淺談10kW全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的調(diào)制編碼器

圖門巴雅爾

摘 要：全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)的調(diào)制編碼器接收來自A/D轉(zhuǎn)換電路的12位數(shù)字音頻信號(hào)，并對(duì)12位數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行編碼，用于控制功放模塊的開啟和關(guān)閉。調(diào)制編碼器既控制大臺(tái)階功放模塊，也控制二進(jìn)制功放模塊，同時(shí)對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行電纜聯(lián)鎖保護(hù)。該文對(duì)調(diào)制編碼器的原理進(jìn)行了分析并介紹了電路的故障情況。

關(guān)鍵詞：12位碼；補(bǔ)碼；功放關(guān)閉

中圖分類號(hào)：TN838 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 調(diào)制原理

1.1 調(diào)制編碼器的工作原理

數(shù)字音頻信號(hào)由12位數(shù)字字碼組成。12位碼位稱為B1～B12，B1是最高有效位，稱為MSB。B12是最低有效位，稱為L(zhǎng)SB。B7～B12控制“二進(jìn)制臺(tái)階”RF放大器。以一個(gè)下面二進(jìn)制字碼010010/001011進(jìn)行編碼為例進(jìn)行介紹。

如果B1～B6的狀態(tài)為B1～B6→010010 ，可以通過將B1～B6的二進(jìn)制數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制數(shù)計(jì)算，來知道此時(shí)刻開通的大臺(tái)階模塊數(shù)。這個(gè)實(shí)例表明有18個(gè)放大器開啟。對(duì)于發(fā)射機(jī)來說，此時(shí)的輸出的功率為10 kW。

“二進(jìn)制臺(tái)階”是由低6位比特位直接控制。如果比特位是高電平，則相應(yīng)的RF放大器開啟。如果比特位是低電平，則相應(yīng)的RF放大器關(guān)閉。B7=1/2臺(tái)階，B8=1/4臺(tái)階，以此類推B12=1/64臺(tái)階。如果B7～B12的狀態(tài)為B7～B12→001011。在這個(gè)實(shí)例的12位比特中，二進(jìn)制放大器的狀態(tài)應(yīng)是：B7=關(guān)閉，B8=關(guān)閉，B9=打開，B10=關(guān)閉，B11=打開，B12=打開。

1.2 調(diào)制編碼方法

調(diào)制編碼器用了6個(gè)256×8位ROM（只讀存儲(chǔ)器）集成電路（74LS471）。每個(gè)ROM包括256個(gè)8位地址可尋址存儲(chǔ)器，其每個(gè)存儲(chǔ)器配置的8位數(shù)已由生產(chǎn)廠家永久的編程好了。在每個(gè)ROM中，音頻編碼信號(hào)的地址為B1～B8，該地址對(duì)應(yīng)256個(gè)存儲(chǔ)器，對(duì)應(yīng)地址決定了開啟和關(guān)閉該時(shí)刻的“大臺(tái)階”模塊的數(shù)量，代表了此時(shí)刻8位音頻編碼信號(hào)，確定了存儲(chǔ)器的地址后，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的8位數(shù)字量呈現(xiàn)6～9、11～14輸出。這個(gè)數(shù)字信號(hào)每位代表一個(gè)“大臺(tái)階”PA模塊的打開或關(guān)閉信號(hào)。

2 電路原理

2.1 電源電路

調(diào)制編碼器的電源來自直流穩(wěn)壓電源，直流穩(wěn)壓電源是輸出的B+，B-隨“音頻+直流”信號(hào)變化的調(diào)制電源。

2.1.1 B+電源

B+電源經(jīng)F1保險(xiǎn)絲和濾波電容后，由LM338穩(wěn)壓到+5VDC。調(diào)制編碼器上的全部集成電路的電源都來自+5VDC電源。

2.1.2 B-已調(diào)電源

B-電源在進(jìn)入調(diào)制編碼電路前，被音頻系統(tǒng)調(diào)制，該已調(diào)信號(hào)進(jìn)入調(diào)制編碼電路后，由下拉電阻來驅(qū)動(dòng)TTL電路DS0026的輸出。被開通和截止的功放模塊的時(shí)間由發(fā)射機(jī)輸出此時(shí)的負(fù)載決定，該負(fù)載由此時(shí)刻開通模塊的數(shù)量決定，為補(bǔ)償開通或截止模塊的時(shí)間的偏移，設(shè)計(jì)了隨調(diào)幅度變化的控制電路，控制電路由直流穩(wěn)壓電源給出，輸出已調(diào)信號(hào)B-電源。

2.2 數(shù)字音頻電路

電阻分壓網(wǎng)絡(luò)提供上拉和下拉功能，當(dāng)時(shí)鐘輸入端出現(xiàn)從低電平到高電平的瞬態(tài)變化時(shí)，12位數(shù)字量的輸入數(shù)據(jù)將被鎖存。來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)選通-L信號(hào)到來后將鎖存輸出狀態(tài)，直到下一個(gè)數(shù)據(jù)選通-L信號(hào)到來鎖存新的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)，或收到關(guān)閉功放的清除鎖存器信號(hào)。低電平的清零信號(hào)輸入后，鎖存器的地址輸出端全部變成低電平，全部的功放模塊處于截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)射機(jī)無(wú)功率輸出。

