國家新聞出版廣電總局五八二臺(tái)　王日紅

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循環(huán)調(diào)制技術(shù)在DX發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用

國家新聞出版廣電總局五八二臺(tái)王日紅

【摘要】隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，軟件技術(shù)興起，軟硬件結(jié)合技術(shù)成為主流。循環(huán)調(diào)制這項(xiàng)新型技術(shù)也隨之應(yīng)用到中波廣播發(fā)射臺(tái)使用的發(fā)射機(jī)中，主要應(yīng)用到中波廣播的主流發(fā)射機(jī)美國哈里斯公司生產(chǎn)的DX發(fā)射機(jī)?；诖?，本文主要介紹循環(huán)調(diào)制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，調(diào)制的基本原理以及循環(huán)調(diào)制技術(shù)在DX發(fā)射機(jī)的中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】DX發(fā)射機(jī)；調(diào)制原理；循環(huán)調(diào)制技術(shù)

0　引言

信息時(shí)代的到來 使廣播技術(shù)也有了迅速發(fā)展 ，中波廣播發(fā)射機(jī)的元器件也從電子管轉(zhuǎn)變成了MOS場(chǎng)效應(yīng)管，調(diào)制方式也從模擬調(diào)制轉(zhuǎn)變成了數(shù)字方式調(diào)制，控制方面也從機(jī)械式轉(zhuǎn)變成了智能微處理器。循環(huán)調(diào)制技術(shù)就是將計(jì)算機(jī)技術(shù)與硬件電路相結(jié)合，將軟件程序?qū)懭氲娇删幊烫幚砥髦袑?shí)現(xiàn)循環(huán)調(diào)制的。在廣播系統(tǒng)的一系列進(jìn)步中，循環(huán)調(diào)制技術(shù)作為一項(xiàng)新型技術(shù)成為眾多創(chuàng)新中的亮點(diǎn)，成功應(yīng)用到了DX發(fā)射機(jī)中，使發(fā)射機(jī)的可靠性與穩(wěn)定性顯著提高。

1　調(diào)制原理

信號(hào)想要傳輸就要經(jīng)過調(diào)制，調(diào)制是信號(hào)傳遞的必經(jīng)工序。主要就是將信號(hào)源的信息加以處理并加載到載波上，使其變?yōu)檫m合信道傳輸形式的過程[1]。實(shí)質(zhì)上也就是頻譜搬移的過程，將調(diào)制信號(hào)加載到幅值、頻率或相位這三個(gè)參數(shù)其中一個(gè)上，使其隨調(diào)制信號(hào)大小成線性變化。調(diào)制的種類有很多，根據(jù)不同的條件會(huì)得到不同的分類。

根據(jù)調(diào)制信號(hào)形式分為用模擬信號(hào)調(diào)制的模擬調(diào)制和用數(shù)據(jù)或數(shù)字信號(hào)調(diào)制的數(shù)字調(diào)制。根據(jù)被調(diào)信號(hào)形式分為正弦波調(diào)制、脈沖調(diào)制和強(qiáng)度調(diào)制等。

模擬調(diào)制中，根據(jù)調(diào)制方式分為載波幅度隨調(diào)制信號(hào)變化的幅度調(diào)制(簡(jiǎn)稱AM)、瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)變化的頻率調(diào)制(簡(jiǎn)稱FM)和相位隨調(diào)制信號(hào)變化的相位調(diào)制(簡(jiǎn)稱PM)，其中相位調(diào)制和頻率調(diào)制統(tǒng)稱角度調(diào)制。幅度調(diào)制分為普通調(diào)幅(簡(jiǎn)稱AM)、雙邊帶調(diào)制(簡(jiǎn)稱DSB)和單邊帶調(diào)制(簡(jiǎn)稱SSB)，雙邊帶調(diào)幅廣播由調(diào)幅波的包絡(luò)攜帶有用的信息，其載波本身不攜帶任何信息，單邊帶調(diào)制方式由調(diào)幅波的包絡(luò)和其載波信號(hào)都攜帶有用的信號(hào)。

