分析DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)數(shù)字化改造技術(shù)

姜云翠

摘要：當(dāng)今社會已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字化時代，在傳遞信息過程中，越來越多的采用數(shù)字信號形式，DAM中波發(fā)射機(jī)智能接收模擬信號，而無法直接識別數(shù)字信號，影響了其應(yīng)用價值的有效發(fā)揮，并且還會降低設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)和運(yùn)行能力。為改善這一現(xiàn)狀，就需要利用數(shù)字化技術(shù)，以可編程邏輯器件FPGA為核心元件，對DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行改造，在保證信號內(nèi)容完整性的前提下，實(shí)現(xiàn)對數(shù)字信號的有效轉(zhuǎn)換處理，進(jìn)而能夠顯著提升中波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行能力，對促進(jìn)發(fā)射機(jī)數(shù)字化發(fā)展意義重大。

【關(guān)鍵詞】DAM中波發(fā)射機(jī) 調(diào)制系統(tǒng) 數(shù)字化改造技術(shù)

為方便DAM中波發(fā)射機(jī)順利接收數(shù)字信號，需要將傳輸?shù)臄?shù)字信號先轉(zhuǎn)化為模擬信號，但是，在這過程中數(shù)字信號質(zhì)量容易因噪聲和失真現(xiàn)象而降低，難以保證信號內(nèi)容的完整性及可靠性，導(dǎo)致通信質(zhì)量較低。通過對DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化改造，可以有效避免這些問題，不僅能夠降低信號處理難度，而且整個系統(tǒng)也變得更加靈活、穩(wěn)定，同時還能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行系統(tǒng)升級和功能擴(kuò)展，起到了與模擬調(diào)制音頻系統(tǒng)同等的運(yùn)行效果。

1 DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)介紹

DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)在運(yùn)行時，接收到的信號經(jīng)由音頻處理器處理后，便會將音頻信號的最大頻率限制在一定范圍內(nèi)。然后在模擬輸入電路轉(zhuǎn)化為含有直流分量的音頻信號，此時，便能夠在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將這部分信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，經(jīng)調(diào)制編碼器處理后輸出，實(shí)現(xiàn)對不同射頻功率放大模塊的控制，根據(jù)處于工作狀態(tài)的射頻功率放大模塊具體數(shù)量，確定所需輸出的射頻電平。最后，數(shù)字信號經(jīng)濾波處理和量化處理后，便會生成最終的調(diào)波信號。

采用該方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號向模擬信號的轉(zhuǎn)化，但是很容易出現(xiàn)失真、噪聲現(xiàn)象，降低了信號質(zhì)量，所以，對DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化改造，是非常重要且必要的。

2 DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)數(shù)字化改造實(shí)現(xiàn)功能

采用數(shù)字化技術(shù)對DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行改造，主要目的是取代原有的模擬調(diào)制音頻系統(tǒng)，避免數(shù)模直接轉(zhuǎn)換所引起的失真和噪聲問題。改造后的調(diào)制系統(tǒng)可分為三大部分，包括接口電路模塊、控制通信模塊和指標(biāo)處理模塊，每一個模塊在調(diào)制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，都起到了不同的功能作用。首先，調(diào)制系統(tǒng)的接口電路所用芯片為AES/EBU，電路中設(shè)有110歐電阻可進(jìn)行阻抗匹配，進(jìn)而能夠在接收幅度范圍內(nèi)，順利接收所有AES/EBU格式的音頻信號，并且可以保證音頻的穩(wěn)定性，經(jīng)過解碼處理后從電路中輸出。其次，在進(jìn)行通信控制時，所用方式為數(shù)字化處理方式，可以實(shí)現(xiàn)對調(diào)幅度、功率電平微調(diào)、AGC、B-調(diào)制、電流和功率取樣、駐波保護(hù)等各項(xiàng)功能的良好控制。同時還能夠?qū)φ{(diào)幅度變化幅度和功率電平進(jìn)行控制，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題時可迅速作出反應(yīng)，很少再出現(xiàn)延時保護(hù)問題，并且系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及操作也變得更為靈活。最后，在對調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行改造時，主要用到了有理數(shù)倍的采樣轉(zhuǎn)換技術(shù)、噪聲指標(biāo)補(bǔ)償技術(shù)、非線性失真補(bǔ)償技術(shù)、頻響指標(biāo)改善技術(shù)等，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都能夠得到顯著提升，系統(tǒng)在運(yùn)行時將會更加穩(wěn)定、可靠，可以有效提升通信質(zhì)量。3DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)數(shù)字化改造技術(shù)

當(dāng)前DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)初見成效，其中最為關(guān)鍵的改造技術(shù)主要包括以下幾項(xiàng)。

