第三章-中短波廣播發(fā)射技

1、中短波廣播發(fā)送技術(shù)簡介中短波廣播發(fā)送技術(shù)簡介國家廣電總局監(jiān)測中心國家廣電總局監(jiān)測中心2004.4.2004.4. 無線電廣播技術(shù)是關(guān)于無線電廣播發(fā)送無線電廣播技術(shù)是關(guān)于無線電廣播發(fā)送設(shè)備的技術(shù)設(shè)備的技術(shù) 廣播發(fā)送設(shè)備是完成運載音頻信息的一廣播發(fā)送設(shè)備是完成運載音頻信息的一種現(xiàn)代化工具，是廣播系統(tǒng)的一個重要組種現(xiàn)代化工具，是廣播系統(tǒng)的一個重要組成部分成部分 廣播發(fā)射機是利用電磁波傳送信息的廣播發(fā)射機是利用電磁波傳送信息的 廣播發(fā)射機的首要任務(wù)就是把要傳送的廣播發(fā)射機的首要任務(wù)就是把要傳送的音頻信號通過一定的方式調(diào)制在載波上音頻信號通過一定的方式調(diào)制在載波上 并放大到額定的功率并放大到額定的功率

2、然后利用天線以電磁波的方式發(fā)射出去然后利用天線以電磁波的方式發(fā)射出去 在一定的覆蓋范圍內(nèi)利用接收機就可以在一定的覆蓋范圍內(nèi)利用接收機就可以收聽到聲音廣收聽到聲音廣 播播一、一、 無線電廣播和廣播發(fā)射臺無線電廣播和廣播發(fā)射臺1-1 無線電廣播概述無線電廣播概述廣播發(fā)射臺是產(chǎn)生和發(fā)射無線電波廣播發(fā)射臺是產(chǎn)生和發(fā)射無線電波發(fā)射臺地點選擇主要考慮無線電波輻射效果和服務(wù)區(qū)發(fā)射臺地點選擇主要考慮無線電波輻射效果和服務(wù)區(qū)的要求。的要求。廣播發(fā)射臺依其規(guī)模大小，有骨干發(fā)射臺和轉(zhuǎn)播臺之廣播發(fā)射臺依其規(guī)模大小，有骨干發(fā)射臺和轉(zhuǎn)播臺之分。骨干發(fā)射臺直接與播控中心聯(lián)系，一般屬中央或分。骨干發(fā)射臺直接與播控中心聯(lián)系，一

3、般屬中央或者?。ㄊ校┘壈l(fā)射臺。者?。ㄊ校┘壈l(fā)射臺。轉(zhuǎn)播發(fā)射臺多分布在骨干發(fā)射臺周圍，功率等級較小，轉(zhuǎn)播發(fā)射臺多分布在骨干發(fā)射臺周圍，功率等級較小，主要用來改善覆蓋效果和擴大服務(wù)區(qū)。主要用來改善覆蓋效果和擴大服務(wù)區(qū)。二、廣播發(fā)射臺的組成二、廣播發(fā)射臺的組成發(fā)射臺由發(fā)射機、天線、電源設(shè)備和輔助設(shè)備組成發(fā)射臺由發(fā)射機、天線、電源設(shè)備和輔助設(shè)備組成信號源的節(jié)目信號，經(jīng)線路放大器送至主用發(fā)射機信號源的節(jié)目信號，經(jīng)線路放大器送至主用發(fā)射機發(fā)射機將節(jié)目信號放大、調(diào)制，從天線發(fā)射出去，變?yōu)殡姶挪òl(fā)射機將節(jié)目信號放大、調(diào)制，從天線發(fā)射出去，變?yōu)殡姶挪òl(fā)射臺所需的電能由電網(wǎng)電源提供發(fā)射臺所需的電能由電網(wǎng)電源提供發(fā)

4、射臺的關(guān)鍵部件都設(shè)有備份：節(jié)目源、電源備份，大功率發(fā)射發(fā)射臺的關(guān)鍵部件都設(shè)有備份：節(jié)目源、電源備份，大功率發(fā)射機有局部備份和備件。機有局部備份和備件。自動控制裝置既可以控制發(fā)射機的開關(guān)機和故障檢測報警，還可自動控制裝置既可以控制發(fā)射機的開關(guān)機和故障檢測報警，還可以對主備用設(shè)備自動切換，對一些操作進行遙測遙控以對主備用設(shè)備自動切換，對一些操作進行遙測遙控假天線（即假負載）和監(jiān)測設(shè)備用于自臺測量和調(diào)整發(fā)射機技術(shù)假天線（即假負載）和監(jiān)測設(shè)備用于自臺測量和調(diào)整發(fā)射機技術(shù)指標指標冷卻設(shè)備包括：風冷、水冷或蒸發(fā)冷卻。主要對發(fā)射機大電流器冷卻設(shè)備包括：風冷、水冷或蒸發(fā)冷卻。主要對發(fā)射機大電流器件冷卻件冷卻圖

