王小龍國家新聞出版廣電總局594臺，陜西咸陽 712000

TSW2500短波發(fā)射機(jī)實現(xiàn)DRM廣播的改造原理和方法

王小龍
國家新聞出版廣電總局594臺，陜西咸陽 712000

文章介紹了調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)實現(xiàn)DRM數(shù)字廣播的改造原理，詳述了TSW2500 500 kW短波發(fā)射機(jī)改造為DRM廣播工程改造方法，并簡述了改造后的播出效果。

DRM；發(fā)射機(jī)；改造方法

隨著數(shù)字互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，調(diào)幅廣播因其信號傳輸發(fā)射成本高，聲音接收質(zhì)量差，抗干擾能力弱等缺點，越發(fā)不能滿足社會日益發(fā)展的需求。在此背景下，數(shù)字調(diào)幅廣播應(yīng)運而生，成為調(diào)幅廣播未來發(fā)展的方向。

1　改造原理

現(xiàn)有的短波調(diào)幅發(fā)射機(jī)，工作原理如圖1所示。

圖1　調(diào)幅發(fā)射機(jī)原理圖

圖1中，數(shù)字音頻信號經(jīng)過音頻處理器壓縮及均衡處理后，根據(jù)音周電平的高低，PSM控制系統(tǒng)控制相應(yīng)數(shù)量的功率模塊通斷，某一時刻功率模塊疊加后的輸出電壓，代表瞬時音周的變化；頻率合成器產(chǎn)生的載波頻率，經(jīng)過寬放和高前級電子管功率放大，送入高末級電子管柵陰間。音頻與載波在高末電子管調(diào)制輸出。

DRM廣播發(fā)射機(jī)框圖如圖2所示。

圖2　DRM發(fā)射機(jī)簡圖

圖2中，音頻及其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，經(jīng)過數(shù)字調(diào)制器處理后，變?yōu)镃OFDM基帶信號，經(jīng)過信號分離器后，基帶信號變?yōu)榉群拖辔环至啃盘枺笤诎l(fā)射機(jī)高末級調(diào)制輸出。

圖1和圖2對比，發(fā)射機(jī)高末級調(diào)制及輸出網(wǎng)絡(luò)一致，主要區(qū)別是音頻節(jié)目源，以及前段信號的預(yù)處理不同，DRM廣播音頻及其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需在數(shù)字調(diào)制及編碼器中預(yù)處理，分離出信號的幅度和相位分量，通過音頻和射頻通路，分別送入發(fā)射機(jī)高末級調(diào)制輸出。DRM發(fā)射機(jī)具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　模擬AM發(fā)射機(jī)發(fā)射DRM信號框圖

圖3中，數(shù)字編碼器產(chǎn)生的COFDM基帶信號，其包絡(luò)分量，送到發(fā)射機(jī)的音頻放大通路中；數(shù)字調(diào)制器產(chǎn)生的基帶信號分解為同相和正交分量兩路信號，通過數(shù)字頻率合成器，將I、Q信號變換為調(diào)相波信號，送到發(fā)射機(jī)的載波通道。包絡(luò)信號和載波信號在發(fā)射機(jī)高末級調(diào)制，通過輸出網(wǎng)絡(luò)輸出給天線。

根據(jù)DRM發(fā)射機(jī)框圖，普通調(diào)幅發(fā)射機(jī)改造為DRM廣播，主要從以下幾方面加以改造。

1）新增發(fā)射機(jī)控制部分的數(shù)字編碼器與調(diào)制器。

2）基帶信號的幅度分量，傳送至發(fā)射機(jī)音頻通道，需進(jìn)行改造。

3）基帶信號分解為同相分量和正交分量，通過數(shù)字頻率合成器變換為射頻信號的相位分量，作為激勵信號送到發(fā)射機(jī)的激勵通道，需進(jìn)行改造。

4）采取相應(yīng)的延時措施，保證幅度和相位變化分量同時到達(dá)發(fā)射機(jī)高末級，需進(jìn)行改造。

2　改造方法

本文具體以THALES公司的TSW2500 500 kW短波發(fā)射機(jī)為例，著重說明模擬調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)實現(xiàn)DRM播出的改造方法。

2.1音頻通路改造

TSW2500 500 kW發(fā) 射 機(jī) 音 頻 信 號 經(jīng) 過Skywave2000系統(tǒng)的數(shù)字化處理，分別送給PSM控制器和數(shù)字頻率合成器。如圖4所示。

圖4　音頻改造原理

數(shù)字音頻進(jìn)行信源和信道編碼，編碼后輸出的信號為：A（t）=ACOS（wt+ф），其中、ф（t） =arctgq/I。一路I/Q信號送給PSM控制系統(tǒng)YCP23（音頻相位和幅度處理）板，計算出音頻信號的幅度：，根據(jù)幅度A的大小，PSM控制系統(tǒng)的YCP16接通相應(yīng)數(shù)量的功率模塊，完成音頻電壓的模擬。

