淺析數(shù)字調(diào)頻激勵(lì)器的原理與鎖相電路的維護(hù)

【摘要】調(diào)頻激勵(lì)器是調(diào)頻廣播系統(tǒng)的重要組成部分，本文對(duì)數(shù)字調(diào)頻廣播激勵(lì)器的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行了深入的分析，并結(jié)合實(shí)際工作情況對(duì)鎖相電路的維護(hù)作了分析總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】電路的功能與原理；鎖相電路的維護(hù)

相對(duì)模擬調(diào)頻激勵(lì)器而言，數(shù)字調(diào)頻激勵(lì)器采用DDS頻率直接合成的方式產(chǎn)生RF載波信號(hào)，并將模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，信號(hào)的失真、頻響和信噪比等重要指標(biāo)也遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)模擬激勵(lì)器，對(duì)輸出信號(hào)的相位、導(dǎo)頻及幅度等可以進(jìn)行精準(zhǔn)的監(jiān)控和控制，因此采用數(shù)字調(diào)頻激勵(lì)器替代傳統(tǒng)模擬激勵(lì)器已經(jīng)成為調(diào)頻廣播系統(tǒng)的共識(shí)。

數(shù)字調(diào)頻激勵(lì)器是影響調(diào)頻廣播發(fā)射效果的關(guān)鍵因素，同時(shí)它還對(duì)整個(gè)發(fā)射系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，承擔(dān)著發(fā)射機(jī)故障報(bào)警與處理的工作，維護(hù)整個(gè)發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。數(shù)字調(diào)頻激勵(lì)器的電路結(jié)構(gòu)包括調(diào)頻調(diào)制器電路、音頻處理器電路、激勵(lì)器功率放大與電源電路和控制與監(jiān)控檢測(cè)電路幾個(gè)部分。輸入的音頻信號(hào)和附加業(yè)務(wù)信號(hào)被數(shù)字調(diào)頻激勵(lì)器合并處理成基帶信號(hào)，然后將數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制在88～108MHz的調(diào)頻載波上，經(jīng)功率放大電路放大后輸出。

一、電路的功能與原理

1、調(diào)制器電路

調(diào)制器電路包括電平調(diào)理與VCO壓控、鎖相頻率合成、環(huán)路濾波器及輸出放大器電路組成。電平調(diào)理電路的作用對(duì)來(lái)自音頻處理器電路的基帶信號(hào)幅度進(jìn)行調(diào)整，滿(mǎn)足輸入標(biāo)稱(chēng)音頻信號(hào)時(shí)達(dá)到75KHz的頻偏，保證調(diào)制基帶信號(hào)的最大調(diào)制度100%。VCO壓控電路產(chǎn)生射頻載波信號(hào)的方法是通過(guò)直接調(diào)頻變?nèi)荻O管來(lái)實(shí)現(xiàn)，壓控振蕩器產(chǎn)生的頻率由鑒相器電路的分頻器分頻后與參考頻率進(jìn)行比較，然后輸出差拍電壓，同時(shí)鎖定并指示出鑒相器輸出的直流信號(hào)。環(huán)路濾波器電路濾除差拍電壓的高頻成分與和頻成分，將信號(hào)反饋至VCO壓控振蕩電路中，再使壓控振蕩器VCO產(chǎn)生的頻率接近鎖定頻率，同時(shí)環(huán)路濾波器還起到擴(kuò)大撲捉頻率范圍，加速鎖定頻率的作用，提高了整個(gè)電路的抗干擾能力和保持穩(wěn)定輸出的能力。輸出級(jí)放大電路僅在信號(hào)被鎖定的狀態(tài)下工作，它對(duì)VCO壓控振蕩電路輸出的RF信號(hào)進(jìn)行功率放大至1mW，提高了信號(hào)通過(guò)傳輸路徑時(shí)的抗干擾能力。

2、音頻處理器電路

音頻處理器電路的主要功能是完成立體聲編碼，由音頻預(yù)處理電路、預(yù)加重電路和立體聲編碼與限幅器電路組成。調(diào)頻數(shù)字激勵(lì)器都具有性能優(yōu)異的立體聲編碼器模塊，提供單聲/立體聲/MPX信號(hào)接口和附加業(yè)務(wù)信道接口，同時(shí)提供可以選擇的AES/EBU、S/PDIF數(shù)字音頻接口，支持?jǐn)?shù)字音頻廣播。音頻輸入信號(hào)的幅度調(diào)整由音頻預(yù)處理電路完成，實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻衰減器的控制，調(diào)整衰減量的大小，設(shè)置輸入阻抗，在一定程度的范圍內(nèi)設(shè)置音頻信號(hào)輸入的標(biāo)稱(chēng)電平。通常情況下，設(shè)置標(biāo)稱(chēng)音頻信號(hào)電平輸入時(shí)，基帶信號(hào)對(duì)調(diào)制載波的頻偏為75KHz。預(yù)加重電路為數(shù)字調(diào)頻激勵(lì)器提供50μs、75μs的預(yù)加重常數(shù)，通過(guò)預(yù)加重選擇開(kāi)關(guān)來(lái)控制預(yù)加重常數(shù)的選擇。立體聲編碼與限幅器通過(guò)軟開(kāi)關(guān)對(duì)L/R路音頻信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)頻信號(hào)（19KHz）進(jìn)行混合，與硬開(kāi)關(guān)矩陣式的編碼方式相比，軟開(kāi)關(guān)方式具有高分離度，低失真度的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)音頻信號(hào)的幅度超過(guò)設(shè)置的標(biāo)稱(chēng)電平后，限幅器能調(diào)整輸出復(fù)合信號(hào)的幅度來(lái)確保調(diào)制頻偏在合理的電平范圍內(nèi)。