5、圖1-1 廣播發(fā)射臺的設(shè)備構(gòu)成圖廣播發(fā)射臺的設(shè)備構(gòu)成圖三、發(fā)射系統(tǒng)的構(gòu)成三、發(fā)射系統(tǒng)的構(gòu)成 圖圖1-2 大功率調(diào)幅廣播發(fā)射機系統(tǒng)圖大功率調(diào)幅廣播發(fā)射機系統(tǒng)圖發(fā)射臺機房有：發(fā)射、節(jié)傳（或微波、收音發(fā)射臺機房有：發(fā)射、節(jié)傳（或微波、收音)機機房、調(diào)度室房、調(diào)度室發(fā)射天線：將高頻電流變成電磁波并輻射到空間，發(fā)射天線：將高頻電流變成電磁波并輻射到空間，發(fā)射機可使用多個方向的天線。天線尺寸與頻率發(fā)射機可使用多個方向的天線。天線尺寸與頻率有關(guān)，應(yīng)保持匹配狀態(tài)。為了提高天線的發(fā)射效有關(guān)，應(yīng)保持匹配狀態(tài)。為了提高天線的發(fā)射效率，在天線周圍的地下，要埋設(shè)圓形輻射狀的地率，在天線周圍的地下，要埋設(shè)圓形輻射狀的地網(wǎng)

6、網(wǎng)電源：分交流和直流。在發(fā)射機和微波機、衛(wèi)星電源：分交流和直流。在發(fā)射機和微波機、衛(wèi)星接收機中大多使用直流電源，作各級放大器的電接收機中大多使用直流電源，作各級放大器的電源。交流電源除經(jīng)整流器產(chǎn)生直流電源供放大器源。交流電源除經(jīng)整流器產(chǎn)生直流電源供放大器外，還用作動力設(shè)備（如風機）電源、控制系統(tǒng)外，還用作動力設(shè)備（如風機）電源、控制系統(tǒng)電源和行政設(shè)施的電源。電源和行政設(shè)施的電源。四、四、 發(fā)射機工作原理概述發(fā)射機工作原理概述發(fā)射機是能量轉(zhuǎn)換放大器，將交流電能變換成攜發(fā)射機是能量轉(zhuǎn)換放大器，將交流電能變換成攜帶有廣播節(jié)目信號的電磁波能量帶有廣播節(jié)目信號的電磁波能量大功率發(fā)射機是指以振幅調(diào)制方式的

7、發(fā)送裝置大功率發(fā)射機是指以振幅調(diào)制方式的發(fā)送裝置頻率：頻率：526.5kHz1606.5kHz，3.2MHz26.1MHz大功率：單機功率在大功率：單機功率在50kW以上，多用于省級以以上，多用于省級以上發(fā)射臺，地市級多在上發(fā)射臺，地市級多在50kW以下，屬中小功率以下，屬中小功率大功率和中小功率，其工作原理和基本結(jié)構(gòu)均相大功率和中小功率，其工作原理和基本結(jié)構(gòu)均相同，只是元器件容量和放大能力不同同，只是元器件容量和放大能力不同在半個多世紀里，乙類板調(diào)發(fā)射機一直占統(tǒng)治地在半個多世紀里，乙類板調(diào)發(fā)射機一直占統(tǒng)治地位，其性能穩(wěn)定和電聲質(zhì)量較好位，其性能穩(wěn)定和電聲質(zhì)量較好廣泛使用的典型調(diào)幅短波廣播發(fā)射

8、機：廣泛使用的典型調(diào)幅短波廣播發(fā)射機：乙類板調(diào)式發(fā)射機乙類板調(diào)式發(fā)射機脈寬調(diào)制式（脈寬調(diào)制式（PDM）脈階調(diào)制式（脈階調(diào)制式（PSM）發(fā)射機）發(fā)射機一般由五部分組成：一般由五部分組成：高頻（射頻）高頻（射頻）音頻音頻電源電源控制保護部分控制保護部分和冷卻部分和冷卻部分五、五、 乙類板調(diào)式調(diào)幅廣播發(fā)射機乙類板調(diào)式調(diào)幅廣播發(fā)射機發(fā)射機的射頻系統(tǒng)由三部分組成發(fā)射機的射頻系統(tǒng)由三部分組成激勵器激勵器是射頻信號發(fā)生器，產(chǎn)生發(fā)射頻率（載頻）是射頻信號發(fā)生器，產(chǎn)生發(fā)射頻率（載頻）新型發(fā)射機，激勵器已用頻率綜合器。其頻穩(wěn)度新型發(fā)射機，激勵器已用頻率綜合器。其頻穩(wěn)度高、變頻方便高、變頻方便 激勵器輸出的射頻信號

9、送至激勵器輸出的射頻信號送至高前級（寬放）放高前級（寬放）放大大一般高前級使用電子管進行電壓放大或功率放一般高前級使用電子管進行電壓放大或功率放大大 高末級（被調(diào)級）高末級（被調(diào)級）高電平板級振幅調(diào)制的功高電平板級振幅調(diào)制的功率放大級率放大級 在高末級板極上，有三種頻率的電壓：在高末級板極上，有三種頻率的電壓：射頻信號經(jīng)高末級放大后形成的射頻信號經(jīng)高末級放大后形成的載波載波電壓電壓音頻末級（調(diào)制級）經(jīng)調(diào)幅變壓器輸出的音頻末級（調(diào)制級）經(jīng)調(diào)幅變壓器輸出的音頻音頻調(diào)制電壓調(diào)制電壓主整流器輸出的主整流器輸出的直流直流高壓高壓三種電壓共同作用，成為已調(diào)波電壓三種電壓共同作用，成為已調(diào)波電壓圖圖1-3

