DAM循环调制中波发射机的特点

付立英

（松原中波发射台，吉林 松原 138000）

0 引 言

DAM系列发射机采用数字循环调制技术，具有多种保护功能。功率放大器采用模块化设计，功放模块可互相互换，因此每个功放模块都处于等几率工作状态，热负荷均匀。当个别功放模块出现故障时，发射机循环调制系统自动分配多余模块替补故障模块工作（多余模块包括正峰调制140%时使用的模块和备用模块）保证发射机满功率运行，不影响发射机的技术指标，有效降低了停播率和劣播率。发射机采用DDS频率直接合成及AES/EBU数字音频接口技术，为实现数字音频广播打下了基础。

1 采用标准化，结构合理

发射机的所有单元电路板都采用模块化设计，接插连接可靠，可以进行独立的拆装，方便用户维护。集成电路采用的插座方式，可有效避免发生故障而导致集成电路的损坏。

各种单元电路板设计合理，采用模块化设计替换方便，方便用户维护的同时，也有效降低了维护费用。发射机采用的场效应管为IR公司的RFP350，集成电路中的其他器件如三极管、二极管和接插件均采用流行通用产品，方便用户替换。在DAM系列发射机中，可相互替代。积木化设计的功放模块，降低了负载匹配难度。

采用双频蔽方式设计整机机箱，满足国家电磁辐射技术标准要求。整机机箱喷涂采用热固性粉末处理内外表面，可实现不变色、不脱落。机箱门选择前后开的方式，使发射机可以无缝整齐排列，有效节约机房的空间面积。门锁采用自扣形式，便于维护和应急故障处理。

电源与安全措施设计合理。发射机主整变压器工作时，发热小、余量大，抽头可调整。12相全波整流电路具有纹波低、滤波电路简单的优点，输出的230 V直流电压为功放电压。每个230 V直流电压都有辅助RC放电回路。当发射机门打开后，门联锁开关动作后切断交流电源，230 V功放电压经过泄放电阻放电，以此确保安全。

以10 kW发射机为例，全机42只大台阶功放模块、6只二进制台阶功放模块、3只驱动级功放模块及1只前置驱动级功放模块共52只功放模块（模块的电路形式和结构全部一致）可随意互换，然后根据提供的不同功放电压和改变合成器上的磁环变压器初级线圈的匝数，实现不同功率的RF输出[1]。

小台阶放大器控制信号传输线上的控制开关可以控制小台阶放大器的通/断，利于寻找故障或应急运行。

DAM系列发射机采用电压叠加方式实现功率合成。以10 kW发射机为例，42块功率放大器模块输出RF电压累计合成，有足够的模块备份。当个别功放模块出现故障后，故障模块退出工作状态，备份模块替补工作，维持正常的输出功率。射频分配信号采用传输线分配方式输出96路RF激励信号，保持功放模块的稳定工作。

2 采用数字调幅，循环调制编码技术，具有浮动载波功能

DAM系列中波发射机采用数字幅度调制。数字调幅以一定时刻开通输出调制音频信号对应调制幅度的功放模块，实现输出RF电压的调制方式。数字调幅也称幅度量化调制，即对模拟幅度信号进行数字化处理。音频调制信号输入后，经过模数转换器后输出12 bit信号，经循环调制编码电路后，作为功放模块导通与截至的控制信号。编码后的信号按规律进行移位实现循环工作，工作的功放模块输出电压累积实现功率合成，即通过控制功放模块的开通数量实现幅度调制。合成后的RF电压经过发射机末级槽路的带通滤波器，滤除多余的谐波成分和量化台阶，并输出已调波信号。

DAM系列发射机采用循环调制的工作方式。RF功放模块轮流工作，可有效降低模块的热负荷，提高模块（特别是功放管）的使用寿命。循环调制编码板负责处理功率放大级的大台阶和小台阶模块，实现截止与导通功能。也可设置“不循环”工作方式（用户自行设置），用于检查机器故障，实现功放模块的故障自动检测、自动退出及自动替换功能。音频信号经A/D转换为12 bit的数字音频信息，通过调制编码器处理后控制独立功放单元的开通与截至，经射频功率合成器与带通滤波器完成D/A转换形成调幅波。

功放模块。发射机采用“数字幅度调制与循环工作”的调制方式，利用可以互相替代的功放模块实现功率调节。10 kW-DAM发射机使用52个一样的功放模块，每个模块使用4只IRF350场效应管，形成一个由12 bit数字音频信号独立控制的“桥型放大电路”。该放大电路属于D类放大器，效率接近93%，整机效率高达85%[2]。

故障自动监测。DAM系列发射机在循环调制的基础上，增加了功放单元的故障自动检测、自动退出和自动替换功能。当个别功放模块出现故障时，系统检测后自动将故障模块退出工作状态。140%（正峰）调制时，才开通的模块将自动替补工作。可以实现自动替补的功放模块共有6块，保证了发射机在个别模块出现故障时也能维持额定输出功率，确保了发射机的技术指标和最大调制度不变。

