梁永生

摘 要：模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將12比特?cái)?shù)字音頻信號(hào)送入調(diào)制編碼器，調(diào)制編碼器對(duì)12比特?cái)?shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行編碼，編碼后的數(shù)字信號(hào)用于功放級(jí)RF功放模塊開(kāi)啟和關(guān)閉的控制信號(hào)。調(diào)制編碼器的主要電路包括B+和B-電源電路，數(shù)字音頻信號(hào)數(shù)據(jù)編碼電路、鉗位電路、功放關(guān)閉電路及互鎖電路等。該文介紹了調(diào)制編碼器的編碼原理，并對(duì)具體電路進(jìn)行了詳細(xì)的分析。調(diào)制編碼器將數(shù)字音頻信號(hào)編碼成控制48個(gè)RF功放模塊開(kāi)啟和關(guān)閉的控制信號(hào)。

關(guān)鍵詞：大臺(tái)階；二進(jìn)制臺(tái)階；功放關(guān)閉；鉗位電路

中圖分類號(hào)：TN838 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 編碼原理

12位數(shù)字字碼構(gòu)成數(shù)字音頻信號(hào)，用B1～B12來(lái)表示，最高有效位B1稱為MSB，最低有效位B12稱為L(zhǎng)SB。12位數(shù)字碼被分成2組數(shù)據(jù)以二進(jìn)制數(shù)的形式進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)編碼，第一組二進(jìn)制碼B1～B6代表控制的大臺(tái)階功放模塊，第二組二進(jìn)制碼B7～B12代表控制的二進(jìn)制臺(tái)階功放模塊。

1.1 編碼實(shí)例

以二進(jìn)制字碼010010/001011為例，分析12位字碼控制功放模塊的開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程。大臺(tái)階字碼為B1～B6→010010，通過(guò)二進(jìn)制數(shù)“010010”轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)“18”來(lái)確認(rèn)有18個(gè)大臺(tái)階RF功放模塊被開(kāi)啟，此時(shí)發(fā)射機(jī)輸出正好是載波功率10 kW。二進(jìn)制臺(tái)階由B7～B12低六位字碼控制，高電平字碼為“1”代表對(duì)應(yīng)控制的二進(jìn)制功放模塊被開(kāi)啟，低電平字碼為“0”代表對(duì)應(yīng)控制的二進(jìn)制功放模塊被關(guān)閉?！岸M(jìn)制臺(tái)階”字碼B7=1/2大臺(tái)階，B8=1/4大臺(tái)階，B9=1/8大臺(tái)階， B10=1/16大臺(tái)階，B11=1/32大臺(tái)階，B12=1/64大臺(tái)階。二進(jìn)制臺(tái)階字碼為B7～B12→001011，代表B7、B8和B10關(guān)閉，B9、B11和B12打開(kāi)。

1.2 編碼方法

調(diào)制編碼器用了6片256×8位的ROM只讀存儲(chǔ)器集成電路74LS471。每個(gè)ROM包括256個(gè)8位數(shù)地址可尋址存儲(chǔ)器，其每個(gè)存儲(chǔ)器配置的8位數(shù)已由生產(chǎn)廠永久的編程好了。音頻信號(hào)的編碼地址在每片ROM的8個(gè)高有效位上，指定了256個(gè)存儲(chǔ)器，指定的每個(gè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)了被控制的大臺(tái)階RF功放模塊的編碼數(shù)據(jù)。指定了存儲(chǔ)器地址后，在存儲(chǔ)器內(nèi)的8位數(shù)據(jù)信息從ROM芯片的6～9和11～14腳輸出，作為大臺(tái)階RF功放模塊的開(kāi)啟和關(guān)閉控制信號(hào)。

2 電源電路

直流穩(wěn)壓電源輸出的B-和B電源信號(hào)作為調(diào)制編碼器的電源。B-電源是隨“音頻+直流”信號(hào)同步變化的已調(diào)信號(hào)，B+電源由非穩(wěn)壓的+8V電源經(jīng)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓為+5.75VDC直流信號(hào)。