10、乙類板調(diào)廣播發(fā)射機方框圖乙類板調(diào)廣播發(fā)射機方框圖發(fā)射機的音頻部分由音頻處理器和音頻放大器組成發(fā)射機的音頻部分由音頻處理器和音頻放大器組成音頻處理器對音頻信號加工處理，主要功能：音頻處理器對音頻信號加工處理，主要功能： 自動壓縮節(jié)目信號動態(tài)范圍自動壓縮節(jié)目信號動態(tài)范圍 提高發(fā)射機平均調(diào)幅度和接收響度提高發(fā)射機平均調(diào)幅度和接收響度 自動調(diào)整節(jié)目電平，不失真地限制過調(diào)幅自動調(diào)整節(jié)目電平，不失真地限制過調(diào)幅 對高低頻分量預(yù)加重，補償接收機高低頻跌落對高低頻分量預(yù)加重，補償接收機高低頻跌落 調(diào)整設(shè)備均衡網(wǎng)絡(luò)，補償發(fā)射系統(tǒng)頻率特性。調(diào)整設(shè)備均衡網(wǎng)絡(luò)，補償發(fā)射系統(tǒng)頻率特性。限制放大器是功能單一的音頻處理器，

11、只壓縮節(jié)目動態(tài)限制放大器是功能單一的音頻處理器，只壓縮節(jié)目動態(tài)范圍、提高平均調(diào)幅度和對高電平切削范圍、提高平均調(diào)幅度和對高電平切削經(jīng)過加工處理的音頻信號送入音頻放大器經(jīng)過加工處理的音頻信號送入音頻放大器音頻放大器一般由四級推挽放大器組成：音頻放大器一般由四級推挽放大器組成：低一級為串接電壓放大器低一級為串接電壓放大器低二級是以阻流圈作板極負載的放大器低二級是以阻流圈作板極負載的放大器低三級為陰極輸出器，低三級為陰極輸出器，低末調(diào)制級為乙類推挽功放，輸出高電平音低末調(diào)制級為乙類推挽功放，輸出高電平音頻調(diào)制信號頻調(diào)制信號六、脈寬調(diào)制（六、脈寬調(diào)制（PDM）式調(diào)幅廣播發(fā)射機）式調(diào)幅廣播發(fā)射機PDM發(fā)

12、射機，以脈沖寬度調(diào)制器取代乙類板調(diào)發(fā)射機，以脈沖寬度調(diào)制器取代乙類板調(diào)的推挽調(diào)幅器而得名的推挽調(diào)幅器而得名被調(diào)級仍采用板極振幅調(diào)制被調(diào)級仍采用板極振幅調(diào)制所需的音頻調(diào)制功率由所需的音頻調(diào)制功率由PDM的音頻轉(zhuǎn)換電路來的音頻轉(zhuǎn)換電路來產(chǎn)生產(chǎn)生音頻一、二、三級組成脈寬調(diào)制器音頻一、二、三級組成脈寬調(diào)制器第三級為調(diào)制級，通過低通濾波器與被調(diào)級相串第三級為調(diào)制級，通過低通濾波器與被調(diào)級相串聯(lián)聯(lián)主整直流高壓對被調(diào)級和調(diào)制級電子管而言為串主整直流高壓對被調(diào)級和調(diào)制級電子管而言為串聯(lián)饋電聯(lián)饋電圖圖1-4 脈寬調(diào)制式調(diào)幅廣播發(fā)射機脈寬調(diào)制式調(diào)幅廣播發(fā)射機圖圖4-15 脈寬調(diào)制機及調(diào)制脈沖發(fā)生器方框圖脈寬調(diào)制機

13、及調(diào)制脈沖發(fā)生器方框圖脈寬調(diào)制器脈寬調(diào)制器1. 脈寬調(diào)制器的組成脈寬調(diào)制器的組成 由調(diào)制脈沖發(fā)生器與由調(diào)制脈沖發(fā)生器與調(diào)制脈沖放大器組成調(diào)制脈沖放大器組成 調(diào)制脈沖發(fā)生器簡稱調(diào)制脈沖發(fā)生器簡稱為脈持頭為脈持頭，由矩形波，由矩形波發(fā)生器、積分電路、發(fā)生器、積分電路、比較器、射極輸出器比較器、射極輸出器等組成，其末級稱為等組成，其末級稱為脈寬調(diào)制級脈寬調(diào)制級 圖圖(a)為脈寬調(diào)制機為脈寬調(diào)制機方框圖方框圖 圖圖(b)為調(diào)制脈沖發(fā)為調(diào)制脈沖發(fā)生器方框圖生器方框圖 圖圖(c)為受音頻信號為受音頻信號調(diào)寬的矩形脈沖波。調(diào)寬的矩形脈沖波。脈寬調(diào)制發(fā)射機要完成兩種調(diào)制功能：脈寬調(diào)制發(fā)射機要完成兩種調(diào)制功能：

