試論大功率短波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化整合

達(dá)嘎

（西藏自治區(qū)新聞出版廣電局093臺(tái)，西藏 那曲 852000）

一、前言

大功率短波發(fā)射機(jī)數(shù)字調(diào)制器與傳統(tǒng)大功率短波發(fā)射機(jī)模擬調(diào)制器有根本的區(qū)別，大功率短波發(fā)射機(jī)數(shù)字調(diào)制器可以有效的提高短波發(fā)射機(jī)“粗糙”量化器的帶內(nèi)信噪比，延長(zhǎng)發(fā)射機(jī)功率以及來(lái)改善發(fā)射機(jī)整機(jī)的電聲指標(biāo)。

二、大功率短波發(fā)射機(jī)數(shù)字調(diào)制器系統(tǒng)的核心技術(shù)與基本構(gòu)成

該系統(tǒng)組成：電源板、調(diào)制接口板、音頻轉(zhuǎn)換板、綜合算法板、調(diào)制接口板、光發(fā)光收板、母板。

（一）大功率短波數(shù)字調(diào)制器的核心技術(shù)

1.通過(guò)“信號(hào)過(guò)采樣”技術(shù)，噪聲信號(hào)被數(shù)字量化，并且這些數(shù)字噪聲信號(hào)被分布到更寬的頻譜內(nèi)范圍，這樣一來(lái)帶內(nèi)的噪聲功率譜密度被降到最低；量化后的噪聲通過(guò)“噪聲整形”技術(shù)被調(diào)制到帶外高頻端。通過(guò)這兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合，使量化器的帶內(nèi)信噪比有著明顯的提高。

2.在發(fā)射機(jī)階梯放大的過(guò)程中，發(fā)射機(jī)功率放大模塊采取循環(huán)導(dǎo)通的策略，降低了IGBT的開關(guān)速度，進(jìn)而將模塊在開關(guān)跳變過(guò)程中產(chǎn)生的熱損耗進(jìn)行降低；同時(shí)每個(gè)功率放大模塊的負(fù)載得到了平衡，使模塊的平均使用壽命得到了延長(zhǎng)。

3.利用數(shù)字信號(hào)處理的方法，通過(guò)對(duì)發(fā)射音頻系統(tǒng)的輸出進(jìn)行合理的補(bǔ)償，使發(fā)射機(jī)的聲電指標(biāo)有著明顯的改善。

4.功率放大模塊輸出電壓誤差較大，在循環(huán)導(dǎo)通的環(huán)節(jié)中就形成了所謂的開關(guān)噪聲，并且開關(guān)噪聲的頻率在音頻范圍內(nèi)，進(jìn)而形成了較強(qiáng)的雜音電平，我們稱之為循環(huán)噪聲。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了高精度數(shù)字化功率放大模塊和數(shù)字控制板來(lái)解決這一問(wèn)題。

（二）大功率短波數(shù)字調(diào)制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)組成

1.大功率短波數(shù)字調(diào)制器的物理架構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)字調(diào)制控制器采用6U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，插板式硬件組裝結(jié)構(gòu)，便于設(shè)備維護(hù)以及在現(xiàn)有PSM短波發(fā)射機(jī)型上進(jìn)行改造升級(jí)；機(jī)箱及面板表面采用鉻酸鈍化的處理技術(shù)，具有更好的EMC電磁兼容效果及靜電釋放功能；在母板與各插板上安裝唯一配對(duì)的防差錯(cuò)編碼器，保證板卡不會(huì)因位置插錯(cuò)造成硬件損壞；光收發(fā)板與母板平行安裝，減小了機(jī)箱的厚度，便于適應(yīng)各種發(fā)射機(jī)型的物理結(jié)構(gòu)。

2.大功率短波數(shù)字調(diào)制器的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

由圖2可以看出大功率短波數(shù)字調(diào)制器系統(tǒng)架構(gòu)采用主從式異步并行的總線設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。綜合算法板上的DSP控制MAST端；總線的SLAVE端為其它板卡以及板上的器件。板卡之間的控制信息傳遞運(yùn)用比較高效率的DMA方式傳輸。板卡之間的控制信息包括：PSM系統(tǒng)工作參數(shù)、各板卡的工作狀態(tài)、功率放大模塊的工作參數(shù)。

為了保證重要信息處理的可靠性和實(shí)時(shí)性，數(shù)字調(diào)制器使用專用線路來(lái)傳輸關(guān)鍵信號(hào)。這些關(guān)鍵信息主要包括：快速保護(hù)信號(hào)、PSM控制器的本機(jī)操作信號(hào)、音頻信號(hào)、模塊開關(guān)信號(hào)和發(fā)射機(jī)反饋信號(hào)。