（1）進(jìn)入調(diào)制編碼器的+5.75 V的B+電壓首先被電感和電容濾波，濾波后的直流電壓由穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓成標(biāo)準(zhǔn)+5 V電壓，用于調(diào)制編碼器內(nèi)部集成電路的正電源。

（2）驅(qū)動(dòng)電路DS0026的輸出由B-電源通過(guò)下拉電阻提供，功放模塊的負(fù)載確定了模塊被開(kāi)通和截止的時(shí)間，同時(shí)開(kāi)通模塊的數(shù)量確定了負(fù)載的載荷，引入B-電源的目的是補(bǔ)償功放模塊因開(kāi)啟或關(guān)閉產(chǎn)生的狀態(tài)變化。當(dāng)調(diào)制度發(fā)生變化時(shí)，B-信號(hào)隨調(diào)制度變化發(fā)生偏移，直流穩(wěn)壓電源直接給出相應(yīng)的偏移量。

3 數(shù)字音頻信號(hào)數(shù)據(jù)編碼電路

模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸入的數(shù)字音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)上拉和下拉電阻分壓網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)入鎖存器74LS273，當(dāng)時(shí)鐘輸入端出現(xiàn)低電平到高電平的瞬態(tài)變化時(shí)，鎖存器74LS273的輸入數(shù)據(jù)將被發(fā)送至輸出端。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路來(lái)的數(shù)據(jù)選通-L信號(hào)經(jīng)倒相器“74LS14”倒相后，維持鎖存器的輸出狀態(tài)，直到下一個(gè)數(shù)據(jù)選通-L信號(hào)到來(lái)。鎖存器的清零端出現(xiàn)低電平功放關(guān)閉-L信號(hào)時(shí)，全部鎖存器被封鎖，輸出端為低電平，此時(shí)所有功放模塊被關(guān)閉。

（1）“階梯”狀態(tài)二進(jìn)制數(shù)字音頻電路。二進(jìn)制B7～B12比特?cái)?shù)字信號(hào)被“74LS273”鎖存器鎖存后，輸入選通電路，選通電路由8位撥碼開(kāi)關(guān)和集成電路74LS32組成。當(dāng)選通信號(hào)到來(lái)后，B7～B12的小臺(tái)階二進(jìn)制字碼將被送入反相/驅(qū)動(dòng)輸入電路DS0026進(jìn)行倒相放大，作為功放級(jí)小臺(tái)階RF功放模塊的開(kāi)/關(guān)控制信號(hào)。

（2）“大臺(tái)階”數(shù)字音頻電路。經(jīng)數(shù)碼選址后大臺(tái)階B1～B6數(shù)據(jù)將被6個(gè)鎖存器ROM74LS471存儲(chǔ)。在選通信號(hào)到來(lái)后，反相/驅(qū)動(dòng)器DS0026將鎖存的輸出數(shù)據(jù)倒相放大后，作為功放級(jí)大臺(tái)階模塊的開(kāi)/關(guān)控制信號(hào)。

（3）DS0026反相/驅(qū)動(dòng)器。集成電路DS0026負(fù)責(zé)將TTL電平轉(zhuǎn)換為RF模塊的控制信號(hào)，它的輸出部分包括電流輸出源和電流吸收源2個(gè)晶體管。B+電源接電流輸出源上拉晶體管的集電極，電流吸收源下拉晶體管的發(fā)射機(jī)接B-電源。因此每時(shí)刻的輸出要么被上拉至B+電源，要么接B-電源，上拉電阻和下拉電阻構(gòu)成了功放模塊的開(kāi)/關(guān)控制電路的輸出電路。

