姜云翠

摘要：當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，在傳遞信息過(guò)程中，越來(lái)越多的采用數(shù)字信號(hào)形式，DAM中波發(fā)射機(jī)智能接收模擬信號(hào)，而無(wú)法直接識(shí)別數(shù)字信號(hào)，影響了其應(yīng)用價(jià)值的有效發(fā)揮，并且還會(huì)降低設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)和運(yùn)行能力。為改善這一現(xiàn)狀，就需要利用數(shù)字化技術(shù)，以可編程邏輯器件FPGA為核心元件，對(duì)DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行改造，在保證信號(hào)內(nèi)容完整性的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)的有效轉(zhuǎn)換處理，進(jìn)而能夠顯著提升中波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行能力，對(duì)促進(jìn)發(fā)射機(jī)數(shù)字化發(fā)展意義重大。

【關(guān)鍵詞】DAM中波發(fā)射機(jī) 調(diào)制系統(tǒng) 數(shù)字化改造技術(shù)

為方便DAM中波發(fā)射機(jī)順利接收數(shù)字信號(hào)，需要將傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)先轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，但是，在這過(guò)程中數(shù)字信號(hào)質(zhì)量容易因噪聲和失真現(xiàn)象而降低，難以保證信號(hào)內(nèi)容的完整性及可靠性，導(dǎo)致通信質(zhì)量較低。通過(guò)對(duì)DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化改造，可以有效避免這些問(wèn)題，不僅能夠降低信號(hào)處理難度，而且整個(gè)系統(tǒng)也變得更加靈活、穩(wěn)定，同時(shí)還能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)展，起到了與模擬調(diào)制音頻系統(tǒng)同等的運(yùn)行效果。

1 DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)介紹

DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，接收到的信號(hào)經(jīng)由音頻處理器處理后，便會(huì)將音頻信號(hào)的最大頻率限制在一定范圍內(nèi)。然后在模擬輸入電路轉(zhuǎn)化為含有直流分量的音頻信號(hào)，此時(shí)，便能夠在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將這部分信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)調(diào)制編碼器處理后輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同射頻功率放大模塊的控制，根據(jù)處于工作狀態(tài)的射頻功率放大模塊具體數(shù)量，確定所需輸出的射頻電平。最后，數(shù)字信號(hào)經(jīng)濾波處理和量化處理后，便會(huì)生成最終的調(diào)波信號(hào)。

采用該方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號(hào)向模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)化，但是很容易出現(xiàn)失真、噪聲現(xiàn)象，降低了信號(hào)質(zhì)量，所以，對(duì)DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化改造，是非常重要且必要的。

2 DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)數(shù)字化改造實(shí)現(xiàn)功能

采用數(shù)字化技術(shù)對(duì)DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行改造，主要目的是取代原有的模擬調(diào)制音頻系統(tǒng)，避免數(shù)模直接轉(zhuǎn)換所引起的失真和噪聲問(wèn)題。改造后的調(diào)制系統(tǒng)可分為三大部分，包括接口電路模塊、控制通信模塊和指標(biāo)處理模塊，每一個(gè)模塊在調(diào)制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，都起到了不同的功能作用。首先，調(diào)制系統(tǒng)的接口電路所用芯片為AES/EBU，電路中設(shè)有110歐電阻可進(jìn)行阻抗匹配，進(jìn)而能夠在接收幅度范圍內(nèi)，順利接收所有AES/EBU格式的音頻信號(hào)，并且可以保證音頻的穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)解碼處理后從電路中輸出。其次，在進(jìn)行通信控制時(shí)，所用方式為數(shù)字化處理方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)幅度、功率電平微調(diào)、AGC、B-調(diào)制、電流和功率取樣、駐波保護(hù)等各項(xiàng)功能的良好控制。同時(shí)還能夠?qū)φ{(diào)幅度變化幅度和功率電平進(jìn)行控制，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)可迅速作出反應(yīng)，很少再出現(xiàn)延時(shí)保護(hù)問(wèn)題，并且系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及操作也變得更為靈活。最后，在對(duì)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，主要用到了有理數(shù)倍的采樣轉(zhuǎn)換技術(shù)、噪聲指標(biāo)補(bǔ)償技術(shù)、非線性失真補(bǔ)償技術(shù)、頻響指標(biāo)改善技術(shù)等，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都能夠得到顯著提升，系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)將會(huì)更加穩(wěn)定、可靠，可以有效提升通信質(zhì)量。3DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)數(shù)字化改造技術(shù)

當(dāng)前DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)初見(jiàn)成效，其中最為關(guān)鍵的改造技術(shù)主要包括以下幾項(xiàng)。

3.1 有理數(shù)倍的采樣轉(zhuǎn)換技術(shù)

