數(shù)字式調(diào)幅中波廣播發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)原理詳解

劉葉來(lái)

【摘 要】數(shù)字式調(diào)幅發(fā)射機(jī)與傳統(tǒng)技術(shù)制式的發(fā)射機(jī)相比在調(diào)制方式理念上有很大的不同，所以發(fā)射機(jī)的輸出也不同，除了包含我們所需要的載波已調(diào)波成分外，還有其它一些成分，如諧波、互調(diào)波等。這些不需要的頻率成分都要濾掉，以輸出光滑的沒(méi)有量化臺(tái)階的典型調(diào)幅波，并最終通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)有效的發(fā)送出去。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字中波發(fā)射機(jī)；輸出網(wǎng)絡(luò)原理；濾波和阻抗匹配

數(shù)字式調(diào)幅發(fā)射機(jī)與傳統(tǒng)技術(shù)制式的發(fā)射機(jī)相比在調(diào)制方式理念上有很大的突破，它不是直接用音頻信號(hào)去調(diào)制高頻載波信號(hào)，而是將音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)化為一種控制末級(jí)功放模塊開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)，通過(guò)控制不同數(shù)量及輸出信號(hào)幅度不等的功放模塊工作與否來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)制。正因?yàn)槿绱?，?duì)于數(shù)字式調(diào)幅發(fā)射機(jī)來(lái)說(shuō)，由功放級(jí)射頻功率合成器輸出的信號(hào)，并不是我們最終要發(fā)射出去的典型調(diào)幅波，而是一種具有量化臺(tái)階的調(diào)幅波信號(hào)，這是由發(fā)射機(jī)的數(shù)字式調(diào)幅決定的。這種具有量化臺(tái)階的調(diào)幅波信號(hào)，除了包含我們所需要的載波已調(diào)波成分外，還有其它一些成分，如諧波、互調(diào)波等。這些不需要的頻率成分都要濾掉，以輸出光滑的沒(méi)有量化臺(tái)階的典型調(diào)幅波，并最終通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)有效的發(fā)送出去。

此外輸出網(wǎng)絡(luò)還要實(shí)現(xiàn)功率合成器的輸出阻抗和饋線(xiàn)的阻抗匹配及防雷等功能。

發(fā)射機(jī)的輸出網(wǎng)絡(luò)有三大作用，分別是：（1）濾除不需要的雜波成分，輸出光滑典型的調(diào)幅波。（2）實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。（3）防雷。

發(fā)射機(jī)的輸出網(wǎng)絡(luò)由二階帶通網(wǎng)絡(luò)（A部分）與T型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)（B部分）兩部分組成。A部分即二階帶通網(wǎng)絡(luò)部分是由L101和C101、L102和C102組成的二階巴特沃斯濾波器。B部分即T型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，由L103、L104、L105和C104組成。

1 濾波

濾波器需要濾除哪些諧波信號(hào)呢？是怎樣進(jìn)行濾波的呢？（1）濾除音頻通帶外不需要的頻譜成分，主要包括A/D轉(zhuǎn)換的取樣頻率及其各種組合頻率成分。帶通濾波器僅讓載波和它的通頻帶通過(guò)，濾除其它諧波和雜散波。如果音頻信號(hào)的最高頻率為fm，而抽樣頻率為fs，則需要濾除的頻譜成分為（nfs-fm）～（nfs+fm），在數(shù)字式調(diào)幅發(fā)射機(jī)中，fs的頻率為幾百KHz，因而fs-fm離fm 很遠(yuǎn)。（2）濾除三次諧波。

濾除音頻通帶外不需要的頻譜成分需要用到二階帶通網(wǎng)絡(luò)，發(fā)射機(jī)的二階帶通網(wǎng)絡(luò)是二階巴特沃斯濾波器。它的特點(diǎn)是通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)最大限度平坦，沒(méi)有起伏，而在阻頻帶則逐漸下降為零。正因?yàn)槿绱耍趂0±10KHz的頻帶內(nèi)它的響應(yīng)平坦，只有±0.5dB，3dB帶寬為100KHz，帶內(nèi)起伏低，在振幅的對(duì)數(shù)對(duì)角頻率的波特圖上，從某一邊界角頻率開(kāi)始，振幅隨著角頻率的增加而逐步減少，趨向負(fù)無(wú)窮大，非常適合平滑濾波。

