5 0 0 k W短波發射機失真和互調補償單元簡介

李 媛

（國家新聞出版廣電總局五九四臺，陜西 咸陽712028）

0 引言

TSW2500型500kW短波發射機是目前世界上最先進的短波發射機之一,PSM發射機的主要組成部分有：射頻級，脈階調制器（PSM），發射機控制部分，電機控制,電源和冷卻部分，相關的安全裝置用于保護工作人員的安全。這里主要介紹諧波失真與互調補償單元(HDC)在發射機工作系統中的原理和方式以及其在發射機系統的作用，然后從諧波失真與互調補償單元(HDC)的組成詳細介紹其各個部件的作用，以及發射機諧波失真與互調補償單元(HDC)本身在發射機系統中的作用作了簡要描述。

1 諧波失真與互調補償單元（HDC）原理

1．1 諧波失真與互調補償單元的組成

PSM單元、電子管放大器、RF部分以及RF/AF檢測器都屬于發射機通路的非線性部分，預補償系統的作用是改變音頻輸入信號，消除發射機輸出信號的非線性失真。圖1中的反饋通路的作用是調整預補償單元的工作模式，發射機通路的傳輸特性是一種非線性的動態系統，系統的非線性失真（諧波與互調成分）必須通過預補償單元來消除，同時預補償單元在設計上應滿足發射機系統的要求，HDC預補償單元由補償模型(Model)電路、控制算法(CL)電路、標志處理(ID)電路以及延時(d)電路組成。

補償模型(Model)是HDC預補償單元的心臟，其作用是通過發射機實時輸出信號y(.)的預測值ym(.)，來校正發射機通路的非線性特征，系統標志單元(ID)的作用是將補償模型的特性改變為實時變化的動態系統特性。

1．2 諧波失真與互調補償單元的工作模式

圖2表示HDC預補償單元的工作原理，說明該單元是由典型的反饋控制系統演變而來。從圖2中可以看出，謬誤信號e(.)是從參考信號yref(.)-y(.)得到的，送到具有積分特性的控制算法（Control Law）電路中。形成的校正信號c(.)加到輸入信號s(.)中，進入發射機通路。電路的穩定性基本上取決于通路的動態特性和所選擇的控制算法。在實際發射機通路中，由于延時的存在，控制電路不可能在整個系統所要求的帶寬之內都具有穩定性。為了解決這一問題，系統在設計時增加了一個補償模型電路，通過發射機實時輸出信號y(.)的預測值ym(.)，來取代原有的實時值y(.)。

1．3 諧波失真與互調補償單元在整個系統中的位置

HDC的邏輯功能分配在單元板 YCP08、YCP14和 VCP01中。YCP08包括下列功能：生成參考信號yref(.)，模型參數的辨識，輸入信號的延時，生成模型輸出信號ym(.)，提供控制算法CL，在音頻輸入信號中加入校正信號c(.)；YCP14的功能包括信號模擬量的A/D轉換和線性濾波；VCP01允許通過設置跳線來斷開HDC的連接。

HDC補償單元在整個系統中的位置，YCP08板作為HDC系統的心臟，位于PSM控制系統的調制模式處理板YCP04和噪聲抑制板YCP05之間。測量通路從射頻輸出開始，經包絡波解調器AAU28以及帶積分和濾波電路的A/D轉換器YCP14，送回到YCP08板。這種補償單元的結構將對包絡波通路產生影響，使發射機具有了線性特性。測量點A為數/模轉換值，位于YCP08面板的通道（Channel）A。測量點B為數/模轉換值，位于YCP14面板的通道（Channel）A。YCP08板的包括HDC補償電路和標志電路，其主要部分是四個數字信號處理器，分別承擔不同的功能。四個DSP直接接入一個4個接口的RAM，因此可以實現在一個通用貯存器各自獨立的異步尋址。微控制器通過并行接口接入四個DSP，因此能夠在復位之后，將程序編碼加載至各個DSP的RAM區域。微控制器也擔當四個DSP的復位線的控制功能。在需要加載新的程序編碼時，要用到位于YCP08面板的“LOAD”按鈕。在發射機正常開機時無需用到此項功能，而且此按按鈕會造成發射機跳閘。面板上9芯的RS-232接口用于微控制器與開發系統之間的通訊。在正常開機時也無需用到。在YCP08的面板上，通過一個雙通道D/A轉換器，提供A、B兩路模擬測試信號，面板上有六個LED（+5V，CTRL；DSP A、B、C、D）,用于指示各個部分的狀態。當電源開啟、微處理器初始化之后，這些燈亮。YCP14板接收發射機輸出的解調信號，執行模數轉換和數字線性濾波功能。

1．4 諧波失真與互調補償單元的作用及工作條件

在整個音頻的范圍消除諧波噪聲，消除互調成分，使系統音頻通路具有線性特性，自動適應系統特性的變化，減少電子管的發熱，延長其壽命。發射機在DSB/DCC調制模式下，整個信號都將得到預補償。而在SSB模式，只有SSB系統的包絡信號通路得到預補償。HDC系統安裝之后，通過在ECAM系統的顯示屏上選擇“Preeq”軟控鍵來執行開關動作。

要使HDC系統的功能得到發揮，需要滿足以下條件：

（1）系統從音頻輸入AFin到解調輸出y，其帶寬應該大于17kHz±0.2dB。否則在高頻端無法得到足夠的補償。因此，帶有HDC單元的發射機，其帶寬在設計都滿足這一要求。（2）在從100Hz到約17kHz的頻率范圍內，系統從音頻輸入AFin到解調輸出y的延時，應該保持常數。否則其穩定性將受到損害，HDC單元將自動減低對音頻信號的影響。

（3）如果在整個鏈路中的個別部件過調，那么音頻信號將會被削平，從而增大了信號的失真。對于這種失真，HDC單元是無能為力的。這時候應該在模擬輸出板YCS07上手動調節信號電平，使A/D轉換器YCP14的輸入信號不會產生過調現象。

2 結束語

本文針對發射機諧波失真與互調補償單元(HDC)的組成及工作原理及在發射機系統中的位置，通過上面的描述。能夠更加清晰的了解發射機音頻信號在發射機工作系統中的處理方式及調制都有了更加清晰的認識，明確了發射機諧波失真與互調補償單元在整個音頻的范圍消除諧波噪聲，消除互調成分，使系統音頻通路具有線性特性，自動適應系統特性的變化，減少電子管的發熱，延長其壽命。