14、、 音頻信號對矩形脈沖串進行脈沖寬度調(diào)制音頻信號對矩形脈沖串進行脈沖寬度調(diào)制（即改變脈沖持續(xù)時間）（即改變脈沖持續(xù)時間）使脈沖寬度的變化正比于音頻調(diào)制信號的幅度變使脈沖寬度的變化正比于音頻調(diào)制信號的幅度變化化脈寬調(diào)制器輸出的等幅調(diào)寬矩形脈沖串，經(jīng)低通脈寬調(diào)制器輸出的等幅調(diào)寬矩形脈沖串，經(jīng)低通濾波器濾除諧波分量，送入被調(diào)級濾波器濾除諧波分量，送入被調(diào)級高電平高電平、在射頻末級實現(xiàn)板極振幅調(diào)制。與乙類板、在射頻末級實現(xiàn)板極振幅調(diào)制。與乙類板調(diào)機相同調(diào)機相同脈寬機的兩種調(diào)制方式對應(yīng)著兩個工作頻率：脈寬機的兩種調(diào)制方式對應(yīng)著兩個工作頻率：一個是被調(diào)級輸出的載波頻率一個是被調(diào)級輸出的載波頻率一個是矩形脈

15、沖串的開關(guān)頻率，在超音頻頻一個是矩形脈沖串的開關(guān)頻率，在超音頻頻段段54kHz72kHz，我國一般選，我國一般選63kHz（9kHz的倍頻）的倍頻）七、七、 振幅調(diào)制和調(diào)幅器振幅調(diào)制和調(diào)幅器7-1 振幅調(diào)制的概述振幅調(diào)制的概述(1)、概述、概述音頻信號原則上不能直接發(fā)射，要進行遠距離傳輸，只音頻信號原則上不能直接發(fā)射，要進行遠距離傳輸，只有借助于運載工具（即高頻電波，常稱載波）和適當?shù)挠薪柚谶\載工具（即高頻電波，常稱載波）和適當?shù)陌l(fā)射體（即天線）才能實現(xiàn)發(fā)射體（即天線）才能實現(xiàn)把待傳送的信息稱為調(diào)制信號把待傳送的信息稱為調(diào)制信號把待要傳送的信息寄載到高頻電波上的手段，稱為調(diào)制把待要傳送的信息

16、寄載到高頻電波上的手段，稱為調(diào)制用調(diào)制信號控制、改變高頻振蕩任一參數(shù)都能實現(xiàn)調(diào)制用調(diào)制信號控制、改變高頻振蕩任一參數(shù)都能實現(xiàn)調(diào)制調(diào)制的方法大體可分為兩大類：調(diào)制的方法大體可分為兩大類： 用正弦波作為載波信號的模擬調(diào)制方法用正弦波作為載波信號的模擬調(diào)制方法 用一組數(shù)字或脈沖串作為載波的脈沖調(diào)制方法用一組數(shù)字或脈沖串作為載波的脈沖調(diào)制方法7-2、調(diào)幅、調(diào)幅波的包絡(luò)波形和調(diào)幅度、調(diào)幅、調(diào)幅波的包絡(luò)波形和調(diào)幅度用調(diào)制信號去控制改變高頻載波信號的振幅，使高頻用調(diào)制信號去控制改變高頻載波信號的振幅，使高頻載波的振幅隨調(diào)制信號的變化而變化，稱為調(diào)幅載波的振幅隨調(diào)制信號的變化而變化，稱為調(diào)幅高頻載波電流高頻載

17、波電流 i=ITcos（t+）音頻信號音頻信號 i=Icost，調(diào)幅波電流表示式，調(diào)幅波電流表示式 i（t）=（IT+Icost）cos（t+） =IT(1+mcost)cos(t+)式中式中IT、分別為高頻載波電流的振幅、角頻率和分別為高頻載波電流的振幅、角頻率和初相位初相位I、分別為調(diào)制信號的振幅和角頻率分別為調(diào)制信號的振幅和角頻率m-調(diào)制系數(shù)，又稱調(diào)幅度調(diào)制系數(shù)，又稱調(diào)幅度圖圖4-1為調(diào)幅波波形，調(diào)幅波的振幅是隨調(diào)制信號而變?yōu)檎{(diào)幅波波形，調(diào)幅波的振幅是隨調(diào)制信號而變化的化的圖圖4-1 調(diào)幅波形圖調(diào)幅波形圖 圖圖4-1中的調(diào)幅中的調(diào)幅波形不是載波信號波形不是載波信號波形與調(diào)制信號波波形與調(diào)

