康 震

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1 概述

傳統(tǒng)的聲音廣播發(fā)射機一般是由射頻、音頻、控制、電源、冷卻等幾個主要部分組成。音頻系統(tǒng)主要是對需要傳送的聲音節(jié)目，即語言和音樂信號進行加工處理，再進行放大，輸出一個高電平的音頻信號去射頻末級實現(xiàn)調(diào)幅。

對音頻信號進行加工處理主要是為了改善音頻信號的動態(tài)范圍，避免因為信號峰值過于尖銳引起調(diào)制失真，避免瞬間大信號引起的過調(diào)幅及過調(diào)幅引發(fā)的射頻系統(tǒng)打火等；同時提高平均調(diào)幅度，最大程度的增加邊帶功率，提高服務(wù)區(qū)接收響度，改善收聽質(zhì)量。

現(xiàn)階段的大功率調(diào)幅發(fā)射機以板極調(diào)幅為主，仍然是在射頻末級電子管板極實現(xiàn)高電平調(diào)幅，因此需要一個與載波功率數(shù)量級相匹配的音頻信號功率，所以音頻信號放大也是音頻系統(tǒng)的另一個主要作用。

2 調(diào)幅廣播發(fā)射機音頻放大系統(tǒng)路徑分析

傳統(tǒng)的乙類板調(diào)機或自動板調(diào)機音頻放大主要是依靠逐級放大來實現(xiàn)的一個多級音頻放大器。利用限放，即限制放大器，一種放大倍數(shù)可以自動變化的放大器，進行音頻信號加工處理。通過低一、低二、低三、低末級和調(diào)幅變壓器、調(diào)幅阻流圈等部分來實現(xiàn)音頻信號放大。

脈沖寬度調(diào)制發(fā)射機（PDM）對音頻信號處理放大的過程與板調(diào)機有所不同，即實現(xiàn)板極調(diào)制所需的音頻功率，由傳統(tǒng)的一系列音頻放大改為把音頻信號變換成一系列脈寬調(diào)制的脈沖波，經(jīng)過若干級開關(guān)管放大后達到較高功率等級的電平，然后通過一個解調(diào)器把脈沖系列還原為音頻電壓，去調(diào)制射頻末級。這也是脈沖寬度調(diào)制發(fā)射機與板調(diào)機的本質(zhì)區(qū)別，是對音頻放大方式的一次重要創(chuàng)新和改進。

以潘太爾串饋脈沖寬度調(diào)制電路為例，音頻信號加工處理使用音頻處理器；音頻放大使用效率較高的開關(guān)電路，分為三級，第一級為晶體管開關(guān)放大器，驅(qū)動級為風冷并聯(lián)YL1050四極管放大，末級采用RS2054超蒸發(fā)冷卻四極管實現(xiàn)開關(guān)放大，即低電平音頻信號對一個開關(guān)頻率為54KHZ的矩形脈沖系列進行寬度調(diào)制，然后在高電平情況下解調(diào)出音頻信號，去射頻末級實現(xiàn)幅度調(diào)制。

脈沖階梯調(diào)制發(fā)射機（PSM）的特點是將傳統(tǒng)板調(diào)機的調(diào)幅器和主整合二為一，將主整電壓化整為零，由多組功率模塊（低壓整流電源）疊加組成。例如由26個雙功率模塊組成的電壓源，在載波狀態(tài)下，有半數(shù)的模塊閉合；在受到音頻信號調(diào)制時，根據(jù)音頻信號變化，數(shù)量不等的功率模塊串聯(lián)疊加，形成一個階梯型的輸出電壓（包含直流高壓和音頻電壓），通過低通濾波器濾除階梯紋波，去射頻末級進行板極調(diào)幅。即PSM開關(guān)放大器輸出一個幅度調(diào)制的電壓，作為射頻末級的板極電壓，既包含音頻調(diào)制功率，也包含載波功率。

與PDM發(fā)射機相比，PSM發(fā)射機的音頻部分采用PSM開關(guān)放大器，省去了一只大功率金屬陶瓷四極管和音頻驅(qū)動級的兩只小型電子管，全部采用晶體管電路，有效降低了能耗，節(jié)約了成本，提高了放大效率，提高了發(fā)射機整體運行的穩(wěn)定性和可靠性，降低了故障發(fā)生率，減少了維護工作量。

目前國內(nèi)大功率短波廣播發(fā)射機主流機型中，以TSW2500型500kW發(fā)射機為例，采用PSM 技術(shù)，音頻處理及放大系統(tǒng)包括音頻處理器、PSM控制系統(tǒng)、功率模塊和低通濾波器等幾個主要部分。

