試論大功率短波發射機系統自動化整合

達嘎

（西藏自治區新聞出版廣電局093臺，西藏 那曲 852000）

一、前言

大功率短波發射機數字調制器與傳統大功率短波發射機模擬調制器有根本的區別，大功率短波發射機數字調制器可以有效的提高短波發射機“粗糙”量化器的帶內信噪比，延長發射機功率以及來改善發射機整機的電聲指標。

二、大功率短波發射機數字調制器系統的核心技術與基本構成

該系統組成：電源板、調制接口板、音頻轉換板、綜合算法板、調制接口板、光發光收板、母板。

（一）大功率短波數字調制器的核心技術

1.通過“信號過采樣”技術，噪聲信號被數字量化，并且這些數字噪聲信號被分布到更寬的頻譜內范圍，這樣一來帶內的噪聲功率譜密度被降到最低；量化后的噪聲通過“噪聲整形”技術被調制到帶外高頻端。通過這兩項技術的結合，使量化器的帶內信噪比有著明顯的提高。

2.在發射機階梯放大的過程中，發射機功率放大模塊采取循環導通的策略，降低了IGBT的開關速度，進而將模塊在開關跳變過程中產生的熱損耗進行降低；同時每個功率放大模塊的負載得到了平衡，使模塊的平均使用壽命得到了延長。

3.利用數字信號處理的方法，通過對發射音頻系統的輸出進行合理的補償，使發射機的聲電指標有著明顯的改善。

4.功率放大模塊輸出電壓誤差較大，在循環導通的環節中就形成了所謂的開關噪聲，并且開關噪聲的頻率在音頻范圍內，進而形成了較強的雜音電平，我們稱之為循環噪聲。為此我們設計了高精度數字化功率放大模塊和數字控制板來解決這一問題。

（二）大功率短波數字調制器系統設計組成

1.大功率短波數字調制器的物理架構設計

數字調制控制器采用6U標準機箱，插板式硬件組裝結構，便于設備維護以及在現有PSM短波發射機型上進行改造升級；機箱及面板表面采用鉻酸鈍化的處理技術，具有更好的EMC電磁兼容效果及靜電釋放功能；在母板與各插板上安裝唯一配對的防差錯編碼器，保證板卡不會因位置插錯造成硬件損壞；光收發板與母板平行安裝，減小了機箱的厚度，便于適應各種發射機型的物理結構。

2.大功率短波數字調制器的系統架構設計

由圖2可以看出大功率短波數字調制器系統架構采用主從式異步并行的總線設計結構。綜合算法板上的DSP控制MAST端；總線的SLAVE端為其它板卡以及板上的器件。板卡之間的控制信息傳遞運用比較高效率的DMA方式傳輸。板卡之間的控制信息包括：PSM系統工作參數、各板卡的工作狀態、功率放大模塊的工作參數。

為了保證重要信息處理的可靠性和實時性，數字調制器使用專用線路來傳輸關鍵信號。這些關鍵信息主要包括：快速保護信號、PSM控制器的本機操作信號、音頻信號、模塊開關信號和發射機反饋信號。

3.系統架構設計

音頻接口模塊：音頻信號由此接口接入，為了今后方便升級音頻接口能夠使模擬和數字音頻信號兼容，將模擬和數字音頻信號轉換成PCM碼送給量化調制器；操作接口模塊：為了方便自動化系統的接入，在操作接口模塊上提供了手動接口和自動接口操作；量化調制器模塊：量化調制器模塊完成主要的處理和核心的處理，數字預失真處理、AM預調制和工頻噪聲抵消；信號插值，功率控制，自動增益，階梯噪聲整形、階梯修正，模塊管理等功能；階梯控制模塊：對量化調制器產生的模塊開關信號和模塊的ID信息進行綜合處理，產生階梯放大器的階梯控制信號；模塊檢測：解碼，并指示各個功率放大模塊的狀態信息。

三、系統的調諧過程及其功能的實現

（一）調諧過程

就是通過電機對工作頻率進行調整至預設的調諧位置，電機采用的是調制的技術，能夠根據實際的運行距離來對運行的速度進行自動設定，同時，還要能夠在最短的時間內達到預設位置，并且在運動的過程中能構進行自動減速，繼而能夠達到準確的位置，進行精確定位。在完成粗調后，發射機會依據負載阻抗的實際變化情況和載波頻率的變化，開始進一步的細調和微調。細調所需的調諧數據由電壓和相位的傳感器來提供，對調諧的狀態進行實時地監控，對正負載進行自動的調整和校正。發射機在切換頻率的過程中，其一，要先查找用戶的調諧數據，在詢查到播音數據后將其傳輸給各個調諧電機；其二，若未成功查詢數據，系統則會自動查到預置的調諧數據；其三，如果查詢仍未成功，系統會在預置數據中詢查最為接近的。

（二）功能的實現

其一，在檢測調諧線圈的具體位置時，可以采用絕對光電碼盤（八位或者九位）來實現位置的檢測，光電碼盤能夠與線圈共同進行同步的轉動，在進行碼盤位數的選擇時，可以依據實際的要求精度來確定。其二，線圈的實際具體位置可以采用發光二極管（LED）來進行數顯，通常其位數為三位。其三，在進行調諧的過程中，可以通過面板上的調諧和控制按鈕來對系統實行手動調諧，或者是依據相關的具體電氣參數，以調諧執行機構的形式來對頻率進行自動化的預置，根據參數的具體數值進行自動化微調，若在調諧的過程中，出現人為對自動調諧過程進行干擾，調諧系統將由自動化調諧轉化為手動調諧。其四，系統能夠對調諧的工作情況和狀態進行實時地指示。其五，在進行調諧的過程中，可以通過計算機串口來對系統進行實時的遠程監控。

四、結語

大功率的發射機（短波）的調諧系統具有較高的自動化程度，其能夠進行平穩可靠的運行，具有較強的可維護性。其自動調諧系統能夠根據電機控制器對指令進行獲取，通過馬達的驅動裝置來調節各個電感和電容，以此完成自動調諧。自動調諧對于短波發射機的工作有著重要的現實意義，所以必須對其原理等進行掌握，推動短波發射機的發展。