18、制信號波形相迭加的結(jié)果，形相迭加的結(jié)果，而是兩種信號經(jīng)過而是兩種信號經(jīng)過非線性電路后重新非線性電路后重新組合的結(jié)果組合的結(jié)果 調(diào)制是一個頻率調(diào)制是一個頻率變換過程，即調(diào)制變換過程，即調(diào)制信號和載波信號通信號和載波信號通過非線性電路產(chǎn)生過非線性電路產(chǎn)生新的頻率分量的過新的頻率分量的過程。程。調(diào)幅度調(diào)幅度)()()()(minmIIIIIIImIIIIIIIIImTTTTTTTTamxT1111上調(diào)幅度上調(diào)幅度m上上、下調(diào)幅度、下調(diào)幅度m下下分別為分別為%minmax100100TTTTIIImIIIm下上調(diào)幅度調(diào)幅度m可以表示為：可以表示為：minmaxminmaxminmaxminmaxmin

19、max)()()()(IIIIIIImmImIImIIIIImIImIIIITTTTTTTTTTT222調(diào)幅度反映了高頻載波振幅被調(diào)制的程度，調(diào)幅度反映了高頻載波振幅被調(diào)制的程度，調(diào)幅度最小為零，沒有音頻信號調(diào)制，發(fā)射只調(diào)幅度最小為零，沒有音頻信號調(diào)制，發(fā)射只是載波是載波調(diào)幅度最大為調(diào)幅度最大為100%，載波幅度完全被用來傳送，載波幅度完全被用來傳送調(diào)制信號調(diào)制信號大于大于100%稱為過調(diào)幅，過調(diào)幅將使調(diào)幅波的包稱為過調(diào)幅，過調(diào)幅將使調(diào)幅波的包絡(luò)波形和調(diào)制信號的波形不完全一致而造成失絡(luò)波形和調(diào)制信號的波形不完全一致而造成失真真應(yīng)盡量把調(diào)幅度開足，以便充分利用載波功率，應(yīng)盡量把調(diào)幅度開足，以便充

20、分利用載波功率，提高收聽效果。提高收聽效果。八、調(diào)幅波的頻譜及能量關(guān)系八、調(diào)幅波的頻譜及能量關(guān)系 調(diào)幅波電流由三個分量組成：載波分量、下邊調(diào)幅波電流由三個分量組成：載波分量、下邊頻分量、上邊頻分量，頻譜如圖頻分量、上邊頻分量，頻譜如圖4-2（a）所示）所示tmItmItItiBABABAttmIttIItiTTTTT)cos()cos(cos)()cos()cos(coscos:cos)cos(cos)cos()(212121211得利用公式圖圖4-2 調(diào)幅波的頻譜調(diào)幅波的頻譜 若調(diào)制信號是語言或音樂節(jié)目，邊頻成為兩個若調(diào)制信號是語言或音樂節(jié)目，邊頻成為兩個邊帶，邊帶， 即上邊帶和下邊帶即上邊

21、帶和下邊帶 若用若用max和和min表示調(diào)制信號的最高角頻率和表示調(diào)制信號的最高角頻率和最低角頻率，頻譜如圖最低角頻率，頻譜如圖4-2（b）所示）所示 當調(diào)幅波電流流過負載時，有功率輸出，例如當調(diào)幅波電流流過負載時，有功率輸出，例如通過天線電阻通過天線電阻RA，則載波功率為，則載波功率為兩個邊頻功率TATPmRmIPPPP)()()()()(,24122121為ATTRIP221TTPmPmP)(2212412TTPmPPP)()(2211平 調(diào)制信號一個周期內(nèi)的平均輸出功率: m P 00.51P（）00.125PT0.5PTP平PT1.125PT1.5PT 兩個邊頻的總功率兩個邊頻的總功率

22、輻射的有用邊頻功率與調(diào)幅度輻射的有用邊頻功率與調(diào)幅度m2成正比，調(diào)幅度小，成正比，調(diào)幅度小，邊頻功率小，降低機器使用效益邊頻功率小，降低機器使用效益為提高效益，應(yīng)提高平均調(diào)幅度，可使用音頻加工為提高效益，應(yīng)提高平均調(diào)幅度，可使用音頻加工器器用單音信號調(diào)制時，在調(diào)制信號的一個周期內(nèi)已調(diào)用單音信號調(diào)制時，在調(diào)制信號的一個周期內(nèi)已調(diào)波的最大功率波的最大功率 04112111211121212222222minmaxminminminmaxmaxmax)(:)()()(PPPmPmRIPmIImIIRIPPmRmIRIPTTATTATTTATA是載波功率的四倍時，當最小功率）（九九 、 脈沖階梯調(diào)制原

23、理脈沖階梯調(diào)制原理近三十多年來，中短波廣播發(fā)射機的調(diào)制制式近三十多年來，中短波廣播發(fā)射機的調(diào)制制式繼六種脈寬調(diào)制（繼六種脈寬調(diào)制（PDM）式調(diào)幅廣播發(fā)射機依）式調(diào)幅廣播發(fā)射機依次由美、德、中、英、蘇所創(chuàng)始、發(fā)展后次由美、德、中、英、蘇所創(chuàng)始、發(fā)展后八十年代初瑞士八十年代初瑞士ABB公司創(chuàng)造了脈沖階梯調(diào)制公司創(chuàng)造了脈沖階梯調(diào)制式調(diào)幅廣播發(fā)射機，簡稱式調(diào)幅廣播發(fā)射機，簡稱ABB式式PSM發(fā)射機發(fā)射機八十年代中期，美國哈里斯（八十年代中期，美國哈里斯（HARRIS）公司）公司發(fā)明了數(shù)字化中波調(diào)幅廣播發(fā)射機發(fā)明了數(shù)字化中波調(diào)幅廣播發(fā)射機八十年代后期，美國大陸公司研制了新型的八十年代后期，美國大陸公司研

