5 0 0 k W短波发射机失真和互调补偿单元简介

李 媛

（国家新闻出版广电总局五九四台，陕西 咸阳712028）

0 引言

TSW2500型500kW短波发射机是目前世界上最先进的短波发射机之一,PSM发射机的主要组成部分有：射频级，脉阶调制器（PSM），发射机控制部分，电机控制,电源和冷却部分，相关的安全装置用于保护工作人员的安全。这里主要介绍谐波失真与互调补偿单元(HDC)在发射机工作系统中的原理和方式以及其在发射机系统的作用，然后从谐波失真与互调补偿单元(HDC)的组成详细介绍其各个部件的作用，以及发射机谐波失真与互调补偿单元(HDC)本身在发射机系统中的作用作了简要描述。

1 谐波失真与互调补偿单元（HDC）原理

1．1 谐波失真与互调补偿单元的组成

PSM单元、电子管放大器、RF部分以及RF/AF检测器都属于发射机通路的非线性部分，预补偿系统的作用是改变音频输入信号，消除发射机输出信号的非线性失真。图1中的反馈通路的作用是调整预补偿单元的工作模式，发射机通路的传输特性是一种非线性的动态系统，系统的非线性失真（谐波与互调成分）必须通过预补偿单元来消除，同时预补偿单元在设计上应满足发射机系统的要求，HDC预补偿单元由补偿模型(Model)电路、控制算法(CL)电路、标志处理(ID)电路以及延时(d)电路组成。

补偿模型(Model)是HDC预补偿单元的心脏，其作用是通过发射机实时输出信号y(.)的预测值ym(.)，来校正发射机通路的非线性特征，系统标志单元(ID)的作用是将补偿模型的特性改变为实时变化的动态系统特性。

1．2 谐波失真与互调补偿单元的工作模式

图2表示HDC预补偿单元的工作原理，说明该单元是由典型的反馈控制系统演变而来。从图2中可以看出，谬误信号e(.)是从参考信号yref(.)-y(.)得到的，送到具有积分特性的控制算法（Control Law）电路中。形成的校正信号c(.)加到输入信号s(.)中，进入发射机通路。电路的稳定性基本上取决于通路的动态特性和所选择的控制算法。在实际发射机通路中，由于延时的存在，控制电路不可能在整个系统所要求的带宽之内都具有稳定性。为了解决这一问题，系统在设计时增加了一个补偿模型电路，通过发射机实时输出信号y(.)的预测值ym(.)，来取代原有的实时值y(.)。

1．3 谐波失真与互调补偿单元在整个系统中的位置

HDC的逻辑功能分配在单元板 YCP08、YCP14和 VCP01中。YCP08包括下列功能：生成参考信号yref(.)，模型参数的辨识，输入信号的延时，生成模型输出信号ym(.)，提供控制算法CL，在音频输入信号中加入校正信号c(.)；YCP14的功能包括信号模拟量的A/D转换和线性滤波；VCP01允许通过设置跳线来断开HDC的连接。

HDC补偿单元在整个系统中的位置，YCP08板作为HDC系统的心脏，位于PSM控制系统的调制模式处理板YCP04和噪声抑制板YCP05之间。测量通路从射频输出开始，经包络波解调器AAU28以及带积分和滤波电路的A/D转换器YCP14，送回到YCP08板。这种补偿单元的结构将对包络波通路产生影响，使发射机具有了线性特性。测量点A为数/模转换值，位于YCP08面板的通道（Channel）A。测量点B为数/模转换值，位于YCP14面板的通道（Channel）A。YCP08板的包括HDC补偿电路和标志电路，其主要部分是四个数字信号处理器，分别承担不同的功能。四个DSP直接接入一个4个接口的RAM，因此可以实现在一个通用贮存器各自独立的异步寻址。微控制器通过并行接口接入四个DSP，因此能够在复位之后，将程序编码加载至各个DSP的RAM区域。微控制器也担当四个DSP的复位线的控制功能。在需要加载新的程序编码时，要用到位于YCP08面板的“LOAD”按钮。在发射机正常开机时无需用到此项功能，而且此按按钮会造成发射机跳闸。面板上9芯的RS-232接口用于微控制器与开发系统之间的通讯。在正常开机时也无需用到。在YCP08的面板上，通过一个双通道D/A转换器，提供A、B两路模拟测试信号，面板上有六个LED（+5V，CTRL；DSP A、B、C、D）,用于指示各个部分的状态。当电源开启、微处理器初始化之后，这些灯亮。YCP14板接收发射机输出的解调信号，执行模数转换和数字线性滤波功能。

1．4 谐波失真与互调补偿单元的作用及工作条件

在整个音频的范围消除谐波噪声，消除互调成分，使系统音频通路具有线性特性，自动适应系统特性的变化，减少电子管的发热，延长其寿命。发射机在DSB/DCC调制模式下，整个信号都将得到预补偿。而在SSB模式，只有SSB系统的包络信号通路得到预补偿。HDC系统安装之后，通过在ECAM系统的显示屏上选择“Preeq”软控键来执行开关动作。

要使HDC系统的功能得到发挥，需要满足以下条件：

（1）系统从音频输入AFin到解调输出y，其带宽应该大于17kHz±0.2dB。否则在高频端无法得到足够的补偿。因此，带有HDC单元的发射机，其带宽在设计都满足这一要求。（2）在从100Hz到约17kHz的频率范围内，系统从音频输入AFin到解调输出y的延时，应该保持常数。否则其稳定性将受到损害，HDC单元将自动减低对音频信号的影响。

（3）如果在整个链路中的个别部件过调，那么音频信号将会被削平，从而增大了信号的失真。对于这种失真，HDC单元是无能为力的。这时候应该在模拟输出板YCS07上手动调节信号电平，使A/D转换器YCP14的输入信号不会产生过调现象。

2 结束语

本文针对发射机谐波失真与互调补偿单元(HDC)的组成及工作原理及在发射机系统中的位置，通过上面的描述。能够更加清晰的了解发射机音频信号在发射机工作系统中的处理方式及调制都有了更加清晰的认识，明确了发射机谐波失真与互调补偿单元在整个音频的范围消除谐波噪声，消除互调成分，使系统音频通路具有线性特性，自动适应系统特性的变化，减少电子管的发热，延长其寿命。