浮動載波功能在DF500A型發(fā)射機(jī)上的應(yīng)用及節(jié)能效果

曲瑞

（國家廣播電視總局2024 臺 黑龍江省佳木斯市 154000）

1 引言

在如今節(jié)能減排的大環(huán)境下，減少用電量節(jié)約能源已經(jīng)成為各行各業(yè)的必然趨勢，在發(fā)射臺站的安全播出中，保證服務(wù)區(qū)收聽效果以及三大指標(biāo)達(dá)到甲級標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要，發(fā)射機(jī)的大型真空器件在合理損耗范圍內(nèi)，使用浮動載波模式播音，可以降低電能消耗，節(jié)約電費開支，提高經(jīng)濟(jì)效益。浮動載波控制模式是載波電平隨調(diào)幅度大小變化的控制方式，它相對于固定載波電平模式比較，可以大量節(jié)約電耗，所以新型發(fā)射機(jī)基本都具備浮動載波控制的功能，且使用浮動載波模式，不改變機(jī)器線路，不影響上位機(jī)的控制，設(shè)置簡單，操作方便。

2 浮動載波的設(shè)置方法

DF500A 型發(fā)射機(jī)使用DMR2000 型大功率短波發(fā)射機(jī)數(shù)字調(diào)制器，浮動載波設(shè)置機(jī)械編碼器C3 位于此調(diào)制器的綜合算法板D5板，初始設(shè)置為{0}, {0}代表雙邊帶調(diào)制模式，簡稱DSB 模式，{1-F}代表浮動載波模式，簡稱DCC 模式，參考公式10K*(-0.05)，其中K為機(jī)械編碼器C3 所設(shè)置的值[1]。例如：機(jī)械編碼器C3 當(dāng)前值為1，則通過公式計算為0.89，代表此時載波電平相對雙邊帶時的最低下降幅度，K=3 時為0.71，K=6 時為0.52，機(jī)械編碼器值設(shè)定越大則載波電平的浮動幅度也越大，本文所有數(shù)據(jù)都是以DCC1/3/ 6 檔下的測試結(jié)果為例。

3 浮動載波的工作原理

浮動載波功能的主要控制方式：當(dāng)發(fā)射機(jī)調(diào)幅度較低時，載波功率向下浮動，損耗降低，隨著調(diào)幅度增大，載波功率同步跟隨增大，直到恢復(fù)正常載波功率范圍。這樣既保證了較大調(diào)幅度時正常載波和邊帶功率，不影響收聽效果，又保證發(fā)射機(jī)在低調(diào)幅度時，減小了對收聽不起作用的載波功率的浪費，從而達(dá)到了節(jié)約電能的目的[2]。如圖1 所示，利用C3 編碼器的位置切換，與其中一條通路連通，將直流+3.3 伏電壓通過1KΩ 下拉電阻下拉電平后進(jìn)入控制芯片EPM3256AQC208-7，實現(xiàn)控制芯片的載波浮動的模式選擇。

4 浮動載波測試環(huán)境的搭建

測試環(huán)境搭建共使用到ATS-1 音頻分析儀、FMAB 調(diào)制分析儀、調(diào)幅度儀，雙通道模擬示波器。首先斷開9400 音頻處理器至PSM調(diào)制器的音頻電纜，使ATS-1 音頻輸出口（OUTPUTS）與PSM 調(diào)制器的音頻輸入相連接，利用ATS-1 為發(fā)射機(jī)提供單音頻信號。射頻信號采樣線分別接入FMAB,、調(diào)幅度儀、示波器，F(xiàn)MAB 使用時需要加裝50Ω 衰減器，確保測試電壓符合儀器正常工作范圍，起到保護(hù)儀器作用，利用 FMAB 測試發(fā)射機(jī)的三大指標(biāo)，利用調(diào)幅度儀觀察調(diào)幅度，利用示波器測量載波電壓、載波幅度、調(diào)幅度，詳情如圖2 所示。