24、制了新型的PSM發(fā)射機，在功率開關(guān)和音頻控制系統(tǒng)方面發(fā)射機，在功率開關(guān)和音頻控制系統(tǒng)方面做了較多的改進做了較多的改進PSM發(fā)射機幾乎集中了六種發(fā)射機幾乎集中了六種PDM機的優(yōu)點，且機的優(yōu)點，且有新的優(yōu)點和創(chuàng)造有新的優(yōu)點和創(chuàng)造脈階調(diào)制器的基本原理脈階調(diào)制器的基本原理脈階調(diào)制器把主整和調(diào)幅器合二為一并把主整脈階調(diào)制器把主整和調(diào)幅器合二為一并把主整電壓化整為零，即其主整由許多套（電壓化整為零，即其主整由許多套（32、48）低壓整流器串聯(lián)組成低壓整流器串聯(lián)組成每套整流器為三相全波整流電路，其輸出電壓每套整流器為三相全波整流電路，其輸出電壓分別受電子開關(guān)所控制分別受電子開關(guān)所控制電子開關(guān)又受控于直流控制

25、信號和音頻調(diào)制信電子開關(guān)又受控于直流控制信號和音頻調(diào)制信號，使被調(diào)級獲得載波點的直流屏壓和高電平號，使被調(diào)級獲得載波點的直流屏壓和高電平的音頻調(diào)制電壓的音頻調(diào)制電壓PSM調(diào)制級既晶體管化又屬丁類放大，效率調(diào)制級既晶體管化又屬丁類放大，效率高于乙類調(diào)幅級和脈寬調(diào)制級，為高于乙類調(diào)幅級和脈寬調(diào)制級，為96%以上以上圖圖4-16 PSM調(diào)制器示意圖調(diào)制器示意圖當外電合上時，當外電合上時，US就加到就加到濾波電容器濾波電容器C上。上。在在t0，所有開關(guān)級被拉開，所有開關(guān)級被拉開，輸出電路以輸出電路以DF為通路，為通路，A點點壓為零壓為零 在在t1，有一級，有一級PSM開關(guān)開關(guān)（任選（任選48級中的一級

26、）被合級中的一級）被合上，電流經(jīng)上，電流經(jīng)47組組DF到負載，到負載，A點電壓為點電壓為1US=700V在在t2，第二個開關(guān)級（除，第二個開關(guān)級（除已合開關(guān)的任一級）被合上，已合開關(guān)的任一級）被合上，這時這時A點的輸出電壓為點的輸出電壓為2US=1400V同同m(+)=1、m=0和和m(-)=1相相對應(yīng)的閉合開關(guān)數(shù)依次為對應(yīng)的閉合開關(guān)數(shù)依次為40、20和和0為了使部分電子開關(guān)關(guān)斷時能保持整體串聯(lián)電路處為了使部分電子開關(guān)關(guān)斷時能保持整體串聯(lián)電路處于連通狀態(tài)，每套整流器的直流輸出端還并聯(lián)了空于連通狀態(tài)，每套整流器的直流輸出端還并聯(lián)了空轉(zhuǎn)二極管轉(zhuǎn)二極管DF為了使為了使PSM調(diào)制器輸出的脈沖階梯式音頻

27、調(diào)制信號調(diào)制器輸出的脈沖階梯式音頻調(diào)制信號平滑化，在它的總輸出端設(shè)置低通濾波器平滑化，在它的總輸出端設(shè)置低通濾波器一套低壓整流器的直流輸出電壓、電子開關(guān)和相應(yīng)一套低壓整流器的直流輸出電壓、電子開關(guān)和相應(yīng)的的DF，稱為一級，稱為一級PSM開關(guān)。開關(guān)。48級的屏壓級的屏壓PSM開關(guān)，開關(guān)，500kW機載波時用機載波時用20級級PSM開關(guān)，每級輸出開關(guān)，每級輸出700V，合成電壓合成電壓14000V；100%調(diào)幅的正峰電壓為調(diào)幅的正峰電壓為214000V，應(yīng)由，應(yīng)由40級級PSM開關(guān)供電；所剩開關(guān)供電；所剩8級級PSM開關(guān)當備份并兼作非對稱梯調(diào)的開關(guān)當備份并兼作非對稱梯調(diào)的 當當m=1時，以時，以4