數(shù)字調(diào)制中，根據(jù)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制的被調(diào)制的參數(shù)不同，分為裝載參數(shù)為幅度的幅移鍵控調(diào)制(簡(jiǎn)稱ASK)、裝載參數(shù)為頻率的頻移鍵控調(diào)制(簡(jiǎn)稱FSK)和裝載參數(shù)為相位的相移鍵控調(diào)制(簡(jiǎn)稱PSK)。根據(jù)調(diào)制進(jìn)制數(shù)分為二進(jìn)制調(diào)制和多進(jìn)制調(diào)制，二進(jìn)制調(diào)制就是普通的調(diào)制ASK、FSK和PSK，多進(jìn)制調(diào)制分為多進(jìn)制幅移鍵控(簡(jiǎn)稱MASK)、多進(jìn)制頻移鍵控(簡(jiǎn)稱MFSK)、多進(jìn)制相移鍵控(簡(jiǎn)稱MPSK)。還有一些特殊的調(diào)制，如正交幅度調(diào)制(簡(jiǎn)稱QAM)、高斯頻移鍵控(簡(jiǎn)稱GFSK)和高斯濾波最小頻移鍵控(簡(jiǎn)稱GMSK)等。

脈沖調(diào)制中，根據(jù)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制的被調(diào)制的參數(shù)不同，分為脈沖幅度調(diào)制(簡(jiǎn)稱PAM)、脈寬調(diào)制(簡(jiǎn)稱PDM)、脈位調(diào)制(簡(jiǎn)稱PPM)和脈沖編碼調(diào)制(簡(jiǎn)稱PCM)。

由于通信業(yè)務(wù)量增加，頻譜資源緊張，系統(tǒng)容量不足，所以通信系統(tǒng)都進(jìn)行了數(shù)字化。因此，現(xiàn)在的廣播系統(tǒng)采用的是數(shù)字調(diào)制技術(shù)，但隨著近幾年計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字調(diào)制通過軟件程序的改進(jìn)，創(chuàng)造了循環(huán)調(diào)制技術(shù)。

2　循環(huán)調(diào)制技術(shù)在DX發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用

2.1DX發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)

DX發(fā)射機(jī)主要由四大塊組成，分別是射頻系統(tǒng)、調(diào)制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)以及控系統(tǒng)制。其中調(diào)制系統(tǒng)中包括音頻輸入、模擬輸入板、模數(shù)轉(zhuǎn)換和循環(huán)調(diào)制編碼。循環(huán)調(diào)制技術(shù)就是應(yīng)用在調(diào)制系統(tǒng)的循環(huán)調(diào)制編碼中的。DX發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2.2射頻功率放大器

DX發(fā)射機(jī)的射頻功率放大器由48個(gè)射頻放大模塊組成，其中有42個(gè)大臺(tái)階放大器和6個(gè)小臺(tái)階放大器。每個(gè)射頻放大模塊均可以快速開或關(guān)，射頻功率放大器在經(jīng)過合成變壓器把48個(gè)射頻放大模塊電壓合成并輸出。發(fā)射機(jī)的射頻輸出電壓的變化隨輸入音頻信號(hào)變化，改變射頻輸出電壓通過開啟不同數(shù)量的射頻放大模塊。射頻輸出電壓為0是100%負(fù)峰值調(diào)制；射頻輸出電壓為2倍是100%正峰值調(diào)制。大臺(tái)階放大器由數(shù)字控制信號(hào)的B1~B6位數(shù)據(jù)控制，小臺(tái)階放大器由數(shù)字控制信號(hào)的B7~B12位數(shù)據(jù)控制。小臺(tái)階為大臺(tái)階提供一個(gè)平滑的過度，因?yàn)樗行∨_(tái)階都開啟時(shí)，輸出電壓值為大臺(tái)階輸出電壓值的63/64，通過小臺(tái)階1/2+1/4+1/8+1/16=63/64得出的。

圖1　DX發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)框圖

2.3調(diào)制過程

DX發(fā)射機(jī)調(diào)制過程是由音頻處理器得到音頻輸入信號(hào)，經(jīng)過模擬輸入板濾波，在通過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后進(jìn)入循環(huán)調(diào)制編碼板，轉(zhuǎn)換成射頻功放模塊的開/關(guān)控制信號(hào)。調(diào)制過程中各模塊作用如下：

(1)模擬輸入，其功能就是將模擬音頻信號(hào)通過貝塞爾濾波器去雜波、抑制噪聲，然后再加入直流電平，輸出信號(hào)是“音頻信號(hào)+直流電平”。

(2)A/D轉(zhuǎn)換，其功能就是將模擬輸入板輸出的“音頻信號(hào)+直流電平“信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換對(duì)其進(jìn)行采樣、量化得到一個(gè)幅度分級(jí)的階梯模擬信號(hào)，通過編碼再將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字碼，完成了將連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號(hào)，輸出信號(hào)是12bit的數(shù)字音頻信號(hào)，例如：100011100111。