2.2.1 小臺(tái)階“二進(jìn)制”數(shù)據(jù)音頻

6位比特（B7～B12）信號(hào)輸入數(shù)據(jù)鎖存器74LS273，輸出通過緩沖放大電路74LS32連接到一個(gè)8位撥碼開關(guān)組成選通電路，B7～B12六位比特小臺(tái)階音頻數(shù)據(jù)輸入至1個(gè)DS0026反相驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)緩沖整形后，作為中小臺(tái)階功放模塊的控制信號(hào)。

2.2.2 “大臺(tái)階”數(shù)據(jù)音頻

6位比特（B1～B6）數(shù)據(jù)確定地址為6個(gè)只讀存儲(chǔ)器74LS471，每個(gè)ROM編碼出6位數(shù)據(jù)，控制8塊功率放大器板，它輸出的數(shù)碼被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。全部鎖存器的輸出由21個(gè)DS0026反相驅(qū)動(dòng)器緩沖整形作為控制信號(hào)。

2.2.3 DS0026反相/驅(qū)動(dòng)器

為了將鎖存器輸出的TTL信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合功放模塊開通和截止的控制信號(hào)，需要采用DS0026。DS0026為MOS時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路，采用兩路晶體管驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，集電極輸出的高電平經(jīng)上拉電阻連接至B+信號(hào)，發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)下拉至B-電源。反相驅(qū)動(dòng)器每時(shí)刻只有一個(gè)晶體管接通，輸出為高電平或B-電壓，當(dāng)輸出為高電平時(shí)，功放模塊處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)輸出處于低電平時(shí)（即控制電壓下拉到已調(diào)制B-電源值），放大器模塊處于開通狀態(tài)。

2.3 電纜互鎖電路

電纜互鎖電路能輸出“功放關(guān)閉”信號(hào)，鎖存器的數(shù)據(jù)輸出全部被清零，此時(shí)“電纜互鎖”指示燈變紅。并在某些情況下點(diǎn)亮在調(diào)制編碼板的互鎖LED指示燈。

2.4 功放關(guān)閉電路

“功放關(guān)閉”電路是在設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，輸出功放關(guān)閉信號(hào)，將鎖存器的輸出端全部變成零電平，此時(shí)發(fā)射機(jī)存在功放電壓，但全部功放模塊都被截止，發(fā)射機(jī)無(wú)功率輸出。

3 “補(bǔ)碼技術(shù)”

調(diào)制編碼器具有“補(bǔ)碼”功能，如果一路功放模塊失效，利用“補(bǔ)碼技術(shù)”確定高階模塊工作狀態(tài)，可以在不關(guān)閉發(fā)射機(jī)的情況下代替失效模塊。

假設(shè)“大臺(tái)階”中第六臺(tái)階功放模塊失效。由于18個(gè)模塊打開才是10 kW，因此輸出功率將降低。除此之外在加調(diào)制信號(hào)時(shí)，還將帶來一定的失真。而42號(hào)模塊只在140 %正峰調(diào)制狀態(tài)才參與工作，平時(shí)總是處于截止?fàn)顟B(tài)，因此可以用來代替6號(hào)模塊。這只是降低了正峰調(diào)制能力（140 %調(diào)制度在正常工作中不可能出現(xiàn)），但可以在不關(guān)閉發(fā)射機(jī)的情況下，使機(jī)器的輸出達(dá)到額定值，同時(shí)確保了機(jī)器的技術(shù)指標(biāo)要求。

4 編碼器電路故障

4.1 功放關(guān)閉

發(fā)生故障時(shí)，功放關(guān)閉指示燈顯示紅色。利用電壓表檢查輸入和輸出，可以找出鎖存器和其他數(shù)字集成電路的故障。對(duì)10 kW載波功率來說，前18塊功放模塊都是開啟的，可以通過測(cè)量反相/驅(qū)動(dòng)器電路DS0026的輸出來確定（前18個(gè)均為“1”）。對(duì)100 %正峰調(diào)制連續(xù)正弦信號(hào)，前36塊功放模塊都打開。首先檢查控制器上的控制開關(guān)，看是否誤置于“功放關(guān)閉”位置。如果控制開關(guān)沒有問題，則可以檢查功放關(guān)閉門電路的邏輯輸入，正常時(shí)輸入為“1”；若為“0”，故障就在這一路上。用邏輯測(cè)試筆或電壓表檢查它們的輸入和輸出邏輯電平尋找故障。導(dǎo)致功放關(guān)閉的原因有很多，可能是發(fā)射機(jī)的其他部分故障導(dǎo)致發(fā)射機(jī)發(fā)生“功放關(guān)閉”保護(hù)動(dòng)作，有電纜互鎖-L故障和電源開啟重置-L信號(hào)，有過載電路輸入的功放關(guān)閉信號(hào)，有輸出監(jiān)測(cè)板輸入的功放關(guān)閉信號(hào)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入的功放關(guān)閉信號(hào)。

4.2 電纜互鎖故障

調(diào)制編碼器的“電纜連鎖”指示燈故障。需要檢查全部功放模塊是否插在它的插座上。另一個(gè)原因是功放模塊上的短路線存在開路。此外調(diào)制編碼器到合成器的電纜與接插件之間的接觸不良也是原因之一，檢查電纜連接件，確保所有連接件都已插入并接觸良好。

5 結(jié)語(yǔ)

作為10 kW中波發(fā)射機(jī)的核心部件，調(diào)制編碼器的工作原理非常復(fù)雜，但其電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。雖然故障率較高，但故障比較有規(guī)律，因此在處理的過程中要從電路的工作原理分析入手，注意總結(jié)規(guī)律，降低設(shè)備的維護(hù)維修量，使維護(hù)工作更加容易。

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