4 互鎖電路

互鎖電路報(bào)警時(shí)輸出“功放關(guān)閉”信號(hào)，數(shù)據(jù)鎖存器74LS471的輸出全部清零，此時(shí)RF功放模塊全部被截止。調(diào)制編碼器有16個(gè)相同的互鎖電路輸入端，而每路監(jiān)測(cè)4塊RF功放模塊。10 kW發(fā)射機(jī)使用了其中的12路互鎖電路，它們控制了包括二進(jìn)制臺(tái)階在內(nèi)的全部48塊功率放大器。每4塊RF功放模塊由它們裝置板上的短路線串聯(lián)后，接到倒相器74LS14的輸出端。當(dāng)互鎖電路的輸入有開(kāi)路的時(shí)候，上拉電阻保證倒相器74LS14的輸入為高電平。倒相器的全部輸出端接到與非門74LS30的輸入端，在和或非門電路74LS02合成一路連鎖故障指示信號(hào)。如果任何一路產(chǎn)生故障信號(hào)，與非門74LS30的輸入端將有一路為“0”，則或非門74LS02為“1”。當(dāng)出現(xiàn)功率合成器母板與調(diào)制編碼器之間的電纜未連接上，或任意一個(gè)二進(jìn)制臺(tái)階模塊或“大臺(tái)階”模塊未安裝上時(shí)，互鎖電路將啟動(dòng)報(bào)警。

5 功放關(guān)閉電路

當(dāng)出現(xiàn)“功放關(guān)閉-L”信號(hào)時(shí)，鎖存器輸出的全部信號(hào)為低電平，此時(shí)功放電壓+230V依然存在，但發(fā)射機(jī)將無(wú)功率輸出。功放關(guān)閉邏輯電路由與門74LS11電路組成，與門信號(hào)的輸入包括：電纜互鎖-L故障，電源開(kāi)啟重置-L信號(hào)，從LED板上的故障和過(guò)載電路發(fā)出的“功放關(guān)閉-H”信號(hào)，從輸出監(jiān)測(cè)板發(fā)出的“功放關(guān)閉-L”信號(hào)，從模數(shù)轉(zhuǎn)換板發(fā)出的“功放關(guān)閉-L”信號(hào)。這幾種情況發(fā)生時(shí)，將產(chǎn)生低電平功放關(guān)閉-L信號(hào)，并發(fā)送到清零輸入端，清除在調(diào)制編碼器的所有數(shù)據(jù)鎖存器。

6 鉗位電路

當(dāng)音頻輸入電平超過(guò)了發(fā)射機(jī)調(diào)制能力的最大正峰值時(shí)，鉗位電路將迫使“二進(jìn)制小臺(tái)階功放模塊”全部開(kāi)啟。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)增加時(shí)，在十進(jìn)制順序期間“二進(jìn)制小臺(tái)階功放模塊”被逐個(gè)打開(kāi)，用于緩慢增加RF的輸出。當(dāng)全部二進(jìn)制臺(tái)階模塊被開(kāi)啟后，音頻調(diào)制信號(hào)繼續(xù)增加，將導(dǎo)致發(fā)射機(jī)開(kāi)啟一個(gè)不存在的“大臺(tái)階”模塊。這將引起一個(gè)“鋸齒狀”的峰值而不是“平頂狀”的峰值。為了避免“鋸齒狀”峰值信號(hào)出現(xiàn)，通過(guò)引入一個(gè)鉗位信號(hào)使不存在的“大臺(tái)階”鎖存器的輸出端始終保持“高電平”，只要這個(gè)“鉗位”信號(hào)存在，邏輯“1”就使所有的“二進(jìn)制”階梯保持打開(kāi)狀態(tài)。

7 結(jié)語(yǔ)

雖然調(diào)制編碼器是DAM中波發(fā)射機(jī)中相對(duì)龐大而復(fù)雜的電路，但該電路具有很強(qiáng)的規(guī)律性，多數(shù)電路都采用同樣的結(jié)構(gòu)，可采用替代法來(lái)快速判斷故障位置。該文對(duì)調(diào)制編碼器的編碼原理和具體電路都進(jìn)行了細(xì)致的分析，具有一定的借鑒意義。

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