淺析DAM10kW中波發(fā)射機的調(diào)制編碼器

梁永生

摘 要：模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將12比特數(shù)字音頻信號送入調(diào)制編碼器，調(diào)制編碼器對12比特數(shù)字音頻信號進行編碼，編碼后的數(shù)字信號用于功放級RF功放模塊開啟和關(guān)閉的控制信號。調(diào)制編碼器的主要電路包括B+和B-電源電路，數(shù)字音頻信號數(shù)據(jù)編碼電路、鉗位電路、功放關(guān)閉電路及互鎖電路等。該文介紹了調(diào)制編碼器的編碼原理，并對具體電路進行了詳細的分析。調(diào)制編碼器將數(shù)字音頻信號編碼成控制48個RF功放模塊開啟和關(guān)閉的控制信號。

關(guān)鍵詞：大臺階；二進制臺階；功放關(guān)閉；鉗位電路

中圖分類號：TN838 文獻標志碼：A

1 編碼原理

12位數(shù)字字碼構(gòu)成數(shù)字音頻信號，用B1～B12來表示，最高有效位B1稱為MSB，最低有效位B12稱為LSB。12位數(shù)字碼被分成2組數(shù)據(jù)以二進制數(shù)的形式進行音頻數(shù)據(jù)編碼，第一組二進制碼B1～B6代表控制的大臺階功放模塊，第二組二進制碼B7～B12代表控制的二進制臺階功放模塊。

1.1 編碼實例

以二進制字碼010010/001011為例，分析12位字碼控制功放模塊的開啟和關(guān)閉過程。大臺階字碼為B1～B6→010010，通過二進制數(shù)“010010”轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)“18”來確認有18個大臺階RF功放模塊被開啟，此時發(fā)射機輸出正好是載波功率10 kW。二進制臺階由B7～B12低六位字碼控制，高電平字碼為“1”代表對應控制的二進制功放模塊被開啟，低電平字碼為“0”代表對應控制的二進制功放模塊被關(guān)閉?！岸M制臺階”字碼B7=1/2大臺階，B8=1/4大臺階，B9=1/8大臺階， B10=1/16大臺階，B11=1/32大臺階，B12=1/64大臺階。二進制臺階字碼為B7～B12→001011，代表B7、B8和B10關(guān)閉，B9、B11和B12打開。

1.2 編碼方法

調(diào)制編碼器用了6片256×8位的ROM只讀存儲器集成電路74LS471。每個ROM包括256個8位數(shù)地址可尋址存儲器，其每個存儲器配置的8位數(shù)已由生產(chǎn)廠永久的編程好了。音頻信號的編碼地址在每片ROM的8個高有效位上，指定了256個存儲器，指定的每個存儲器存儲了被控制的大臺階RF功放模塊的編碼數(shù)據(jù)。指定了存儲器地址后，在存儲器內(nèi)的8位數(shù)據(jù)信息從ROM芯片的6～9和11～14腳輸出，作為大臺階RF功放模塊的開啟和關(guān)閉控制信號。

2 電源電路

直流穩(wěn)壓電源輸出的B-和B電源信號作為調(diào)制編碼器的電源。B-電源是隨“音頻+直流”信號同步變化的已調(diào)信號，B+電源由非穩(wěn)壓的+8V電源經(jīng)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓為+5.75VDC直流信號。

（1）進入調(diào)制編碼器的+5.75 V的B+電壓首先被電感和電容濾波，濾波后的直流電壓由穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓成標準+5 V電壓，用于調(diào)制編碼器內(nèi)部集成電路的正電源。

（2）驅(qū)動電路DS0026的輸出由B-電源通過下拉電阻提供，功放模塊的負載確定了模塊被開通和截止的時間，同時開通模塊的數(shù)量確定了負載的載荷，引入B-電源的目的是補償功放模塊因開啟或關(guān)閉產(chǎn)生的狀態(tài)變化。當調(diào)制度發(fā)生變化時，B-信號隨調(diào)制度變化發(fā)生偏移，直流穩(wěn)壓電源直接給出相應的偏移量。

3 數(shù)字音頻信號數(shù)據(jù)編碼電路

模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸入的數(shù)字音頻信號經(jīng)過上拉和下拉電阻分壓網(wǎng)絡(luò)后進入鎖存器74LS273，當時鐘輸入端出現(xiàn)低電平到高電平的瞬態(tài)變化時，鎖存器74LS273的輸入數(shù)據(jù)將被發(fā)送至輸出端。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路來的數(shù)據(jù)選通-L信號經(jīng)倒相器“74LS14”倒相后，維持鎖存器的輸出狀態(tài)，直到下一個數(shù)據(jù)選通-L信號到來。鎖存器的清零端出現(xiàn)低電平功放關(guān)閉-L信號時，全部鎖存器被封鎖，輸出端為低電平，此時所有功放模塊被關(guān)閉。

