèi)的干凈整潔，減少空氣灰塵量，必須頂起對機(jī)器除塵清理，清潔時(shí)要注意檢查被清潔的部位有無出現(xiàn)接觸不良、過熱變色、電壓電流泄漏的問題。如果機(jī)器面板上顯示異常情況則要及時(shí)記錄和申報(bào)，并快速做出處理。對于接觸是否良好問題的檢查，主要檢查大電流接線點(diǎn)和發(fā)射機(jī)調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，檢查各個(gè)部位連接是否良好，同時(shí)定期做好對各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)電壓、波形等的監(jiān)測，比較測量數(shù)據(jù)和發(fā)射機(jī)原來指標(biāo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并解決[5-6]。

5 中波廣播發(fā)射機(jī)的使用情況和發(fā)展趨勢

5.1 中波廣播發(fā)射機(jī)的使用情況

為使中波廣播獲得較好的發(fā)展，應(yīng)對當(dāng)前中波廣播發(fā)射機(jī)運(yùn)行存在的問題進(jìn)行分析研究，采取針對性的解決措施，采用數(shù)字中波廣播代替?zhèn)鹘y(tǒng)中波發(fā)射機(jī)。數(shù)字中波具有信號強(qiáng)、能自我調(diào)節(jié)、自我申報(bào)的特點(diǎn)，所以在廣播信號傳播的過程中受到外界因素的影響較小，收聽質(zhì)量和效率都有所提升。同時(shí)，因?yàn)椴扇〖谢幚泶胧邮盏男盘栠M(jìn)行處理，并采用先進(jìn)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源分享，提高了廣播資源傳播的效率和效果。中波發(fā)射機(jī)由控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、調(diào)頻等組成，發(fā)射機(jī)的使用方便且播放速度快。其次，一旦在信號發(fā)射、接收中出現(xiàn)任何問題可及時(shí)申報(bào)和及時(shí)維修處理，而且因?yàn)槭褂玫碾妷狠^低，且變壓器采用了先進(jìn)的制造技術(shù)，為此故障發(fā)生的概率也較低，可確保發(fā)射機(jī)安全運(yùn)行。此外，在運(yùn)行中可根據(jù)實(shí)際情況自我調(diào)節(jié)和完善，無須人員輔助調(diào)節(jié)，不僅減少了工作人員工作量而且也符合當(dāng)前發(fā)展的需要。

5.2 中波廣播發(fā)射機(jī)的發(fā)展趨勢

采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)也提高了信號傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率，在一定程度上促進(jìn)數(shù)字中波廣播的創(chuàng)新發(fā)展。同時(shí)也改變了信息處理的方式和運(yùn)輸方法，使數(shù)字中波廣播發(fā)射機(jī)運(yùn)行更加安全可靠。其次，數(shù)字中波系統(tǒng)融入了許多新的技術(shù)，這些技術(shù)的使用使得發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜，各系統(tǒng)之間聯(lián)系更加緊密、運(yùn)行效率更高，不僅推動(dòng)了數(shù)字中波廣播的發(fā)展，而且系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出故障提示，提高檢修的效率和質(zhì)量，使中波廣播發(fā)射機(jī)運(yùn)行更加安全穩(wěn)定。此外，新型中波技術(shù)的使用不僅降低故障發(fā)生率，而且也減少了人工成本，自動(dòng)化調(diào)節(jié)的精確度也更高，進(jìn)一步優(yōu)化了發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)，有效控制發(fā)射機(jī)的運(yùn)行成本。

6 結(jié)語

綜上所述，數(shù)字中波廣播發(fā)射機(jī)具有覆蓋面廣、低成本的優(yōu)點(diǎn)，充分利用這些優(yōu)勢并進(jìn)行不斷創(chuàng)新，融入先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)優(yōu)化中波廣播發(fā)射機(jī)性能，不但提升了發(fā)射機(jī)的抗干擾能力，而且也提升了中波廣播的信號傳輸質(zhì)量，拓寬了中波廣播發(fā)射機(jī)的使用范圍，促進(jìn)中波廣播發(fā)射機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展。