28、0個階個階梯形成的調(diào)制級輸出電梯形成的調(diào)制級輸出電壓稱為粗調(diào)幅電壓，它壓稱為粗調(diào)幅電壓，它包含較大的非線性失真，包含較大的非線性失真，通過低通濾波器濾除主通過低通濾波器濾除主要的階梯紋波要的階梯紋波 但因低音的中等以上但因低音的中等以上調(diào)幅、中音和一部分高調(diào)幅、中音和一部分高音的低調(diào)幅時的階梯紋音的低調(diào)幅時的階梯紋波主頻都處于濾波器的波主頻都處于濾波器的通帶之內(nèi)難以濾除，將通帶之內(nèi)難以濾除，將導(dǎo)致動態(tài)載波下浮導(dǎo)致動態(tài)載波下浮 用用PDM補償抑制這種補償抑制這種失真并避免載波下浮。失真并避免載波下浮。這種補償稱為細調(diào)幅這種補償稱為細調(diào)幅圖圖4-17 PSM調(diào)制級的輸出電壓（粗調(diào)幅）調(diào)制級的輸出電

29、壓（粗調(diào)幅）PDM補償脈沖的補償脈沖的幅度等于單級幅度等于單級PSM開關(guān)的輸出開關(guān)的輸出電壓電壓USPDM脈沖寬度正脈沖寬度正比于誤差電壓比于誤差電壓PDM脈沖串通過脈沖串通過48個開關(guān)級產(chǎn)生個開關(guān)級產(chǎn)生PDM脈沖開關(guān)頻脈沖開關(guān)頻率率fC=70120kHz，在高音，在高音頻段，頻段，fc可隨調(diào)可隨調(diào)制信號的頻率和制信號的頻率和幅度升高而升高幅度升高而升高圖圖4-18 PDM補償（細調(diào)制）圖解補償（細調(diào)制）圖解 fC及其諧波，由調(diào)制器輸出端的低通濾波器濾除及其諧波，由調(diào)制器輸出端的低通濾波器濾除4-4 數(shù)字調(diào)幅數(shù)字調(diào)幅一、基本原理簡介一、基本原理簡介數(shù)字化調(diào)幅（數(shù)字化調(diào)幅（DIGITAL AMP

30、LITUDE MODULATION）發(fā)射機簡稱發(fā)射機簡稱DAM美國哈里斯（美國哈里斯（HARRIS）公司于八十年代后期發(fā)明）公司于八十年代后期發(fā)明所有發(fā)射功率等級的機器都晶體管化，只是中波機所有發(fā)射功率等級的機器都晶體管化，只是中波機已經(jīng)系列化，已經(jīng)系列化，DX，DX后面的數(shù)字表示標稱發(fā)射功率：后面的數(shù)字表示標稱發(fā)射功率：DX-5、DX-10、DX-25、DX-50、DX-100、DX-200、DX-300、DX-600和和DX-1000DX系列的發(fā)射機設(shè)計積木化，不同功率等級發(fā)射機的系列的發(fā)射機設(shè)計積木化，不同功率等級發(fā)射機的在于射頻功率放大器模塊總數(shù)和單塊功率不同在于射頻功率放大器模塊總數(shù)

31、和單塊功率不同直接用數(shù)字化音頻控制信號在射頻末級高電平調(diào)幅。主整、直接用數(shù)字化音頻控制信號在射頻末級高電平調(diào)幅。主整、調(diào)制器和射頻功放三合一調(diào)制器和射頻功放三合一圖圖4-24 DX-600系統(tǒng)方框圖系統(tǒng)方框圖 DX-600由三部由三部DX-200并機組成。并機組成。 PB-200的直流電源、的直流電源、音頻處理和轉(zhuǎn)換、音頻處理和轉(zhuǎn)換、射頻放大和合成以射頻放大和合成以及監(jiān)控系統(tǒng)等，都及監(jiān)控系統(tǒng)等，都是獨立的是獨立的 并機柜中有并機設(shè)并機柜中有并機設(shè)備、總監(jiān)控設(shè)備備、總監(jiān)控設(shè)備 為保證為保證3個射頻相個射頻相位一致，使總輸出位一致，使總輸出功率為單個的功率為單個的3倍，倍，3個功率單元共用一個功率

32、單元共用一臺晶體振蕩器，每臺晶體振蕩器，每個個PB-200都設(shè)有相都設(shè)有相位調(diào)整器位調(diào)整器“”。優(yōu)點：優(yōu)點：數(shù)字化調(diào)幅發(fā)射機取消了高電平音頻數(shù)字化調(diào)幅發(fā)射機取消了高電平音頻功放，而且所有射頻功放都是功放，而且所有射頻功放都是D類開關(guān)放大器，類開關(guān)放大器，所以整機效率高于其它調(diào)制制式的發(fā)射機所以整機效率高于其它調(diào)制制式的發(fā)射機量化噪聲遠小于量化噪聲遠小于PSM發(fā)射機，所以它的失真發(fā)射機，所以它的失真度最小，音質(zhì)更好度最小，音質(zhì)更好數(shù)字化發(fā)射機的射頻、音頻以及控制系統(tǒng)的數(shù)字化發(fā)射機的射頻、音頻以及控制系統(tǒng)的絕大多數(shù)電路都實現(xiàn)了晶體管化，工作于長絕大多數(shù)電路都實現(xiàn)了晶體管化，工作于長壽命器件和低電壓