（1）“階梯”狀態(tài)二進制數(shù)字音頻電路。二進制B7～B12比特數(shù)字信號被“74LS273”鎖存器鎖存后，輸入選通電路，選通電路由8位撥碼開關(guān)和集成電路74LS32組成。當選通信號到來后，B7～B12的小臺階二進制字碼將被送入反相/驅(qū)動輸入電路DS0026進行倒相放大，作為功放級小臺階RF功放模塊的開/關(guān)控制信號。

（2）“大臺階”數(shù)字音頻電路。經(jīng)數(shù)碼選址后大臺階B1～B6數(shù)據(jù)將被6個鎖存器ROM74LS471存儲。在選通信號到來后，反相/驅(qū)動器DS0026將鎖存的輸出數(shù)據(jù)倒相放大后，作為功放級大臺階模塊的開/關(guān)控制信號。

（3）DS0026反相/驅(qū)動器。集成電路DS0026負責將TTL電平轉(zhuǎn)換為RF模塊的控制信號，它的輸出部分包括電流輸出源和電流吸收源2個晶體管。B+電源接電流輸出源上拉晶體管的集電極，電流吸收源下拉晶體管的發(fā)射機接B-電源。因此每時刻的輸出要么被上拉至B+電源，要么接B-電源，上拉電阻和下拉電阻構(gòu)成了功放模塊的開/關(guān)控制電路的輸出電路。

4 互鎖電路

互鎖電路報警時輸出“功放關(guān)閉”信號，數(shù)據(jù)鎖存器74LS471的輸出全部清零，此時RF功放模塊全部被截止。調(diào)制編碼器有16個相同的互鎖電路輸入端，而每路監(jiān)測4塊RF功放模塊。10 kW發(fā)射機使用了其中的12路互鎖電路，它們控制了包括二進制臺階在內(nèi)的全部48塊功率放大器。每4塊RF功放模塊由它們裝置板上的短路線串聯(lián)后，接到倒相器74LS14的輸出端。當互鎖電路的輸入有開路的時候，上拉電阻保證倒相器74LS14的輸入為高電平。倒相器的全部輸出端接到與非門74LS30的輸入端，在和或非門電路74LS02合成一路連鎖故障指示信號。如果任何一路產(chǎn)生故障信號，與非門74LS30的輸入端將有一路為“0”，則或非門74LS02為“1”。當出現(xiàn)功率合成器母板與調(diào)制編碼器之間的電纜未連接上，或任意一個二進制臺階模塊或“大臺階”模塊未安裝上時，互鎖電路將啟動報警。

5 功放關(guān)閉電路

當出現(xiàn)“功放關(guān)閉-L”信號時，鎖存器輸出的全部信號為低電平，此時功放電壓+230V依然存在，但發(fā)射機將無功率輸出。功放關(guān)閉邏輯電路由與門74LS11電路組成，與門信號的輸入包括：電纜互鎖-L故障，電源開啟重置-L信號，從LED板上的故障和過載電路發(fā)出的“功放關(guān)閉-H”信號，從輸出監(jiān)測板發(fā)出的“功放關(guān)閉-L”信號，從模數(shù)轉(zhuǎn)換板發(fā)出的“功放關(guān)閉-L”信號。這幾種情況發(fā)生時，將產(chǎn)生低電平功放關(guān)閉-L信號，并發(fā)送到清零輸入端，清除在調(diào)制編碼器的所有數(shù)據(jù)鎖存器。

6 鉗位電路

當音頻輸入電平超過了發(fā)射機調(diào)制能力的最大正峰值時，鉗位電路將迫使“二進制小臺階功放模塊”全部開啟。當A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號增加時，在十進制順序期間“二進制小臺階功放模塊”被逐個打開，用于緩慢增加RF的輸出。當全部二進制臺階模塊被開啟后，音頻調(diào)制信號繼續(xù)增加，將導致發(fā)射機開啟一個不存在的“大臺階”模塊。這將引起一個“鋸齒狀”的峰值而不是“平頂狀”的峰值。為了避免“鋸齒狀”峰值信號出現(xiàn)，通過引入一個鉗位信號使不存在的“大臺階”鎖存器的輸出端始終保持“高電平”，只要這個“鉗位”信號存在，邏輯“1”就使所有的“二進制”階梯保持打開狀態(tài)。

7 結(jié)語

雖然調(diào)制編碼器是DAM中波發(fā)射機中相對龐大而復雜的電路，但該電路具有很強的規(guī)律性，多數(shù)電路都采用同樣的結(jié)構(gòu)，可采用替代法來快速判斷故障位置。該文對調(diào)制編碼器的編碼原理和具體電路都進行了細致的分析，具有一定的借鑒意義。

參考文獻

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