5 0 0 k W短波發(fā)射機(jī)失真和互調(diào)補(bǔ)償單元簡(jiǎn)介

李 媛

（國(guó)家新聞出版廣電總局五九四臺(tái)，陜西 咸陽(yáng)712028）

0 引言

TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)是目前世界上最先進(jìn)的短波發(fā)射機(jī)之一,PSM發(fā)射機(jī)的主要組成部分有：射頻級(jí)，脈階調(diào)制器（PSM），發(fā)射機(jī)控制部分，電機(jī)控制,電源和冷卻部分，相關(guān)的安全裝置用于保護(hù)工作人員的安全。這里主要介紹諧波失真與互調(diào)補(bǔ)償單元(HDC)在發(fā)射機(jī)工作系統(tǒng)中的原理和方式以及其在發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的作用，然后從諧波失真與互調(diào)補(bǔ)償單元(HDC)的組成詳細(xì)介紹其各個(gè)部件的作用，以及發(fā)射機(jī)諧波失真與互調(diào)補(bǔ)償單元(HDC)本身在發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中的作用作了簡(jiǎn)要描述。

1 諧波失真與互調(diào)補(bǔ)償單元（HDC）原理

1．1 諧波失真與互調(diào)補(bǔ)償單元的組成

PSM單元、電子管放大器、RF部分以及RF/AF檢測(cè)器都屬于發(fā)射機(jī)通路的非線性部分，預(yù)補(bǔ)償系統(tǒng)的作用是改變音頻輸入信號(hào)，消除發(fā)射機(jī)輸出信號(hào)的非線性失真。圖1中的反饋通路的作用是調(diào)整預(yù)補(bǔ)償單元的工作模式，發(fā)射機(jī)通路的傳輸特性是一種非線性的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)的非線性失真（諧波與互調(diào)成分）必須通過(guò)預(yù)補(bǔ)償單元來(lái)消除，同時(shí)預(yù)補(bǔ)償單元在設(shè)計(jì)上應(yīng)滿足發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的要求，HDC預(yù)補(bǔ)償單元由補(bǔ)償模型(Model)電路、控制算法(CL)電路、標(biāo)志處理(ID)電路以及延時(shí)(d)電路組成。

補(bǔ)償模型(Model)是HDC預(yù)補(bǔ)償單元的心臟，其作用是通過(guò)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)輸出信號(hào)y(.)的預(yù)測(cè)值ym(.)，來(lái)校正發(fā)射機(jī)通路的非線性特征，系統(tǒng)標(biāo)志單元(ID)的作用是將補(bǔ)償模型的特性改變?yōu)閷?shí)時(shí)變化的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)特性。

1．2 諧波失真與互調(diào)補(bǔ)償單元的工作模式

圖2表示HDC預(yù)補(bǔ)償單元的工作原理，說(shuō)明該單元是由典型的反饋控制系統(tǒng)演變而來(lái)。從圖2中可以看出，謬誤信號(hào)e(.)是從參考信號(hào)yref(.)-y(.)得到的，送到具有積分特性的控制算法（Control Law）電路中。形成的校正信號(hào)c(.)加到輸入信號(hào)s(.)中，進(jìn)入發(fā)射機(jī)通路。電路的穩(wěn)定性基本上取決于通路的動(dòng)態(tài)特性和所選擇的控制算法。在實(shí)際發(fā)射機(jī)通路中，由于延時(shí)的存在，控制電路不可能在整個(gè)系統(tǒng)所要求的帶寬之內(nèi)都具有穩(wěn)定性。為了解決這一問(wèn)題，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)增加了一個(gè)補(bǔ)償模型電路，通過(guò)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)輸出信號(hào)y(.)的預(yù)測(cè)值ym(.)，來(lái)取代原有的實(shí)時(shí)值y(.)。

1．3 諧波失真與互調(diào)補(bǔ)償單元在整個(gè)系統(tǒng)中的位置

HDC的邏輯功能分配在單元板 YCP08、YCP14和 VCP01中。YCP08包括下列功能：生成參考信號(hào)yref(.)，模型參數(shù)的辨識(shí)，輸入信號(hào)的延時(shí)，生成模型輸出信號(hào)ym(.)，提供控制算法CL，在音頻輸入信號(hào)中加入校正信號(hào)c(.)；YCP14的功能包括信號(hào)模擬量的A/D轉(zhuǎn)換和線性濾波；VCP01允許通過(guò)設(shè)置跳線來(lái)斷開(kāi)HDC的連接。