33、范圍內(nèi)壽命器件和低電壓范圍內(nèi)保安系統(tǒng)很完善，有較高的安全可靠性保安系統(tǒng)很完善，有較高的安全可靠性缺點：缺點：價格貴；監(jiān)控電路復(fù)雜；等壓功放模價格貴；監(jiān)控電路復(fù)雜；等壓功放模塊的平均負載功率互不相等，出入較大塊的平均負載功率互不相等，出入較大DX-200由由220個等壓個等壓功放模塊和功放模塊和4個二進制個二進制功放模塊組成功放模塊組成等壓功放模塊是等壓階等壓功放模塊是等壓階梯射頻電源梯射頻電源-大臺階大臺階二進制功放模塊是補償二進制功放模塊是補償階梯的射頻電源等壓階階梯的射頻電源等壓階梯梯, 也叫小臺階也叫小臺階除小臺階外，還有除小臺階外，還有PDM補償補償確定載波電平的直流控確定載波電平的直

34、流控制信號和調(diào)制的模擬音制信號和調(diào)制的模擬音頻控制信號，經(jīng)頻控制信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換變成換變成12位數(shù)字化信號，位數(shù)字化信號，再經(jīng)調(diào)制編碼器獲得相再經(jīng)調(diào)制編碼器獲得相應(yīng)邏輯信號去控制射頻應(yīng)邏輯信號去控制射頻功放模塊通數(shù)多少功放模塊通數(shù)多少晶體用一備一，互相轉(zhuǎn)換晶體用一備一，互相轉(zhuǎn)換作為射頻信號源的晶體振蕩器通過接口電路緩沖放作為射頻信號源的晶體振蕩器通過接口電路緩沖放大器相連大器相連接口電路包含射頻移相電路和射頻檢測電路。用于接口電路包含射頻移相電路和射頻檢測電路。用于調(diào)整射頻信號的相位和輸出信號的檢測調(diào)整射頻信號的相位和輸出信號的檢測當輸出偏低越限時，除發(fā)出顯示信號外，還將故障當輸出偏低越限

35、時，除發(fā)出顯示信號外，還將故障檢測信號傳到切斷射頻功放的或門，以便在前級故檢測信號傳到切斷射頻功放的或門，以便在前級故障時封鎖后級。障時封鎖后級。3.2 緩沖放大器緩沖放大器把接口電路的射頻信號輸出電平峰峰值5V放大到2530V峰峰值緩沖放大器有兩路，它們的輸入端和接口電路輸出端并聯(lián)，兩路輸出分別接向主、備用前置激勵器。3.1 晶振及其接口電路晶振及其接口電路3.3 前置激勵器前置激勵器放大，推動放大，推動14個射頻激勵器（個射頻激勵器（D1D14）主、備用，輸入端分別與緩沖放大器相連，輸出接輸出變壓器主、備用，輸入端分別與緩沖放大器相連，輸出接輸出變壓器3.4 射頻激勵級射頻激勵級14個放大

36、器，輸出先由激勵合成器合成，再由激勵分配器分個放大器，輸出先由激勵合成器合成，再由激勵分配器分14路輸出到射頻功放路輸出到射頻功放前置激勵器、射頻激勵器和前置激勵器、射頻激勵器和224個射頻功放電路相同，可以互換個射頻功放電路相同，可以互換3.5 射頻功率放大級射頻功率放大級有有224個射頻功率放大器（射頻功放模塊）個射頻功率放大器（射頻功放模塊）220個為等壓功放個為等壓功放-大臺階放大器大臺階放大器4個補償功放個補償功放-二進制小臺階放大器二進制小臺階放大器直流、音頻和超音頻三角波組成的復(fù)合信號，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換和調(diào)制直流、音頻和超音頻三角波組成的復(fù)合信號，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換和調(diào)制編碼器變成控制信號，用

37、于開通相應(yīng)數(shù)量的射頻功放，疊加后的編碼器變成控制信號，用于開通相應(yīng)數(shù)量的射頻功放，疊加后的電平正好同那個瞬時要求的射頻電平相同電平正好同那個瞬時要求的射頻電平相同射頻功放在一定時段內(nèi)輸出就是含有量化臺階的調(diào)幅波射頻功放在一定時段內(nèi)輸出就是含有量化臺階的調(diào)幅波3.6 射頻功率合成器射頻功率合成器13個主合成器和個主合成器和1個二進制合成器個二進制合成器通過各個射頻放大器各自的輸出變壓器相加合成通過各個射頻放大器各自的輸出變壓器相加合成含有量化臺階的調(diào)幅波是從射頻功率合成器輸出的含有量化臺階的調(diào)幅波是從射頻功率合成器輸出的3.7 輸出網(wǎng)絡(luò)輸出網(wǎng)絡(luò)輸出網(wǎng)絡(luò)由組合帶通濾波器輸出網(wǎng)絡(luò)由組合帶通濾波器“”形匹配器組成形匹配器組成把射頻功率合成器把射頻功率合成器8輸出阻抗變換為輸出阻抗變換為42，濾去量化，濾去量化臺階臺階3.8 音頻信號處理器音頻信號處理器將音頻信號疊加直流、超音頻三角波信號成復(fù)合信號將音頻信號疊加直流、超音頻三角波信號成復(fù)