(3)循環(huán)調(diào)制編碼，其功能是調(diào)制編碼板把12位數(shù)字信號(hào)的前八位B1~B8轉(zhuǎn)換為244個(gè)射頻功率放大器的開/關(guān)控制信號(hào)，后四位B9~B12通過鎖存器控制四個(gè)輸出電壓為等模塊的1/2、1/4、1/8和1/16的二進(jìn)制放大器的開啟(1為開啟)，輸出信號(hào)是導(dǎo)通和截止信號(hào)，并且輸出信號(hào)是按照一定規(guī)律移位來達(dá)到循環(huán)調(diào)制的，這是通過軟件代碼程序?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)輸入電壓很小且為正，12bit數(shù)字信號(hào)為000000000001，使對(duì)應(yīng)B12的1/16小臺(tái)階放大器開啟。

簡(jiǎn)而言之，DX中波發(fā)射機(jī)的幅度調(diào)制就是從輸入的音頻信號(hào)變成“音頻+直流”信號(hào)，再變換成12位的數(shù)字字節(jié)(數(shù)字音頻)，然后數(shù)字信號(hào)被調(diào)制編碼電路編碼為功率放大級(jí)提供所需的導(dǎo)通和截止控制信號(hào)，控制信號(hào)被用來對(duì)獨(dú)立的射頻放大器模塊進(jìn)行“導(dǎo)通或截止”的操作，控制信號(hào)通過開啟和關(guān)閉射頻功放模塊的數(shù)量決定射頻電平幅度，再將射頻功放合成，輸出信號(hào)有很小的臺(tái)階變化，在經(jīng)過帶通濾波器濾除臺(tái)階分量，得到平滑的已調(diào)波。調(diào)制過程中也需要有很復(fù)雜的檢測(cè)、校正、存貯、保持電路和同步控制等。

2.4循環(huán)調(diào)制的作用

循環(huán)調(diào)制技術(shù)是不同以往的調(diào)制技術(shù)。循環(huán)調(diào)制技術(shù)中的“循環(huán)”，顧名思義，就是使射頻功放單元輪流進(jìn)行工作，使功放單元有高均勻性的負(fù)荷，延長其使用壽命。具有高性能技術(shù)的實(shí)現(xiàn)的條件主要有兩個(gè)方面：

一是循環(huán)調(diào)制編碼模塊選用可靠性高、功耗低、兼容性強(qiáng)的集成模塊，是可編程的微處理器作為核心。

二是采用存儲(chǔ)器進(jìn)行軟件編程，執(zhí)行數(shù)字操作，實(shí)現(xiàn)所需功能。

將軟件程序?qū)懭氲侥K中實(shí)現(xiàn)循環(huán)調(diào)制，軟件程序?qū)崿F(xiàn)功能有三大優(yōu)點(diǎn)：可靠性強(qiáng)、便于修改、方便查找錯(cuò)誤，而且通過簡(jiǎn)單的代碼就可以代替復(fù)雜的電路，不僅節(jié)約了資源，降低了成本，而且更加方便快捷。軟件技術(shù)還可以應(yīng)用到其他功能模塊中。循環(huán)調(diào)制功能有邏輯電路技術(shù)和軟件技術(shù)相結(jié)合的特點(diǎn)，使發(fā)射機(jī)抗干擾性能和指標(biāo)達(dá)到最佳[2]。

3　結(jié)束語

DX發(fā)射機(jī)采用循環(huán)調(diào)制新技術(shù)使其邁上了一個(gè)新的臺(tái)階，與軟件技術(shù)的結(jié)合也打破了由單一的集成電路去實(shí)現(xiàn)功能的模式，簡(jiǎn)化了處理過程，增加系統(tǒng)靈活性。發(fā)射機(jī)抗干擾性大大改善、節(jié)能性和可靠性提高，使其在廣播系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，保證了播出質(zhì)量更好服務(wù)人民群眾。

參考文獻(xiàn)

[1]楊漢昌.高頻電子線路[M].北京:高等教育出版社,2006,2:132.

[2]范戊申.浮動(dòng)載波技術(shù)與循環(huán)調(diào)制全固態(tài)數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機(jī)[J].科技信息,2007(27).

王日紅，北京人，工程師，現(xiàn)供職于國家新聞出版廣電總局五八二臺(tái)，研究方向：無線廣播發(fā)送。

作者簡(jiǎn)介：