DAM循環調制中波發射機的特點

付立英

（松原中波發射臺，吉林 松原 138000）

0 引 言

DAM系列發射機采用數字循環調制技術，具有多種保護功能。功率放大器采用模塊化設計，功放模塊可互相互換，因此每個功放模塊都處于等幾率工作狀態，熱負荷均勻。當個別功放模塊出現故障時，發射機循環調制系統自動分配多余模塊替補故障模塊工作（多余模塊包括正峰調制140%時使用的模塊和備用模塊）保證發射機滿功率運行，不影響發射機的技術指標，有效降低了停播率和劣播率。發射機采用DDS頻率直接合成及AES/EBU數字音頻接口技術，為實現數字音頻廣播打下了基礎。

1 采用標準化，結構合理

發射機的所有單元電路板都采用模塊化設計，接插連接可靠，可以進行獨立的拆裝，方便用戶維護。集成電路采用的插座方式，可有效避免發生故障而導致集成電路的損壞。

各種單元電路板設計合理，采用模塊化設計替換方便，方便用戶維護的同時，也有效降低了維護費用。發射機采用的場效應管為IR公司的RFP350，集成電路中的其他器件如三極管、二極管和接插件均采用流行通用產品，方便用戶替換。在DAM系列發射機中，可相互替代。積木化設計的功放模塊，降低了負載匹配難度。

采用雙頻蔽方式設計整機機箱，滿足國家電磁輻射技術標準要求。整機機箱噴涂采用熱固性粉末處理內外表面，可實現不變色、不脫落。機箱門選擇前后開的方式，使發射機可以無縫整齊排列，有效節約機房的空間面積。門鎖采用自扣形式，便于維護和應急故障處理。

電源與安全措施設計合理。發射機主整變壓器工作時，發熱小、余量大，抽頭可調整。12相全波整流電路具有紋波低、濾波電路簡單的優點，輸出的230 V直流電壓為功放電壓。每個230 V直流電壓都有輔助RC放電回路。當發射機門打開后，門聯鎖開關動作后切斷交流電源，230 V功放電壓經過泄放電阻放電，以此確保安全。

以10 kW發射機為例，全機42只大臺階功放模塊、6只二進制臺階功放模塊、3只驅動級功放模塊及1只前置驅動級功放模塊共52只功放模塊（模塊的電路形式和結構全部一致）可隨意互換，然后根據提供的不同功放電壓和改變合成器上的磁環變壓器初級線圈的匝數，實現不同功率的RF輸出[1]。

小臺階放大器控制信號傳輸線上的控制開關可以控制小臺階放大器的通/斷，利于尋找故障或應急運行。

DAM系列發射機采用電壓疊加方式實現功率合成。以10 kW發射機為例，42塊功率放大器模塊輸出RF電壓累計合成，有足夠的模塊備份。當個別功放模塊出現故障后，故障模塊退出工作狀態，備份模塊替補工作，維持正常的輸出功率。射頻分配信號采用傳輸線分配方式輸出96路RF激勵信號，保持功放模塊的穩定工作。

2 采用數字調幅，循環調制編碼技術，具有浮動載波功能

DAM系列中波發射機采用數字幅度調制。數字調幅以一定時刻開通輸出調制音頻信號對應調制幅度的功放模塊，實現輸出RF電壓的調制方式。數字調幅也稱幅度量化調制，即對模擬幅度信號進行數字化處理。音頻調制信號輸入后，經過模數轉換器后輸出12 bit信號，經循環調制編碼電路后，作為功放模塊導通與截至的控制信號。編碼后的信號按規律進行移位實現循環工作，工作的功放模塊輸出電壓累積實現功率合成，即通過控制功放模塊的開通數量實現幅度調制。合成后的RF電壓經過發射機末級槽路的帶通濾波器，濾除多余的諧波成分和量化臺階，并輸出已調波信號。

DAM系列發射機采用循環調制的工作方式。RF功放模塊輪流工作，可有效降低模塊的熱負荷，提高模塊（特別是功放管）的使用壽命。循環調制編碼板負責處理功率放大級的大臺階和小臺階模塊，實現截止與導通功能。也可設置“不循環”工作方式（用戶自行設置），用于檢查機器故障，實現功放模塊的故障自動檢測、自動退出及自動替換功能。音頻信號經A/D轉換為12 bit的數字音頻信息，通過調制編碼器處理后控制獨立功放單元的開通與截至，經射頻功率合成器與帶通濾波器完成D/A轉換形成調幅波。

功放模塊。發射機采用“數字幅度調制與循環工作”的調制方式，利用可以互相替代的功放模塊實現功率調節。10 kW-DAM發射機使用52個一樣的功放模塊，每個模塊使用4只IRF350場效應管，形成一個由12 bit數字音頻信號獨立控制的“橋型放大電路”。該放大電路屬于D類放大器，效率接近93%，整機效率高達85%[2]。

故障自動監測。DAM系列發射機在循環調制的基礎上，增加了功放單元的故障自動檢測、自動退出和自動替換功能。當個別功放模塊出現故障時，系統檢測后自動將故障模塊退出工作狀態。140%（正峰）調制時，才開通的模塊將自動替補工作。可以實現自動替補的功放模塊共有6塊，保證了發射機在個別模塊出現故障時也能維持額定輸出功率，確保了發射機的技術指標和最大調制度不變。