濾除三次諧波需要T型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。由于二階帶通濾波器的回路Q(chēng)值選的較低，通頻帶較寬，因而濾波器的選擇性受到限制，對(duì)雜波中的三次諧波的抑制程度不大，不能很好的將輸出信號(hào)中的三次諧波濾除。通過(guò)公式U（t）=4E/π（sinωt+1/3sin3ωt+1/5sin5ωt+……+1/（2n-1）sin（2n-1）ωt+……），我們可以看出，第一項(xiàng)是基波，其余為奇次高次諧波，且三次諧波的振幅最大，達(dá)到4E/3π，需要濾除。讓B部分的L104和C104支路串聯(lián)諧振于三次諧波，就能讓三次諧波接地，濾掉三次諧波，保證發(fā)射機(jī)整機(jī)雜波輻射要求和安全播出。

2 阻抗匹配

將射頻功率合成器低輸出阻抗轉(zhuǎn)換成檢測(cè)器所需的50Ω純阻。我們知道功率合成器的輸出阻抗約為4Ω，而饋線(xiàn)的阻抗為50Ω純阻，為了使發(fā)射機(jī)輸出口與饋線(xiàn)的阻抗匹配，所以A部分就要起到阻抗匹配功能。阻抗匹配是利用回路（L102、C102）抽頭阻抗變比關(guān)系實(shí)現(xiàn)的。適當(dāng)選擇L102的連接點(diǎn)（抽頭）的位置，可使得從合成器往輸出網(wǎng)絡(luò)看去阻抗為4Ω，而從射頻輸出檢測(cè)點(diǎn)往帶通濾波器看去的阻抗為50Ω，從而獲得阻抗匹配。功率合成器的輸出口阻抗經(jīng)帶通濾波器進(jìn)行阻抗變換后所獲得的輸出阻抗通常也不會(huì)正好等于饋線(xiàn)的阻抗，就是說(shuō)帶通濾波器不能很好的實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。在帶通濾波器輸出端與饋線(xiàn)之間還需要接入一個(gè)阻抗微調(diào)電路。輸出網(wǎng)絡(luò)中的B部分就能實(shí)現(xiàn)阻抗微調(diào)功能。由于L104、C104串聯(lián)諧振于三次諧波，所以L104、C104支路對(duì)于載頻來(lái)說(shuō)就呈現(xiàn)容性，可看作一個(gè)等效電容。這個(gè)等效電容與L103、L105組成T型網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)調(diào)整L103、L105進(jìn)行阻抗微調(diào)，就可以達(dá)到阻抗匹配的作用。實(shí)際應(yīng)用中，L103就是調(diào)諧，L105就是調(diào)載，當(dāng)發(fā)射機(jī)天線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)零位過(guò)高時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整調(diào)諧調(diào)載旋鈕調(diào)低天線(xiàn)零位數(shù)值。

3 防雷

當(dāng)天線(xiàn)遭到雷擊時(shí)，天線(xiàn)阻抗由于塔基放電球放電而被短路。這時(shí)功放電路里會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的瞬時(shí)電壓、電流而損壞功放模塊。所以要求阻抗微調(diào)網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)有抗雷擊作用，如果適當(dāng)選擇網(wǎng)絡(luò)元件的參考值，使得天線(xiàn)阻抗因雷擊被短路時(shí)等效到功率合成器輸出端的等效負(fù)載阻抗呈感性且感抗值為50Ω，就可以起到防雷保護(hù)功放管的作用。

輸出網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字發(fā)射機(jī)的重要組成部分，它的工作狀態(tài)的好壞直接影響到發(fā)射機(jī)能否滿(mǎn)功率輸出，功放模塊能否穩(wěn)定工作，發(fā)射機(jī)在雷雨天氣中工作的安全性，發(fā)射機(jī)的信噪比等。各功放模塊輸出的能量合成一起形成高電壓大電流的高頻射頻能量，通過(guò)輸出網(wǎng)絡(luò)和饋線(xiàn)送入天線(xiàn)，通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射出電磁波送到千家萬(wàn)戶(hù)，讓人民聽(tīng)到黨和政府的聲音。所以，對(duì)輸出網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)了解以后可方便對(duì)輸出網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試和維護(hù)，迅速找到故障原因，提高工作效率，保證安全播出。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳曉衛(wèi).全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī)使用與維護(hù)[J].中國(guó)廣播電視出版社.

[2]松貴年.中波數(shù)字發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)的探究[J].有線(xiàn)電視技術(shù).

[3]趙端榮.10kW數(shù)字調(diào)幅中波廣播發(fā)射機(jī)維修實(shí)用技術(shù)[J].

[責(zé)任編輯：張濤]