5 浮動載波的各項特性測量

5.1 測量方法步驟

（1）確認(rèn)機(jī)械編碼在0db，以載波功率450kW 為例，發(fā)射機(jī)未加音頻信號，用示波器測量載波電壓。

圖1：浮動載波通路示意圖

圖2：測試環(huán)境平面圖

圖3：浮動載波特性圖

表1

表2：三大指標(biāo)測試表

表3：發(fā)射機(jī)設(shè)備運行表值

（2）將旋鈕依次轉(zhuǎn)動至1、3、6 檔，測量相應(yīng)的載波幅度。

（3）確認(rèn)旋鈕在0db，載波功率450kW,加1kHz 正弦波信號至10%調(diào)幅度，用示波器測量載波電壓。

（4）保持音頻信號電壓不變，將旋鈕依次轉(zhuǎn)動至1、3、6 檔，用示波器依次測量相應(yīng)載波幅度和調(diào)幅度。

（5）按照步驟3 和4，依次測量調(diào)幅度20%-100%時不同DCC 衰減量對應(yīng)的載波幅度和調(diào)幅度。

5.2 測試項目說明及數(shù)據(jù)

如圖3 所示。

圖5

圖6

（1）調(diào)幅度 m=(max-Vmin/ Vmax+Vmin)*100%。

（2）音頻電壓為ATS-1 調(diào)整調(diào)幅度大小時對應(yīng)的電壓值。

（3）Vmax ，Vmin 為包絡(luò)波的最大峰值與最小峰值。

（4）載波幅度VPP= Vmax+Vmin/2。

（5）表1 為測試數(shù)據(jù)。

（6）圖4 →圖7 為圖3 的CCM 曲線，橫坐標(biāo)為調(diào)幅度（音頻電壓），縱坐標(biāo)為載波幅度（Vpp）

圖7

5.3 測試結(jié)論

（1）通過測試數(shù)據(jù)來看，機(jī)械編碼器值設(shè)定越大則載波電平的浮動幅度也越大。

（2）DSB 模式調(diào)幅度10%-80%時，DCC1、3、6 檔相對于DSB 模式調(diào)幅度大幅升高，DSB 調(diào)幅度90%- 100%時，DCC1、3、6 檔相對于DSB 模式調(diào)幅度基本上沒有變化。

6 DSB與DCC模式下三大指標(biāo)的測試

6.1 測試方法

A03 機(jī)開機(jī)f：11985kHz，利用搭建好的測試平臺分別測試了三大指標(biāo)。

6.2 測試數(shù)據(jù)

如表2 所示。

6.3 測試結(jié)論

通過表2 數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，DCC 三種模式下諧波失真與頻率響應(yīng)完全可以達(dá)到甲級標(biāo)準(zhǔn)，而DCC6 檔下的雜音電平?jīng)]有達(dá)到甲級標(biāo)準(zhǔn)，由此可見在模式選擇時可優(yōu)先選擇DCC1/3 檔。

7 浮動載波的節(jié)能效果

7.1 測試方法

在A03 機(jī)上利用搭建好的測試平臺開機(jī)測試11985kHz，107#254°，載波功率升至450kW，在m=0.5 時依次切換DCC1/3/6 檔，記錄發(fā)射機(jī)表值，m=0.6、0.7、0.8 時以此類推，由于播音中的語言類節(jié)目平均調(diào)幅度在70%左右，所以只記錄了m＞0.5 時的表值情況。

7.2 測試數(shù)據(jù)

如表3 所示。

7.3 節(jié)能效果舉例計算

例如在m=0.7 時節(jié)能效果的計算， DSB 模式：P 平均=P 載+P 邊=460+112.7=527.7kW 。DCC3 檔 模 式：P 平 均=P 載+P 邊=281+68.8=349.8kW，即DCC3 模式相對于DSB 模式下節(jié)約了527.7-349.8=222.9kW，由于每度用電量等于1kW/小時，工業(yè)用電1 元左右，即在m=0.7 時每小時每臺500kW 發(fā)射機(jī)節(jié)約222.9 度電，節(jié)約222.9 元錢。

8 結(jié)語

在短波發(fā)射機(jī)中DF500A 型500kW 發(fā)射機(jī)屬于大功率發(fā)射機(jī)，消耗的電量較大，使用浮動載波模式可以節(jié)省可觀的能源，在實際測試中，浮動載波模式下發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)穩(wěn)定，調(diào)幅度大幅增加，大型真空器件工作溫度相比較DSB 模式下較低，由此可見因此浮動載波功能在DF500A 型500kW 短波發(fā)射機(jī)上具有很強(qiáng)的實用性和應(yīng)用意義。