PSM發(fā)射機一般均采用數(shù)字音頻處理器。對節(jié)目信號的高低頻分量進行預加重，補償接收機頻響的高低頻跌落，通過調(diào)整自身的均衡網(wǎng)絡(luò)，有效的補償發(fā)射機和天饋線系統(tǒng)的頻率特性，自動壓縮節(jié)目動態(tài)范圍，自動調(diào)整音頻電平，不失真的限制瞬間過調(diào)幅，提高平均調(diào)幅度，擴大節(jié)目覆蓋范圍。從調(diào)幅廣播的功率關(guān)系來看，當調(diào)幅度為100%時，攜帶音頻信號的邊帶功率僅為載波功率的一半，調(diào)幅度低于100%時，邊帶功率遠不及載波功率的一半，所以提高調(diào)幅度，特別是提高平均調(diào)幅度，對于充分利用載波功率，實現(xiàn)有效覆蓋，改善收聽效果有著重要意義。

PSM控制系統(tǒng)主要包括了YCP24板、YCP16板、YCP08板、YCP14板、YCP23板、YCP17板和YCP18板。

音頻信號從衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)通過光纜（及備用音周電纜）傳送到發(fā)射機房A400機柜的光端機，經(jīng)過四選一數(shù)字音頻分配，去往發(fā)射機的數(shù)字音頻處理器，處理后的音頻信號輸出到PSM控制系統(tǒng)的音頻通路板YCP24板。

YCP24板根據(jù)發(fā)射機調(diào)諧狀態(tài)來決定是否接通音頻信號；并指示調(diào)整輸入音頻電平；將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，目前節(jié)目源信號基本實現(xiàn)了數(shù)字化傳輸，但YCP24板依然具有數(shù)字和模擬兩種信號通路可供選擇。

YCP16板是音頻控制系統(tǒng)的核心，主要進行系統(tǒng)控制、安全保護和數(shù)據(jù)采集等工作，保持與發(fā)射機控制系統(tǒng)的通訊，接受控制指令并反饋音頻系統(tǒng)的工作狀況。

YCP08板主要用于對射頻反饋信號進行失真信號補償。

YCP14板主要實現(xiàn)諧波信號抑制。

YCP23板是PSM控制系統(tǒng)運算器，主要是通過測量和計算，實現(xiàn)輸出電壓調(diào)整，功率模塊的合斷循環(huán)以保持模塊負載平衡，以及實現(xiàn)PDM補償運算等功能。

YCP17板和YCP18板為光纖接口板，是接口與緩沖單元，通過光纖將模塊的關(guān)斷及閉合指令送到每一個功率模塊，并接收來自模塊的狀態(tài)信息。

音頻信號經(jīng)過音頻控制系統(tǒng)數(shù)字化處理后，通過功率模塊實現(xiàn)功率放大，音頻信號的變化通過功率模塊合斷形成的音頻調(diào)制電壓來體現(xiàn)，每個單功率模塊使用一個IGBT（絕緣門雙極晶體管）作為開關(guān)元件，配合外部電路快速的實現(xiàn)合斷；兩臺調(diào)制變壓器為各個功率模塊提供相互獨立的電源，每個雙功率模塊由調(diào)制變壓器上對應的一組次級線圈供電。數(shù)個功率模塊串聯(lián)疊加后提供發(fā)射機板極調(diào)幅所需的載波電壓和調(diào)制電壓。

PSM發(fā)射機主要通過PDM補償技術(shù)和低通濾波器濾除階梯紋波來抑制和改善失真。為了獲得接近理想狀態(tài)的音頻電壓，在功率模塊輸出疊加形成的階梯型電壓（粗臺階電壓）中插入PDM脈沖來補償粗臺階調(diào)制形成的誤差，PDM脈沖電壓的幅度相當于一個粗臺階電壓，脈沖寬度和瞬時誤差成比例。每個功率模塊自身產(chǎn)生PDM脈沖信號，這個PDM開關(guān)頻率經(jīng)過低通濾波器濾除，形成接近于理想狀態(tài)的無失真包絡(luò)信號去往射頻末級實現(xiàn)調(diào)幅。

低通濾波器是一個LC濾波器，由螺旋線圈和筒型陶瓷電容組成，接在調(diào)制器功率輸出之后，用來濾除PDM補償脈沖分量，將濾波后接近于理想狀態(tài)的音頻信號送到射頻末級電子管板極上。

3 結(jié)論

在調(diào)幅廣播階段，音頻放大技術(shù)決定著發(fā)射機的類型，影響著發(fā)射機實際運行的可靠性和穩(wěn)定性，了解和掌握音頻放大技術(shù)的本質(zhì)和特點，對于理解和把握發(fā)射機運行規(guī)律，提高維護工作水平都有著積極的現(xiàn)實意義。

[1]黃毓龍，孫慶有，李煥忠，等.廣播電視發(fā)送技術(shù).1987.