3.1 有理數(shù)倍的采樣轉(zhuǎn)換技術(shù)

在一般情況下，在對模擬音頻信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時，都是以48kHz頻率為位采樣標(biāo)準(zhǔn)的，假定音頻信號在離散處理時，采樣周期為T，則經(jīng)過處理后的數(shù)字序列為QUOTE，并且，理論上離散轉(zhuǎn)換器的幅度會以連續(xù)狀態(tài)進(jìn)行不斷精確，但是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，幅度精確是有一定限度的，只能得到最為近似值。采用量化方式對音頻信號進(jìn)行處理后，離散幅度會出現(xiàn)量化臺階，采樣率會隨著輸出信號頻率的增大而減小，此時，相鄰的輸出輸出數(shù)據(jù)之間的臺階便會隨之變大，實(shí)際量化結(jié)果與理論量化結(jié)果出現(xiàn)較大出入。在進(jìn)行數(shù)字化改造時，利用可編程邏輯器來設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，可實(shí)現(xiàn)對采樣率的有理數(shù)倍轉(zhuǎn)換，采取整數(shù)倍抽取方式，采樣率將會變大，可以有效減小量化后輸出信號與原始信號之間的誤差，得到更為精準(zhǔn)的離散幅度，避免量化失真問題的出現(xiàn)。

3.2 噪聲指標(biāo)補(bǔ)償技術(shù)

主整電源系統(tǒng)是引起發(fā)射機(jī)噪聲的最主要因素，在進(jìn)行噪聲補(bǔ)償指標(biāo)補(bǔ)償改造時，需從該環(huán)節(jié)入手。在DAM中波發(fā)射機(jī)中，利用變壓器可對三相電源記性全波整流處理，輸出的紋波中夾雜有奇次諧波。采用反饋補(bǔ)償方式進(jìn)行紋波補(bǔ)償，并與經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸出后的信號合并，對合并信號進(jìn)行調(diào)制，可有效排除諧波干擾，此時電源紋波噪聲比將會增大，噪聲會隨之減小，通常情況下，噪聲指標(biāo)會高出改造前10個dB。

3.3 非線性失真補(bǔ)償技術(shù)

發(fā)射機(jī)功放系統(tǒng)非線性失真，是造成輸出信號失真的主要內(nèi)容因素之一，為防止該問題的發(fā)生，就需要運(yùn)用非線性失真補(bǔ)償技術(shù)對調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行改造，具體實(shí)現(xiàn)方法為預(yù)失真。假設(shè)改造對象為10KW DAM中波發(fā)射機(jī)，功放系統(tǒng)共有53個模塊，均設(shè)有4個MOSFET場效應(yīng)管IRF350，除1個緩沖放大模塊外，其余的3個預(yù)推動RF功放模塊，以及48個RF功放級功放模塊的組成形態(tài)都相同，能夠進(jìn)行自由替換。在進(jìn)行非線性失真補(bǔ)償時，具體操作是以原有的音頻信號幅度為基礎(chǔ)，再將其提高一定的比例，即便是音頻信號振幅變化較大，也不會出現(xiàn)正峰值偏低現(xiàn)象，可以與負(fù)峰值保持一致。

3.4 頻響指標(biāo)改善技術(shù)

利用可編程邏輯器對發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行改造，可以有效改善數(shù)字濾波器的頻響指標(biāo)，頻率響應(yīng)和相位響應(yīng)的精確度得到了提升，在進(jìn)行計(jì)算和分析時將會更加便捷，高效。將可編程邏輯器應(yīng)用于數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，能夠根據(jù)實(shí)際需求，更加靈活的設(shè)計(jì)不同形式的數(shù)字濾波器，通常情況下，設(shè)計(jì)1高通濾波器和2個低通濾波器，即可實(shí)現(xiàn)較為理想的頻響指標(biāo)改善效果。

4 結(jié)束語

對DAM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化改造，既是滿足當(dāng)前音頻信號順利傳輸?shù)谋匾胧?，也是提高中波發(fā)射機(jī)工作性能及運(yùn)行能力的有效手段，在降低發(fā)射機(jī)操作和維護(hù)難度、推動發(fā)射機(jī)數(shù)字化發(fā)展方面起到了重要作用。完成調(diào)制系統(tǒng)的數(shù)字化改造后，發(fā)射機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都得大幅提升，新的控制系統(tǒng)在具備原有模擬調(diào)制音頻系統(tǒng)同等功能的同時，還具備較強(qiáng)的抗干擾能力，整個系統(tǒng)的運(yùn)行更為穩(wěn)定，保證了DAM中波發(fā)射機(jī)應(yīng)用價值的充分發(fā)揮。

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