浅析DAM10kW中波发射机的调制编码器

梁永生

摘 要：模数转换电路将12比特数字音频信号送入调制编码器，调制编码器对12比特数字音频信号进行编码，编码后的数字信号用于功放级RF功放模块开启和关闭的控制信号。调制编码器的主要电路包括B+和B-电源电路，数字音频信号数据编码电路、钳位电路、功放关闭电路及互锁电路等。该文介绍了调制编码器的编码原理，并对具体电路进行了详细的分析。调制编码器将数字音频信号编码成控制48个RF功放模块开启和关闭的控制信号。

关键词：大台阶；二进制台阶；功放关闭；钳位电路

中图分类号：TN838 文献标志码：A

1 编码原理

12位数字字码构成数字音频信号，用B1～B12来表示，最高有效位B1称为MSB，最低有效位B12称为LSB。12位数字码被分成2组数据以二进制数的形式进行音频数据编码，第一组二进制码B1～B6代表控制的大台阶功放模块，第二组二进制码B7～B12代表控制的二进制台阶功放模块。

1.1 编码实例

以二进制字码010010/001011为例，分析12位字码控制功放模块的开启和关闭过程。大台阶字码为B1～B6→010010，通过二进制数“010010”转换为十进制数“18”来确认有18个大台阶RF功放模块被开启，此时发射机输出正好是载波功率10 kW。二进制台阶由B7～B12低六位字码控制，高电平字码为“1”代表对应控制的二进制功放模块被开启，低电平字码为“0”代表对应控制的二进制功放模块被关闭。“二进制台阶”字码B7=1/2大台阶，B8=1/4大台阶，B9=1/8大台阶， B10=1/16大台阶，B11=1/32大台阶，B12=1/64大台阶。二进制台阶字码为B7～B12→001011，代表B7、B8和B10关闭，B9、B11和B12打开。

1.2 编码方法

调制编码器用了6片256×8位的ROM只读存储器集成电路74LS471。每个ROM包括256个8位数地址可寻址存储器，其每个存储器配置的8位数已由生产厂永久的编程好了。音频信号的编码地址在每片ROM的8个高有效位上，指定了256个存储器，指定的每个存储器存储了被控制的大台阶RF功放模块的编码数据。指定了存储器地址后，在存储器内的8位数据信息从ROM芯片的6～9和11～14脚输出，作为大台阶RF功放模块的开启和关闭控制信号。

2 电源电路

直流稳压电源输出的B-和B电源信号作为调制编码器的电源。B-电源是随“音频+直流”信号同步变化的已调信号，B+电源由非稳压的+8V电源经稳压电路稳压为+5.75VDC直流信号。

（1）进入调制编码器的+5.75 V的B+电压首先被电感和电容滤波，滤波后的直流电压由稳压二极管稳压成标准+5 V电压，用于调制编码器内部集成电路的正电源。

（2）驱动电路DS0026的输出由B-电源通过下拉电阻提供，功放模块的负载确定了模块被开通和截止的时间，同时开通模块的数量确定了负载的载荷，引入B-电源的目的是补偿功放模块因开启或关闭产生的状态变化。当调制度发生变化时，B-信号随调制度变化发生偏移，直流稳压电源直接给出相应的偏移量。

3 数字音频信号数据编码电路

模数转换电路输入的数字音频信号经过上拉和下拉电阻分压网络后进入锁存器74LS273，当时钟输入端出现低电平到高电平的瞬态变化时，锁存器74LS273的输入数据将被发送至输出端。模数转换电路来的数据选通-L信号经倒相器“74LS14”倒相后，维持锁存器的输出状态，直到下一个数据选通-L信号到来。锁存器的清零端出现低电平功放关闭-L信号时，全部锁存器被封锁，输出端为低电平，此时所有功放模块被关闭。

（1）“阶梯”状态二进制数字音频电路。二进制B7～B12比特数字信号被“74LS273”锁存器锁存后，输入选通电路，选通电路由8位拨码开关和集成电路74LS32组成。当选通信号到来后，B7～B12的小台阶二进制字码将被送入反相/驱动输入电路DS0026进行倒相放大，作为功放级小台阶RF功放模块的开/关控制信号。

（2）“大台阶”数字音频电路。经数码选址后大台阶B1～B6数据将被6个锁存器ROM74LS471存储。在选通信号到来后，反相/驱动器DS0026将锁存的输出数据倒相放大后，作为功放级大台阶模块的开/关控制信号。

（3）DS0026反相/驱动器。集成电路DS0026负责将TTL电平转换为RF模块的控制信号，它的输出部分包括电流输出源和电流吸收源2个晶体管。B+电源接电流输出源上拉晶体管的集电极，电流吸收源下拉晶体管的发射机接B-电源。因此每时刻的输出要么被上拉至B+电源，要么接B-电源，上拉电阻和下拉电阻构成了功放模块的开/关控制电路的输出电路。

4 互锁电路

互锁电路报警时输出“功放关闭”信号，数据锁存器74LS471的输出全部清零，此时RF功放模块全部被截止。调制编码器有16个相同的互锁电路输入端，而每路监测4块RF功放模块。10 kW发射机使用了其中的12路互锁电路，它们控制了包括二进制台阶在内的全部48块功率放大器。每4块RF功放模块由它们装置板上的短路线串联后，接到倒相器74LS14的输出端。当互锁电路的输入有开路的时候，上拉电阻保证倒相器74LS14的输入为高电平。倒相器的全部输出端接到与非门74LS30的输入端，在和或非门电路74LS02合成一路连锁故障指示信号。如果任何一路产生故障信号，与非门74LS30的输入端将有一路为“0”，则或非门74LS02为“1”。当出现功率合成器母板与调制编码器之间的电缆未连接上，或任意一个二进制台阶模块或“大台阶”模块未安装上时，互锁电路将启动报警。

5 功放关闭电路

当出现“功放关闭-L”信号时，锁存器输出的全部信号为低电平，此时功放电压+230V依然存在，但发射机将无功率输出。功放关闭逻辑电路由与门74LS11电路组成，与门信号的输入包括：电缆互锁-L故障，电源开启重置-L信号，从LED板上的故障和过载电路发出的“功放关闭-H”信号，从输出监测板发出的“功放关闭-L”信号，从模数转换板发出的“功放关闭-L”信号。这几种情况发生时，将产生低电平功放关闭-L信号，并发送到清零输入端，清除在调制编码器的所有数据锁存器。

6 钳位电路

当音频输入电平超过了发射机调制能力的最大正峰值时，钳位电路将迫使“二进制小台阶功放模块”全部开启。当A/D转换器的模拟信号增加时，在十进制顺序期间“二进制小台阶功放模块”被逐个打开，用于缓慢增加RF的输出。当全部二进制台阶模块被开启后，音频调制信号继续增加，将导致发射机开启一个不存在的“大台阶”模块。这将引起一个“锯齿状”的峰值而不是“平顶状”的峰值。为了避免“锯齿状”峰值信号出现，通过引入一个钳位信号使不存在的“大台阶”锁存器的输出端始终保持“高电平”，只要这个“钳位”信号存在，逻辑“1”就使所有的“二进制”阶梯保持打开状态。

7 结语

虽然调制编码器是DAM中波发射机中相对庞大而复杂的电路，但该电路具有很强的规律性，多数电路都采用同样的结构，可采用替代法来快速判断故障位置。該文对调制编码器的编码原理和具体电路都进行了细致的分析，具有一定的借鉴意义。

参考文献

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