劉秀愉

（儋州廣播電視臺(tái) 海南省儋州市 571700）

現(xiàn)如今，由于信息處理技術(shù)的飛速發(fā)展，逐漸加快數(shù)字化時(shí)代的來臨。數(shù)字化電視相比于傳統(tǒng)的電視具有極大的優(yōu)勢(shì)。主要在于它可以在信號(hào)接收或者傳輸?shù)倪^程中，保證信號(hào)的穩(wěn)定移動(dòng)，且有效避免其他因素對(duì)相關(guān)信號(hào)的干擾作用。不僅如此，傳統(tǒng)的電視是通過同一個(gè)衛(wèi)星接收信號(hào)，而數(shù)字電視則是多個(gè)同源信號(hào)。在這個(gè)傳輸過程中，數(shù)字電視機(jī)的信號(hào)接收端可以在無失真的狀態(tài)下恢復(fù)信號(hào)。因此，在這樣的基礎(chǔ)上，數(shù)字電視廣播將會(huì)逐漸擴(kuò)大控制范圍，一批數(shù)字化發(fā)射器也應(yīng)運(yùn)而生，并得到很好的運(yùn)用[1]。數(shù)字電視廣播主要的信號(hào)接收裝置是數(shù)字發(fā)射機(jī)，它通常負(fù)責(zé)數(shù)字信號(hào)的接收、轉(zhuǎn)化以及傳輸?shù)裙ぷ鳌Ｋ?，這對(duì)于數(shù)字發(fā)射機(jī)的運(yùn)行精準(zhǔn)度也有極高的標(biāo)準(zhǔn)。

目前，最新型的數(shù)字發(fā)射機(jī)為E9 數(shù)字信息處理器。這種數(shù)字發(fā)射機(jī)對(duì)于信息、信號(hào)的處理能力極高，并可以在合理的范圍之內(nèi)根據(jù)實(shí)際情況盡可能的提高信號(hào)傳輸速度，并保證電視穩(wěn)定接收。不僅如此，現(xiàn)如今的數(shù)字發(fā)射器主要是由視頻信息節(jié)點(diǎn)、射頻系統(tǒng)、音頻調(diào)段以及控制顯示器等組成。視頻信息節(jié)點(diǎn)的作用主要是構(gòu)成電視的實(shí)時(shí)畫面，完成視頻的移動(dòng)和變化。射頻系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)調(diào)動(dòng)信息傳輸?shù)纳渚€頻率，以此來改變發(fā)射器接收信號(hào)的路徑。音頻調(diào)段是對(duì)發(fā)射器聲音信號(hào)進(jìn)行處理的一種數(shù)字調(diào)節(jié)器，它會(huì)將發(fā)射器接收或者傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行低頻率處理，消除音頻中的噪音，提升音頻質(zhì)量。控制顯示器是整個(gè)發(fā)射器的控制面板，使用者可以通過顯示器對(duì)其下達(dá)指令，并進(jìn)行操控，以此來達(dá)到完成數(shù)字信息指令的目的。因此，新型的數(shù)字發(fā)射器對(duì)于信息處理的完成率較高 ，效果也較好，具有一定的安全性、穩(wěn)定性。因此，本文主要對(duì)數(shù)字發(fā)射機(jī)的功率控制方法進(jìn)行研究，希望通過分析對(duì)比，可以使整個(gè)發(fā)射機(jī)操作更為簡潔，結(jié)構(gòu)更加完善，方便使用和維護(hù)，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 發(fā)射波長數(shù)值設(shè)置

數(shù)字發(fā)射機(jī)對(duì)于信息處理傳輸?shù)闹饕目刂品绞骄褪菍?duì)其發(fā)射波長的設(shè)置。波長的形成主要是為了實(shí)現(xiàn)發(fā)射指令和相關(guān)聲源的傳輸，并進(jìn)行可控制發(fā)射，以達(dá)到多個(gè)陣元相互關(guān)聯(lián)的目的。首先，利用ASI 技術(shù)進(jìn)行多種發(fā)射波長格式的兼容[2]。再將數(shù)字波長進(jìn)行串行通信，并進(jìn)行相應(yīng)的命令分析指令，如圖1 所示。