HDC補(bǔ)償單元在整個(gè)系統(tǒng)中的位置，YCP08板作為HDC系統(tǒng)的心臟，位于PSM控制系統(tǒng)的調(diào)制模式處理板YCP04和噪聲抑制板YCP05之間。測(cè)量通路從射頻輸出開(kāi)始，經(jīng)包絡(luò)波解調(diào)器AAU28以及帶積分和濾波電路的A/D轉(zhuǎn)換器YCP14，送回到Y(jié)CP08板。這種補(bǔ)償單元的結(jié)構(gòu)將對(duì)包絡(luò)波通路產(chǎn)生影響，使發(fā)射機(jī)具有了線性特性。測(cè)量點(diǎn)A為數(shù)/模轉(zhuǎn)換值，位于YCP08面板的通道（Channel）A。測(cè)量點(diǎn)B為數(shù)/模轉(zhuǎn)換值，位于YCP14面板的通道（Channel）A。YCP08板的包括HDC補(bǔ)償電路和標(biāo)志電路，其主要部分是四個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器，分別承擔(dān)不同的功能。四個(gè)DSP直接接入一個(gè)4個(gè)接口的RAM，因此可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)通用貯存器各自獨(dú)立的異步尋址。微控制器通過(guò)并行接口接入四個(gè)DSP，因此能夠在復(fù)位之后，將程序編碼加載至各個(gè)DSP的RAM區(qū)域。微控制器也擔(dān)當(dāng)四個(gè)DSP的復(fù)位線的控制功能。在需要加載新的程序編碼時(shí)，要用到位于YCP08面板的“LOAD”按鈕。在發(fā)射機(jī)正常開(kāi)機(jī)時(shí)無(wú)需用到此項(xiàng)功能，而且此按按鈕會(huì)造成發(fā)射機(jī)跳閘。面板上9芯的RS-232接口用于微控制器與開(kāi)發(fā)系統(tǒng)之間的通訊。在正常開(kāi)機(jī)時(shí)也無(wú)需用到。在YCP08的面板上，通過(guò)一個(gè)雙通道D/A轉(zhuǎn)換器，提供A、B兩路模擬測(cè)試信號(hào)，面板上有六個(gè)LED（+5V，CTRL；DSP A、B、C、D）,用于指示各個(gè)部分的狀態(tài)。當(dāng)電源開(kāi)啟、微處理器初始化之后，這些燈亮。YCP14板接收發(fā)射機(jī)輸出的解調(diào)信號(hào)，執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字線性濾波功能。

1．4 諧波失真與互調(diào)補(bǔ)償單元的作用及工作條件

在整個(gè)音頻的范圍消除諧波噪聲，消除互調(diào)成分，使系統(tǒng)音頻通路具有線性特性，自動(dòng)適應(yīng)系統(tǒng)特性的變化，減少電子管的發(fā)熱，延長(zhǎng)其壽命。發(fā)射機(jī)在DSB/DCC調(diào)制模式下，整個(gè)信號(hào)都將得到預(yù)補(bǔ)償。而在SSB模式，只有SSB系統(tǒng)的包絡(luò)信號(hào)通路得到預(yù)補(bǔ)償。HDC系統(tǒng)安裝之后，通過(guò)在ECAM系統(tǒng)的顯示屏上選擇“Preeq”軟控鍵來(lái)執(zhí)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

要使HDC系統(tǒng)的功能得到發(fā)揮，需要滿足以下條件：

（1）系統(tǒng)從音頻輸入AFin到解調(diào)輸出y，其帶寬應(yīng)該大于17kHz±0.2dB。否則在高頻端無(wú)法得到足夠的補(bǔ)償。因此，帶有HDC單元的發(fā)射機(jī)，其帶寬在設(shè)計(jì)都滿足這一要求。（2）在從100Hz到約17kHz的頻率范圍內(nèi)，系統(tǒng)從音頻輸入AFin到解調(diào)輸出y的延時(shí)，應(yīng)該保持常數(shù)。否則其穩(wěn)定性將受到損害，HDC單元將自動(dòng)減低對(duì)音頻信號(hào)的影響。

（3）如果在整個(gè)鏈路中的個(gè)別部件過(guò)調(diào)，那么音頻信號(hào)將會(huì)被削平，從而增大了信號(hào)的失真。對(duì)于這種失真，HDC單元是無(wú)能為力的。這時(shí)候應(yīng)該在模擬輸出板YCS07上手動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)電平，使A/D轉(zhuǎn)換器YCP14的輸入信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)調(diào)現(xiàn)象。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)發(fā)射機(jī)諧波失真與互調(diào)補(bǔ)償單元(HDC)的組成及工作原理及在發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中的位置，通過(guò)上面的描述。能夠更加清晰的了解發(fā)射機(jī)音頻信號(hào)在發(fā)射機(jī)工作系統(tǒng)中的處理方式及調(diào)制都有了更加清晰的認(rèn)識(shí)，明確了發(fā)射機(jī)諧波失真與互調(diào)補(bǔ)償單元在整個(gè)音頻的范圍消除諧波噪聲，消除互調(diào)成分，使系統(tǒng)音頻通路具有線性特性，自動(dòng)適應(yīng)系統(tǒng)特性的變化，減少電子管的發(fā)熱，延長(zhǎng)其壽命。