DAM中波發射機采用的浮動載波技術，在保證覆蓋場強和收聽效果不變的前提下，降低了設備的能耗，具有重要的社會意義和顯著的經濟效益。此外，載波電平可以自動設置，利用功放電壓的變化取樣來穩定載波功率。當380 V交流電在±10%之間波動時，發射機輸出功率的變化范圍小于1%，基本維持不變。發射機有較強的平均調制能力，當調幅達到100%時，整個音頻通道內連續可調，最大峰值輸出可達到140%。

3 調制信號處理與信號源

發射機配有音頻處理器，采用音頻處理芯片NE570處理輸入的調制音頻信號。它對所調音頻進行頻域均衡、幅度限制、增益控制和動態壓縮，以保證設備不會出現過調幅現象，在不影響三大指標的基礎上，提高了收聽響度和平均調制度。它還具有跟蹤音頻信號調制功能，確保音頻調制信號與發射機輸出電平同步改變。在改變發射機輸出功率時，音頻調制電平不需額外調整。

發射機配有用于同步廣播的激勵器接口，可以實現發射機本身激勵信號與同步激勵器激勵信號的切換。發射機默認外部激勵信號為主信號，當有外部激勵信號輸入時，自動切換至外部激勵器；當沒有外部激勵信號或該信號發生故障時，信號自動切換到本機激勵器上。切換功能由DDS頻率合成器實現。

4 自動控制、顯示、報警及故障處理方式

DAM循環調制發射機采用單片機作為控制系統的核心，代替了傳統發射機的復雜表頭指示電路、LED狀態顯示電路及控制與接口電路。發射機的控制系統采用大規模集成電路，使用的16位單片機為Intel公司的C8051F023，使用的大規模可編程邏輯器件CPLD為ALtere公司的EPM240T100CS，高精度時鐘芯片為Dallas公司的DS12C887，實現了發射機狀態的智能自動檢測，實現了人機對話，且發射機的工作狀態參數可以直接顯示于顯示屏。附加LED8421碼載波頻率指示電路，從遠處可清晰觀察設備的載波載波頻率。調幅度指示電路提供實時的動態音頻載波輸入情況，還配有故障蜂鳴報警器。集成電路具有全套的聲光報警功能，設備發生故障時，顯示屏提供故障提示的同時，依據故障分類提供聲光報警信號。

發射機具有遠程控制接口的功能，采用RS422接口通信電路,可以方便與上位機“發射臺站監控系統”的軟件進行通信，完成對發射機的聯網控制、遠程監測和遙控。上位機采用有多路RS422接口的摩沙卡，以PIC總線方式工作。

發射機擁有門聯鎖、外部聯鎖、風節點聯鎖、電聯聯鎖和功放到位聯鎖等聯鎖保護功能。濾波器箱裝有接地棒，維護時可以快速放電。發射機依據故障類型實行不同的保護方式。當發射機出現故障時，發射機顯示屏提供各部分的故障指示。發射機依據故障級別對出現的故障分為七類：（1）關機斷高壓保護，聯鎖故障（包括門聯鎖和外部聯鎖）、因溫度過高引發的“風故障”、直流穩壓電源的B+/B-電源故障、輸出檢測板±5 V電源故障、交流380 V電源缺相和功放電壓過壓等，均會引起關機斷高壓現象；（2）發射機掉高壓后重啟，如果設備仍然存在故障，則繼續掉高壓并不再重啟，這類故障是由發射機的“過流”“過激勵”或“欠激勵”（10 kW發射機正常的射頻驅動電平為28～32 VPP，若小于28 V為欠激，大于32 V為過激）等造成的；（3）當發射機的駐波比持續過高，即“天線零位”過大或“濾波器零位”過大時，發射機會自動降低輸出功率播出；（4）當發射機音頻調制系統的模擬輸入電路（浮動載波板）的±15 V電源和模/數轉換板的±15 V、+5 V電源存在故障，會使發射機封鎖功率輸出；（5）模/數轉換時取樣頻率不對或取樣信號與轉換間存在延時，都會導致發射機模/數轉換系統出現故障，繼而產生復位清零信號；（6）個別功放模塊存在故障退出工作狀態，由備份功放模塊自動替補工作，且故障顯示板會顯示故障信息；（7）交流電源過低或缺相，會導致高壓斷路器不能動作，發射機被封鎖。

5 其他特點

發射機末極槽路設計為π形匹配網絡。該匹配網絡具有良好的防雷效果，且發射機RF輸出接口設置有石墨放電球。這些措施可有效防范雷擊對發射機設備的破壞。發射機的電源系統安裝了壓敏電阻，防止發射機開機或電源瞬間變化引發浪涌電流而對破壞設備。在RF的輸出端利用取樣電路實現駐波保護，確保雷擊發生時場效應管不受損害。在電源輸入端設置防浪涌的壓敏電阻，阻止雷電從電源線進入機器，從而保證電源系統和其他設備的安全。

發射機以風冷形式實現冷卻，在發射機功放系統的底部安裝低噪聲、大功率的離心風機，能有效散熱，且噪聲小。

6 結 論

DAM系列中波廣播發射機采用成熟完備的數字幅度調制方式，提高了設備的聲電技術指標，具有良好的幅頻動態響應，克服了傳統發射機難以避免的非線性失真問題。發射機實質上是一個大功率模/數變換與數/模變換系統，采用了大量的數字集成電路用于控制系統、音頻處理系統和監測系統，同時射頻系統利用D類開關放大器，大幅降低了發射機整體能耗，提高了整機效率，節約了運行費用，降低了設備維護量，減少了人工維護成本，提高了技術人員的業務水平。