另一路I/Q信號，通過數(shù)字頻率合成器，計算出I/Q信號的相位ф（t）=arctgq/I，根據(jù)相位信號對射頻載波調(diào)相。

兩路信號通過各自運算處理后，在發(fā)射機(jī)高末管上調(diào)制。為了使兩路I/Q信號在相同的時間到達(dá)高末管，幅度和相位信號不失真的在高末管上進(jìn)行合成，必須對其中的一路信號進(jìn)行時間延時處理，然后經(jīng)過濾波、阻抗匹配后送給天線發(fā)射。此過程在Skywave2000系統(tǒng)中完成。

2.2PSM系統(tǒng)改造

圖5是數(shù)字DRM廣播模式時的PSM控制體統(tǒng)方框圖。

圖5中，DRM廣播時，PSM輸入的是數(shù)字信號，PSM控制系統(tǒng)的控制板卡為：YCP16YCP24YCP08 YCP14YCP23YCP17YCP18。YCP16/24板計算出需要開啟的功率模塊數(shù)，通過YCP1718板光纖接口板，輸出至1-26號功率模塊，合成高末屏極的音頻電壓。

PSM控制系統(tǒng)更換以下板卡的芯片。

圖5　DRM模式

更換YCP16板A3，型號為：EPM7160，EPLD。更換SCS01-YCP16：A12、A13芯片，型號為27C256，EPROM。

更換YCP17YCP18板A3A4，型號為分別為EPM7160、EPM5064。

A3芯片功能：接收打開或關(guān)閉模塊的地址，根據(jù)模塊的好壞以及臺階電壓等，通過內(nèi)部的邏輯判斷發(fā)出ON、OFF的命令送給模塊。A4：根據(jù)模塊的信息，返回給算法板一些相關(guān)的信息。

同時還需更換部分順序控制系統(tǒng)芯片，如下。

YCS03板：更換芯片A39，型號為：EPM5128，它主要是與PSM控制有關(guān)的邏輯。

SCS01-YCS04板：更換A12、A13兩塊存儲芯片，型號：27C256，它存儲的是用戶管理程序，其中A12設(shè)置為RAM；A13用于進(jìn)行各種測試。

2.3低通濾波器的改造

TSW2500發(fā)射機(jī)低通濾波器輸出通路，如圖6所示。

圖6　濾波器改造原理

圖6中，當(dāng)發(fā)射機(jī)工作于AM時，KS41B不動作，KS41B：24 kV接觸器斷開，L452濾波線圈接入屏極供電路，KS41A動作，KS41A：24 kV接觸器閉合，C454濾波電容接入；當(dāng)發(fā)射機(jī)DRM時，KS41B動作，KS41B：24 kV接觸器閉合，L452濾波線圈被短路，KS41A不動作，KS41A：24 kV接觸器斷開，C454濾波電容被斷開。兩種工作模式下，濾波通路不同，AM時：L452和C454參與工作；DRM時：L452和C454被甩開。同時L450的電感量應(yīng)改為0.08 mH。

KS41A/B繼電器由發(fā)射機(jī)的ECOS2軟件指令控制，選擇工作方式DRM/DSB后，KS41A/B模式開關(guān)將自動進(jìn)行切換。在濾波通路的改造中，發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)的濾波電感通過以上三方面的改造后，TSW2500型500 kW短波調(diào)幅發(fā)射機(jī)可實現(xiàn)DRM播出。

3　改造后播出效果驗證

通過上述改造后，并在無線局相關(guān)發(fā)射臺站的實際驗證，發(fā)射機(jī)DRM播出效果良好，信號接收質(zhì)量明顯改善。發(fā)射機(jī)在DRM模式工作時，機(jī)器狀態(tài)運行穩(wěn)定，工作可靠。由此可見，短波調(diào)幅發(fā)射機(jī)，經(jīng)過上述技術(shù)改造后，完全可以實現(xiàn)DRM播出。

［1］曹金泉.DRM的技術(shù)探討［J］.西部廣播電視，2004（6）：14-17.

［2］李春霞.調(diào)幅廣播的發(fā)展方向［J］.西部廣播電視，2004 （6）：17-18.

［3］李鳳禪.DRM——調(diào)幅廣播的出路與未來［J］.西部廣播電視，2006（6）：5-8.

G2

A

2096-0360（2016）16-0060-02

王小龍，國家新聞出版廣電總局594臺乙機(jī)房副主任，工程師，研究方向為廣播電視發(fā)送。