從圖1 的指令過程中，可以完整地了解到數(shù)字發(fā)射機(jī)的波長設(shè)置流程。隨后，選擇任意一個(gè)波段進(jìn)行發(fā)射操作。當(dāng)其方向?yàn)锳 時(shí)，此時(shí)每一個(gè)陣元都對(duì)應(yīng)一個(gè)波段節(jié)點(diǎn)，并形成波束延時(shí)。反之，如果波段未指向A 時(shí)，則不會(huì)形成延時(shí)。但在這個(gè)過程中，需要保證每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有對(duì)應(yīng)的位置，并隨時(shí)可以移位。除此之外，數(shù)字發(fā)射機(jī)也有一定的規(guī)則數(shù)值。一般情況下，是通過梯形陣列的圖形進(jìn)行計(jì)算，以此來獲得陣元的延時(shí)時(shí)間，公式如下所示：

圖1：串行通信波長控制指令分析流程圖

圖2：輸出控制發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)換過程示意圖

圖3：流程圖

公式中：N 表示數(shù)字發(fā)射機(jī)的規(guī)定數(shù)值，x 為最大控制波長，y 表示規(guī)定波長，k 表示最大質(zhì)子波束數(shù)值。通過計(jì)算，得出規(guī)定數(shù)值。然后對(duì)該陣元進(jìn)行時(shí)間延遲定量的數(shù)值計(jì)算,計(jì)算公式如下：

公式中：W 表示陣元延時(shí)定量的具體數(shù)值，a 表示陣元節(jié)點(diǎn)數(shù)量，b 表示節(jié)點(diǎn)波段，m 表示最長延時(shí)波束，n 表示最短延時(shí)波束，1 為允許扣除最低波段數(shù)值。通過以上公式的計(jì)算，最終可以得到延時(shí)定量數(shù)值。將數(shù)值代入波長陣列中，但由于發(fā)射波長的陣列通常不規(guī)則，所以，可以先進(jìn)行陣列的坐標(biāo)定位，再測(cè)量輸出陣列的矢量值，以此來獲取到陣元的最終延時(shí)數(shù)值。最后，按照得出的數(shù)值，進(jìn)行波長的規(guī)整化處理，最后完成波長數(shù)值的設(shè)置。

2 構(gòu)建輸出控制發(fā)射結(jié)構(gòu)

在設(shè)置好發(fā)射器的陣元波長數(shù)值之后，接下來，進(jìn)行輸出功率控制結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。目前的發(fā)射器通常為全數(shù)式的系統(tǒng)，且一般以數(shù)字—模擬—數(shù)字的控制形式實(shí)現(xiàn)控制，并完成相關(guān)的信息轉(zhuǎn)換過程，其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

在這個(gè)過程中，發(fā)射器會(huì)自行根據(jù)實(shí)際情況下達(dá)輸出指令，并依照指令的執(zhí)行情況進(jìn)行正確率的判斷，如果指令正確，發(fā)射器會(huì)繼續(xù)下達(dá)下一個(gè)指令，以此類推，建立起一個(gè)完整的輸出控制發(fā)射結(jié)構(gòu)。之后，可以先將發(fā)射器的輸出功率下降為一半[3]。再通過以太網(wǎng)對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)?？梢岳肍PGA 技術(shù)將以太網(wǎng)和RS485系統(tǒng)先進(jìn)行關(guān)聯(lián)，通過FPGA 技術(shù)將運(yùn)行信息和運(yùn)行參數(shù)分離，同時(shí)接收時(shí)間數(shù)據(jù)信號(hào)，完成信息傳輸同步。這種全數(shù)字式的發(fā)射機(jī)輸出功率控制結(jié)構(gòu)在一定程度上，不僅減小了發(fā)射波長之間線纜的規(guī)模，同時(shí)還消除了相關(guān)信號(hào)的干擾，減少了數(shù)字傳輸?shù)膹?fù)雜度，也提高了關(guān)聯(lián)設(shè)備的科學(xué)性和可靠性。

以上是數(shù)字發(fā)射器輸出功率的基本指令結(jié)構(gòu)，接下來，構(gòu)造二級(jí)控制結(jié)構(gòu)。FPGA 是數(shù)字發(fā)射器輸出功率的核心控制單元，將其輸出的控制指令先進(jìn)行解析，之后將解析地址分發(fā)給發(fā)射器控制單元的各個(gè)模塊之中，隨后，各模塊會(huì)根據(jù)指令地址讀取相應(yīng)的發(fā)射波長結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行波束控制。積累波束后，形成發(fā)射電源結(jié)構(gòu)。

3 生成PWM數(shù)字輸出控制信號(hào)

在輸出控制結(jié)構(gòu)建立完成之后，要通過信息傳輸使數(shù)字發(fā)射器生成PWM 數(shù)字輸出控制信號(hào)。其流程如圖3 所示。