3.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

音頻接口模塊：音頻信號(hào)由此接口接入，為了今后方便升級(jí)音頻接口能夠使模擬和數(shù)字音頻信號(hào)兼容，將模擬和數(shù)字音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成PCM碼送給量化調(diào)制器；操作接口模塊：為了方便自動(dòng)化系統(tǒng)的接入，在操作接口模塊上提供了手動(dòng)接口和自動(dòng)接口操作；量化調(diào)制器模塊：量化調(diào)制器模塊完成主要的處理和核心的處理，數(shù)字預(yù)失真處理、AM預(yù)調(diào)制和工頻噪聲抵消；信號(hào)插值，功率控制，自動(dòng)增益，階梯噪聲整形、階梯修正，模塊管理等功能；階梯控制模塊：對(duì)量化調(diào)制器產(chǎn)生的模塊開關(guān)信號(hào)和模塊的ID信息進(jìn)行綜合處理，產(chǎn)生階梯放大器的階梯控制信號(hào)；模塊檢測(cè)：解碼，并指示各個(gè)功率放大模塊的狀態(tài)信息。

三、系統(tǒng)的調(diào)諧過(guò)程及其功能的實(shí)現(xiàn)

（一）調(diào)諧過(guò)程

就是通過(guò)電機(jī)對(duì)工作頻率進(jìn)行調(diào)整至預(yù)設(shè)的調(diào)諧位置，電機(jī)采用的是調(diào)制的技術(shù)，能夠根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行距離來(lái)對(duì)運(yùn)行的速度進(jìn)行自動(dòng)設(shè)定，同時(shí)，還要能夠在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)設(shè)位置，并且在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中能構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)減速，繼而能夠達(dá)到準(zhǔn)確的位置，進(jìn)行精確定位。在完成粗調(diào)后，發(fā)射機(jī)會(huì)依據(jù)負(fù)載阻抗的實(shí)際變化情況和載波頻率的變化，開始進(jìn)一步的細(xì)調(diào)和微調(diào)。細(xì)調(diào)所需的調(diào)諧數(shù)據(jù)由電壓和相位的傳感器來(lái)提供，對(duì)調(diào)諧的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)地監(jiān)控，對(duì)正負(fù)載進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)整和校正。發(fā)射機(jī)在切換頻率的過(guò)程中，其一，要先查找用戶的調(diào)諧數(shù)據(jù)，在詢查到播音數(shù)據(jù)后將其傳輸給各個(gè)調(diào)諧電機(jī)；其二，若未成功查詢數(shù)據(jù)，系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)查到預(yù)置的調(diào)諧數(shù)據(jù)；其三，如果查詢?nèi)晕闯晒?，系統(tǒng)會(huì)在預(yù)置數(shù)據(jù)中詢查最為接近的。

（二）功能的實(shí)現(xiàn)

其一，在檢測(cè)調(diào)諧線圈的具體位置時(shí)，可以采用絕對(duì)光電碼盤（八位或者九位）來(lái)實(shí)現(xiàn)位置的檢測(cè)，光電碼盤能夠與線圈共同進(jìn)行同步的轉(zhuǎn)動(dòng)，在進(jìn)行碼盤位數(shù)的選擇時(shí)，可以依據(jù)實(shí)際的要求精度來(lái)確定。其二，線圈的實(shí)際具體位置可以采用發(fā)光二極管（LED）來(lái)進(jìn)行數(shù)顯，通常其位數(shù)為三位。其三，在進(jìn)行調(diào)諧的過(guò)程中，可以通過(guò)面板上的調(diào)諧和控制按鈕來(lái)對(duì)系統(tǒng)實(shí)行手動(dòng)調(diào)諧，或者是依據(jù)相關(guān)的具體電氣參數(shù)，以調(diào)諧執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式來(lái)對(duì)頻率進(jìn)行自動(dòng)化的預(yù)置，根據(jù)參數(shù)的具體數(shù)值進(jìn)行自動(dòng)化微調(diào)，若在調(diào)諧的過(guò)程中，出現(xiàn)人為對(duì)自動(dòng)調(diào)諧過(guò)程進(jìn)行干擾，調(diào)諧系統(tǒng)將由自動(dòng)化調(diào)諧轉(zhuǎn)化為手動(dòng)調(diào)諧。其四，系統(tǒng)能夠?qū)φ{(diào)諧的工作情況和狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)地指示。其五，在進(jìn)行調(diào)諧的過(guò)程中，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)串口來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

四、結(jié)語(yǔ)

大功率的發(fā)射機(jī)（短波）的調(diào)諧系統(tǒng)具有較高的自動(dòng)化程度，其能夠進(jìn)行平穩(wěn)可靠的運(yùn)行，具有較強(qiáng)的可維護(hù)性。其自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)能夠根據(jù)電機(jī)控制器對(duì)指令進(jìn)行獲取，通過(guò)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)調(diào)節(jié)各個(gè)電感和電容，以此完成自動(dòng)調(diào)諧。自動(dòng)調(diào)諧對(duì)于短波發(fā)射機(jī)的工作有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，所以必須對(duì)其原理等進(jìn)行掌握，推動(dòng)短波發(fā)射機(jī)的發(fā)展。