DAM中波发射机采用的浮动载波技术，在保证覆盖场强和收听效果不变的前提下，降低了设备的能耗，具有重要的社会意义和显著的经济效益。此外，载波电平可以自动设置，利用功放电压的变化取样来稳定载波功率。当380 V交流电在±10%之间波动时，发射机输出功率的变化范围小于1%，基本维持不变。发射机有较强的平均调制能力，当调幅达到100%时，整个音频通道内连续可调，最大峰值输出可达到140%。

3 调制信号处理与信号源

发射机配有音频处理器，采用音频处理芯片NE570处理输入的调制音频信号。它对所调音频进行频域均衡、幅度限制、增益控制和动态压缩，以保证设备不会出现过调幅现象，在不影响三大指标的基础上，提高了收听响度和平均调制度。它还具有跟踪音频信号调制功能，确保音频调制信号与发射机输出电平同步改变。在改变发射机输出功率时，音频调制电平不需额外调整。

发射机配有用于同步广播的激励器接口，可以实现发射机本身激励信号与同步激励器激励信号的切换。发射机默认外部激励信号为主信号，当有外部激励信号输入时，自动切换至外部激励器；当没有外部激励信号或该信号发生故障时，信号自动切换到本机激励器上。切换功能由DDS频率合成器实现。

4 自动控制、显示、报警及故障处理方式

DAM循环调制发射机采用单片机作为控制系统的核心，代替了传统发射机的复杂表头指示电路、LED状态显示电路及控制与接口电路。发射机的控制系统采用大规模集成电路，使用的16位单片机为Intel公司的C8051F023，使用的大规模可编程逻辑器件CPLD为ALtere公司的EPM240T100CS，高精度时钟芯片为Dallas公司的DS12C887，实现了发射机状态的智能自动检测，实现了人机对话，且发射机的工作状态参数可以直接显示于显示屏。附加LED8421码载波频率指示电路，从远处可清晰观察设备的载波载波频率。调幅度指示电路提供实时的动态音频载波输入情况，还配有故障蜂鸣报警器。集成电路具有全套的声光报警功能，设备发生故障时，显示屏提供故障提示的同时，依据故障分类提供声光报警信号。

发射机具有远程控制接口的功能，采用RS422接口通信电路,可以方便与上位机“发射台站监控系统”的软件进行通信，完成对发射机的联网控制、远程监测和遥控。上位机采用有多路RS422接口的摩沙卡，以PIC总线方式工作。

发射机拥有门联锁、外部联锁、风节点联锁、电联联锁和功放到位联锁等联锁保护功能。滤波器箱装有接地棒，维护时可以快速放电。发射机依据故障类型实行不同的保护方式。当发射机出现故障时，发射机显示屏提供各部分的故障指示。发射机依据故障级别对出现的故障分为七类：（1）关机断高压保护，联锁故障（包括门联锁和外部联锁）、因温度过高引发的“风故障”、直流稳压电源的B+/B-电源故障、输出检测板±5 V电源故障、交流380 V电源缺相和功放电压过压等，均会引起关机断高压现象；（2）发射机掉高压后重启，如果设备仍然存在故障，则继续掉高压并不再重启，这类故障是由发射机的“过流”“过激励”或“欠激励”（10 kW发射机正常的射频驱动电平为28～32 VPP，若小于28 V为欠激，大于32 V为过激）等造成的；（3）当发射机的驻波比持续过高，即“天线零位”过大或“滤波器零位”过大时，发射机会自动降低输出功率播出；（4）当发射机音频调制系统的模拟输入电路（浮动载波板）的±15 V电源和模/数转换板的±15 V、+5 V电源存在故障，会使发射机封锁功率输出；（5）模/数转换时取样频率不对或取样信号与转换间存在延时，都会导致发射机模/数转换系统出现故障，继而产生复位清零信号；（6）个别功放模块存在故障退出工作状态，由备份功放模块自动替补工作，且故障显示板会显示故障信息；（7）交流电源过低或缺相，会导致高压断路器不能动作，发射机被封锁。

5 其他特点

发射机末极槽路设计为π形匹配网络。该匹配网络具有良好的防雷效果，且发射机RF输出接口设置有石墨放电球。这些措施可有效防范雷击对发射机设备的破坏。发射机的电源系统安装了压敏电阻，防止发射机开机或电源瞬间变化引发浪涌电流而对破坏设备。在RF的输出端利用取样电路实现驻波保护，确保雷击发生时场效应管不受损害。在电源输入端设置防浪涌的压敏电阻，阻止雷电从电源线进入机器，从而保证电源系统和其他设备的安全。

发射机以风冷形式实现冷却，在发射机功放系统的底部安装低噪声、大功率的离心风机，能有效散热，且噪声小。

6 结 论

DAM系列中波广播发射机采用成熟完备的数字幅度调制方式，提高了设备的声电技术指标，具有良好的幅频动态响应，克服了传统发射机难以避免的非线性失真问题。发射机实质上是一个大功率模/数变换与数/模变换系统，采用了大量的数字集成电路用于控制系统、音频处理系统和监测系统，同时射频系统利用D类开关放大器，大幅降低了发射机整体能耗，提高了整机效率，节约了运行费用，降低了设备维护量，减少了人工维护成本，提高了技术人员的业务水平。