國家新聞出版廣電總局五八二臺　王日紅

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循環(huán)調(diào)制技術在DX發(fā)射機中的應用

國家新聞出版廣電總局五八二臺王日紅

【摘要】隨著計算機和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，軟件技術興起，軟硬件結合技術成為主流。循環(huán)調(diào)制這項新型技術也隨之應用到中波廣播發(fā)射臺使用的發(fā)射機中，主要應用到中波廣播的主流發(fā)射機美國哈里斯公司生產(chǎn)的DX發(fā)射機?；诖耍疚闹饕榻B循環(huán)調(diào)制技術的優(yōu)點，調(diào)制的基本原理以及循環(huán)調(diào)制技術在DX發(fā)射機的中的應用。

【關鍵詞】DX發(fā)射機；調(diào)制原理；循環(huán)調(diào)制技術

0　引言

信息時代的到來 使廣播技術也有了迅速發(fā)展 ，中波廣播發(fā)射機的元器件也從電子管轉變成了MOS場效應管，調(diào)制方式也從模擬調(diào)制轉變成了數(shù)字方式調(diào)制，控制方面也從機械式轉變成了智能微處理器。循環(huán)調(diào)制技術就是將計算機技術與硬件電路相結合，將軟件程序?qū)懭氲娇删幊烫幚砥髦袑崿F(xiàn)循環(huán)調(diào)制的。在廣播系統(tǒng)的一系列進步中，循環(huán)調(diào)制技術作為一項新型技術成為眾多創(chuàng)新中的亮點，成功應用到了DX發(fā)射機中，使發(fā)射機的可靠性與穩(wěn)定性顯著提高。

1　調(diào)制原理

信號想要傳輸就要經(jīng)過調(diào)制，調(diào)制是信號傳遞的必經(jīng)工序。主要就是將信號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]。實質(zhì)上也就是頻譜搬移的過程，將調(diào)制信號加載到幅值、頻率或相位這三個參數(shù)其中一個上，使其隨調(diào)制信號大小成線性變化。調(diào)制的種類有很多，根據(jù)不同的條件會得到不同的分類。

根據(jù)調(diào)制信號形式分為用模擬信號調(diào)制的模擬調(diào)制和用數(shù)據(jù)或數(shù)字信號調(diào)制的數(shù)字調(diào)制。根據(jù)被調(diào)信號形式分為正弦波調(diào)制、脈沖調(diào)制和強度調(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)制信號變化的幅度調(diào)制(簡稱AM)、瞬時頻率隨調(diào)制信號變化的頻率調(diào)制(簡稱FM)和相位隨調(diào)制信號變化的相位調(diào)制(簡稱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(簡稱AM)、雙邊帶調(diào)制(簡稱DSB)和單邊帶調(diào)制(簡稱SSB)，雙邊帶調(diào)幅廣播由調(diào)幅波的包絡攜帶有用的信息，其載波本身不攜帶任何信息，單邊帶調(diào)制方式由調(diào)幅波的包絡和其載波信號都攜帶有用的信號。

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

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

由于通信業(yè)務量增加，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，但隨著近幾年計算機技術的飛速發(fā)展，數(shù)字調(diào)制通過軟件程序的改進，創(chuàng)造了循環(huán)調(diào)制技術。

2　循環(huán)調(diào)制技術在DX發(fā)射機中的應用

2.1DX發(fā)射機結構

DX發(fā)射機主要由四大塊組成，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)轉換和循環(huán)調(diào)制編碼。循環(huán)調(diào)制技術就是應用在調(diào)制系統(tǒng)的循環(huán)調(diào)制編碼中的。DX發(fā)射機結構框圖如圖1所示。

2.2射頻功率放大器

DX發(fā)射機的射頻功率放大器由48個射頻放大模塊組成，其中有42個大臺階放大器和6個小臺階放大器。每個射頻放大模塊均可以快速開或關，射頻功率放大器在經(jīng)過合成變壓器把48個射頻放大模塊電壓合成并輸出。發(fā)射機的射頻輸出電壓的變化隨輸入音頻信號變化，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%負峰值調(diào)制；射頻輸出電壓為2倍是100%正峰值調(diào)制。大臺階放大器由數(shù)字控制信號的B1~B6位數(shù)據(jù)控制，小臺階放大器由數(shù)字控制信號的B7~B12位數(shù)據(jù)控制。小臺階為大臺階提供一個平滑的過度，因為所有小臺階都開啟時，輸出電壓值為大臺階輸出電壓值的63/64，通過小臺階1/2+1/4+1/8+1/16=63/64得出的。

圖1　DX發(fā)射機結構框圖

2.3調(diào)制過程

DX發(fā)射機調(diào)制過程是由音頻處理器得到音頻輸入信號，經(jīng)過模擬輸入板濾波，在通過A/D轉換器進行模數(shù)轉換，最后進入循環(huán)調(diào)制編碼板，轉換成射頻功放模塊的開/關控制信號。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，輸出信號是“音頻信號+直流電平”。

(2)A/D轉換，其功能就是將模擬輸入板輸出的“音頻信號+直流電平“信號，經(jīng)A/D轉換對其進行采樣、量化得到一個幅度分級的階梯模擬信號，通過編碼再將其轉換成二進制數(shù)字碼，完成了將連續(xù)的模擬信號轉換成離散的數(shù)字信號，輸出信號是12bit的數(shù)字音頻信號，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)字信號的前八位B1~B8轉換為244個射頻功率放大器的開/關控制信號，后四位B9~B12通過鎖存器控制四個輸出電壓為等模塊的1/2、1/4、1/8和1/16的二進制放大器的開啟(1為開啟)，輸出信號是導通和截止信號，并且輸出信號是按照一定規(guī)律移位來達到循環(huán)調(diào)制的，這是通過軟件代碼程序?qū)崿F(xiàn)的。當輸入電壓很小且為正，12bit數(shù)字信號為000000000001，使對應B12的1/16小臺階放大器開啟。

簡而言之，DX中波發(fā)射機的幅度調(diào)制就是從輸入的音頻信號變成“音頻+直流”信號，再變換成12位的數(shù)字字節(jié)(數(shù)字音頻)，然后數(shù)字信號被調(diào)制編碼電路編碼為功率放大級提供所需的導通和截止控制信號，控制信號被用來對獨立的射頻放大器模塊進行“導通或截止”的操作，控制信號通過開啟和關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，輸出信號有很小的臺階變化，在經(jīng)過帶通濾波器濾除臺階分量，得到平滑的已調(diào)波。調(diào)制過程中也需要有很復雜的檢測、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)制技術是不同以往的調(diào)制技術。循環(huán)調(diào)制技術中的“循環(huán)”，顧名思義，就是使射頻功放單元輪流進行工作，使功放單元有高均勻性的負荷，延長其使用壽命。具有高性能技術的實現(xiàn)的條件主要有兩個方面：

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

二是采用存儲器進行軟件編程，執(zhí)行數(shù)字操作，實現(xiàn)所需功能。

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

3　結束語

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

參考文獻

[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.浮動載波技術與循環(huán)調(diào)制全固態(tài)數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機[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，研究方向：無線廣播發(fā)送。

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