在一般情況下，在對(duì)模擬音頻信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，都是以48kHz頻率為位采樣標(biāo)準(zhǔn)的，假定音頻信號(hào)在離散處理時(shí)，采樣周期為T，則經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)字序列為QUOTE，并且，理論上離散轉(zhuǎn)換器的幅度會(huì)以連續(xù)狀態(tài)進(jìn)行不斷精確，但是，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，幅度精確是有一定限度的，只能得到最為近似值。采用量化方式對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行處理后，離散幅度會(huì)出現(xiàn)量化臺(tái)階，采樣率會(huì)隨著輸出信號(hào)頻率的增大而減小，此時(shí)，相鄰的輸出輸出數(shù)據(jù)之間的臺(tái)階便會(huì)隨之變大，實(shí)際量化結(jié)果與理論量化結(jié)果出現(xiàn)較大出入。在進(jìn)行數(shù)字化改造時(shí)，利用可編程邏輯器來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣率的有理數(shù)倍轉(zhuǎn)換，采取整數(shù)倍抽取方式，采樣率將會(huì)變大，可以有效減小量化后輸出信號(hào)與原始信號(hào)之間的誤差，得到更為精準(zhǔn)的離散幅度，避免量化失真問(wèn)題的出現(xiàn)。

3.2 噪聲指標(biāo)補(bǔ)償技術(shù)

主整電源系統(tǒng)是引起發(fā)射機(jī)噪聲的最主要因素，在進(jìn)行噪聲補(bǔ)償指標(biāo)補(bǔ)償改造時(shí)，需從該環(huán)節(jié)入手。在DAM中波發(fā)射機(jī)中，利用變壓器可對(duì)三相電源記性全波整流處理，輸出的紋波中夾雜有奇次諧波。采用反饋補(bǔ)償方式進(jìn)行紋波補(bǔ)償，并與經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸出后的信號(hào)合并，對(duì)合并信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，可有效排除諧波干擾，此時(shí)電源紋波噪聲比將會(huì)增大，噪聲會(huì)隨之減小，通常情況下，噪聲指標(biāo)會(huì)高出改造前10個(gè)dB。

3.3 非線性失真補(bǔ)償技術(shù)

發(fā)射機(jī)功放系統(tǒng)非線性失真，是造成輸出信號(hào)失真的主要內(nèi)容因素之一，為防止該問(wèn)題的發(fā)生，就需要運(yùn)用非線性失真補(bǔ)償技術(shù)對(duì)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行改造，具體實(shí)現(xiàn)方法為預(yù)失真。假設(shè)改造對(duì)象為10KW DAM中波發(fā)射機(jī)，功放系統(tǒng)共有53個(gè)模塊，均設(shè)有4個(gè)MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管IRF350，除1個(gè)緩沖放大模塊外，其余的3個(gè)預(yù)推動(dòng)RF功放模塊，以及48個(gè)RF功放級(jí)功放模塊的組成形態(tài)都相同，能夠進(jìn)行自由替換。在進(jìn)行非線性失真補(bǔ)償時(shí)，具體操作是以原有的音頻信號(hào)幅度為基礎(chǔ)，再將其提高一定的比例，即便是音頻信號(hào)振幅變化較大，也不會(huì)出現(xiàn)正峰值偏低現(xiàn)象，可以與負(fù)峰值保持一致。

3.4 頻響指標(biāo)改善技術(shù)

利用可編程邏輯器對(duì)發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行改造，可以有效改善數(shù)字濾波器的頻響指標(biāo)，頻率響應(yīng)和相位響應(yīng)的精確度得到了提升，在進(jìn)行計(jì)算和分析時(shí)將會(huì)更加便捷，高效。將可編程邏輯器應(yīng)用于數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，能夠根據(jù)實(shí)際需求，更加靈活的設(shè)計(jì)不同形式的數(shù)字濾波器，通常情況下，設(shè)計(jì)1高通濾波器和2個(gè)低通濾波器，即可實(shí)現(xiàn)較為理想的頻響指標(biāo)改善效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化改造，既是滿足當(dāng)前音頻信號(hào)順利傳輸?shù)谋匾胧彩翘岣咧胁òl(fā)射機(jī)工作性能及運(yùn)行能力的有效手段，在降低發(fā)射機(jī)操作和維護(hù)難度、推動(dòng)發(fā)射機(jī)數(shù)字化發(fā)展方面起到了重要作用。完成調(diào)制系統(tǒng)的數(shù)字化改造后，發(fā)射機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都得大幅提升，新的控制系統(tǒng)在具備原有模擬調(diào)制音頻系統(tǒng)同等功能的同時(shí)，還具備較強(qiáng)的抗干擾能力，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行更為穩(wěn)定，保證了DAM中波發(fā)射機(jī)應(yīng)用價(jià)值的充分發(fā)揮。

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