對(duì)于數(shù)字類的發(fā)射控制器來說，數(shù)字波長是可以形成PWM 控制信號(hào)的，并伴隨著脈沖密度調(diào)段、均勻脈沖寬度調(diào)制等輔助控制功能。首先，使數(shù)字發(fā)射器正常運(yùn)行，得到傳輸?shù)南嚓P(guān)數(shù)字信息，之后，對(duì)發(fā)射器的控制幅度作出偏移，得到相對(duì)應(yīng)的PWM 信號(hào)。之后，依照PWM 信號(hào)發(fā)射波形，并將數(shù)字發(fā)射器中的周期調(diào)整為3 時(shí)，得到最大的輸出指令脈寬。這個(gè)脈寬與數(shù)字發(fā)射器的輸出功率相關(guān)聯(lián)，將其設(shè)置在發(fā)射器之中，生成PWM數(shù)字輸出的控制信號(hào)。

4 實(shí)現(xiàn)發(fā)射器輸出功率的控制

通過利用信號(hào)頻譜電平檢測(cè)器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入以及輸出信號(hào)的精確檢測(cè)，主要檢測(cè)對(duì)象就是頻譜不同頻點(diǎn)的電平。通過將電平輸送到中央監(jiān)控裝置中，再經(jīng)過中央監(jiān)控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)以及斜率等因素的分析，就能做出相應(yīng)的分析與計(jì)算。同時(shí)，還可以根據(jù)輸出信號(hào)所發(fā)出的非線性失真度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同電平調(diào)節(jié)器增益比例的實(shí)時(shí)調(diào)整。在相同寬帶功率的放大器內(nèi)部，二者相鄰的頻段在增益方面呈現(xiàn)緩慢變化的趨勢(shì)，并且二者相鄰頻段的增益曲線之間是相連接的。通過利用中央監(jiān)控裝置控制實(shí)現(xiàn)對(duì)不同電平檢測(cè)器的增益，這樣一來就能將折線上不同波峰以及波谷的最大高度差控制在10dB 以內(nèi)。因而，也可以確保分割之后的不同頻段的窄帶都處于帶寬為3～5MHz 的狀態(tài)。

對(duì)于中央監(jiān)控器而言，它還能夠按照輸出電平信號(hào)的情況，對(duì)功率推動(dòng)級(jí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且對(duì)功率放大級(jí)的輸出放大倍數(shù)以及帶載狀況做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。通過將中央監(jiān)控器與顯示器進(jìn)行連接。能夠?qū)Πl(fā)射機(jī)的不同工作狀態(tài)進(jìn)行全面的顯示。同時(shí)，還可以將遠(yuǎn)程控制中心和監(jiān)控器進(jìn)行連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)以及數(shù)據(jù)信息的遠(yuǎn)程傳輸。中央控制裝置可進(jìn)一步細(xì)分為無線與網(wǎng)絡(luò)兩大途徑，二者信息數(shù)據(jù)最終與遠(yuǎn)程控制中心有著直接的聯(lián)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)傳輸與交互。

在獲取到PWM 的控制信號(hào)之后，接下來，將發(fā)射器的波長調(diào)整為均勻模式，并在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處設(shè)置波段。但是此處應(yīng)該注意的是，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的波長應(yīng)該一致，不能出現(xiàn)波長不均勻的情況，容易影響最終輸出控制效果?？梢詫⒓?lì)器切換至備激勵(lì)器狀態(tài)[4]。當(dāng)波段累積之后，建立輸出功率的信號(hào)控制結(jié)構(gòu)，完成之后，把PWM的控制信號(hào)代入數(shù)字發(fā)射器之中，并使其進(jìn)行正常的信號(hào)傳輸接收，以此來實(shí)現(xiàn)數(shù)字發(fā)射機(jī)輸出功率控制方法的設(shè)計(jì)。

數(shù)字發(fā)射器的輸出功率離心值的合格標(biāo)準(zhǔn)為0.6 左右，也就是說達(dá)到0.6 以上，才證明發(fā)射器對(duì)于信息的處理效果較好，完成率較高。

5 結(jié)束語

綜上所述，便是對(duì)數(shù)字發(fā)射器輸出功率控制方法的設(shè)計(jì)過程。通過創(chuàng)新，此種控制方法更為便利、高效，且控制精準(zhǔn)度也很高，具有一定的科學(xué)性、穩(wěn)定性，并對(duì)信息數(shù)據(jù)的資源做優(yōu)勢(shì)整合，從而促進(jìn)整個(gè)數(shù)字化行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。