3、激勵(lì)器功率放大與電源電路

調(diào)頻數(shù)字激勵(lì)器的功率放大電路將已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大，為發(fā)射機(jī)的下一級(jí)電路提供輸入信號(hào)，由功率放大器件電路、低通濾波器電路和定向耦合器電路組成。常用的30W功放將來(lái)自調(diào)制器電路的射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大器放大后，經(jīng)過(guò)低通濾波器，濾去二次以上的諧波，再經(jīng)過(guò)定向耦合器，輸出30W的射頻信號(hào)，由N型射頻插座輸出。由定向耦合器檢測(cè)射頻入射電壓FWD來(lái)確定射頻輸出功率，檢測(cè)射頻反射電壓REF來(lái)確定射頻反射功率，及通過(guò)BNC射頻插座輸出射頻監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行RF監(jiān)測(cè)。數(shù)字調(diào)頻激勵(lì)器采用開(kāi)關(guān)電源作為電源模塊為其他電路供電，開(kāi)關(guān)電源對(duì)紋波具有良好的濾除效果，保證了激勵(lì)器在運(yùn)行時(shí)具有優(yōu)良穩(wěn)定的指標(biāo)。

4、控制與監(jiān)控檢測(cè)電路

控制與監(jiān)控檢測(cè)電路包括音頻輸入監(jiān)測(cè)和自動(dòng)切換、自動(dòng)功率控制和功放保護(hù)、音量自動(dòng)調(diào)整、削波、遠(yuǎn)程控制和同步等功能電路。監(jiān)測(cè)程序?qū)Ω饕纛l輸入接口進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以檢測(cè)音頻信號(hào)是否丟失，對(duì)于數(shù)字音頻接口，檢測(cè)接口是否故障（沒(méi)連接或損壞）。當(dāng)音頻備份功能開(kāi)啟時(shí)，如果檢測(cè)到當(dāng)前選用輸入接口音頻信號(hào)丟失或接口故障，則按備份優(yōu)先級(jí)順序切換到正常的輸入接口。自動(dòng)功率控制和功放保護(hù)電路通過(guò)監(jiān)控軟件監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)的入射功率和反射功率，激勵(lì)器檢測(cè)發(fā)射機(jī)入射功率檢波電壓，與設(shè)定的入射跟蹤電壓比較，通過(guò)調(diào)整激勵(lì)器輸出功率，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)功率穩(wěn)定。音頻幅度在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)達(dá)不到滿(mǎn)幅度（100%調(diào)制度），音量自動(dòng)調(diào)整電路會(huì)自動(dòng)提高音量，如果音頻幅度過(guò)大，出現(xiàn)較多削波情況（每毫秒一次），系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低音量。如果調(diào)制后的頻偏大于110KHz，則對(duì)音頻進(jìn)行削波。激勵(lì)器具有遠(yuǎn)程控制接口（RS232/RS485），外部控制主機(jī)可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制接口設(shè)置激勵(lì)器的工作參數(shù)，讀取激勵(lì)器的工作狀態(tài)。同步功能電路可根據(jù)外部輸入的10MHz和1PPS信號(hào)，調(diào)整音頻時(shí)延和導(dǎo)頻相位，保證在相干區(qū)內(nèi)音頻和導(dǎo)頻的同步。

二、鎖相電路的維護(hù)

調(diào)頻數(shù)字調(diào)制激勵(lì)器的鎖相環(huán)電路是一種動(dòng)態(tài)環(huán)路控制電路，判斷鎖相環(huán)路故障的依據(jù)就是根據(jù)環(huán)路的工作狀態(tài)。根據(jù)實(shí)際維護(hù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)鎖相環(huán)路故障處理做出總結(jié)如下：

1、接通電源，檢查電源電壓，VCO壓控電壓是否在正常的范圍之內(nèi)。

2、如果電源電壓和VCO壓控電壓均在正常范圍內(nèi)，檢查鑒相器的頻率預(yù)置撥碼，必要時(shí)重新進(jìn)行撥碼預(yù)置，長(zhǎng)時(shí)間工作后，由灰塵和振動(dòng)可導(dǎo)致觸點(diǎn)接觸不良。

3、仔細(xì)檢查鑒相電路輸入端的比較信號(hào)頻率是否正常，來(lái)確定故障原因和范圍。檢查晶體基準(zhǔn)電路和分頻電路，實(shí)際處理故障中經(jīng)常出現(xiàn)故障的器件是晶體外接起振電容的容值發(fā)生變化進(jìn)而導(dǎo)致故障，故障現(xiàn)象多為失鎖。

4、如果鑒相器輸入的基準(zhǔn)頻率正常，則需要檢查RF載頻采樣信號(hào)。該部分電路比較復(fù)雜，工作量較大，先檢測(cè)分頻器，再檢查壓控振蕩器，逐級(jí)檢查，為了提高效率可采用替換集成電路的辦法來(lái)快速找出故障點(diǎn)。

5、檢查環(huán)路濾波器，確認(rèn)濾波電容是否存在漏電情況。

6、經(jīng)過(guò)以上步驟檢查還不能排除故障，則直接替換鑒相器集成電路。

結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字調(diào)頻激勵(lì)器由于采用了很多先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)，逐漸發(fā)展成調(diào)頻廣播的主流配置，只有熟練的掌握數(shù)字調(diào)頻激勵(lì)器的工作原理才能使我們?cè)诮窈蟮木S護(hù)工作上游刃有余。