數字式調幅中波廣播發射機輸出網絡原理詳解

劉葉來

【摘 要】數字式調幅發射機與傳統技術制式的發射機相比在調制方式理念上有很大的不同，所以發射機的輸出也不同，除了包含我們所需要的載波已調波成分外，還有其它一些成分，如諧波、互調波等。這些不需要的頻率成分都要濾掉，以輸出光滑的沒有量化臺階的典型調幅波，并最終通過發射天線有效的發送出去。

【關鍵詞】數字中波發射機；輸出網絡原理；濾波和阻抗匹配

數字式調幅發射機與傳統技術制式的發射機相比在調制方式理念上有很大的突破，它不是直接用音頻信號去調制高頻載波信號，而是將音頻信號經過處理轉化為一種控制末級功放模塊開關的控制信號，通過控制不同數量及輸出信號幅度不等的功放模塊工作與否來實現調制。正因為如此，對于數字式調幅發射機來說，由功放級射頻功率合成器輸出的信號，并不是我們最終要發射出去的典型調幅波，而是一種具有量化臺階的調幅波信號，這是由發射機的數字式調幅決定的。這種具有量化臺階的調幅波信號，除了包含我們所需要的載波已調波成分外，還有其它一些成分，如諧波、互調波等。這些不需要的頻率成分都要濾掉，以輸出光滑的沒有量化臺階的典型調幅波，并最終通過發射天線有效的發送出去。

此外輸出網絡還要實現功率合成器的輸出阻抗和饋線的阻抗匹配及防雷等功能。

發射機的輸出網絡有三大作用，分別是：（1）濾除不需要的雜波成分，輸出光滑典型的調幅波。（2）實現阻抗匹配。（3）防雷。

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

1 濾波

濾波器需要濾除哪些諧波信號呢？是怎樣進行濾波的呢？（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，濾除其它諧波和雜散波。如果音頻信號的最高頻率為fm，而抽樣頻率為fs，則需要濾除的頻譜成分為（nfs-fm）～（nfs+fm），在數字式調幅發射機中，fs的頻率為幾百KHz，因而fs-fm離fm 很遠。（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絡，發射機的二階帶通網絡是二階巴特沃斯濾波器。它的特點是通頻帶內的頻率響應曲線最大限度平坦，沒有起伏，而在阻頻帶則逐漸下降為零。正因為如此，在f0±10KHz的頻帶內它的響應平坦，只有±0.5dB，3dB帶寬為100KHz，帶內起伏低，在振幅的對數對角頻率的波特圖上，從某一邊界角頻率開始，振幅隨著角頻率的增加而逐步減少，趨向負無窮大，非常適合平滑濾波。

濾除三次諧波需要T型阻抗匹配網絡。由于二階帶通濾波器的回路Q值選的較低，通頻帶較寬，因而濾波器的選擇性受到限制，對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中的三次諧波濾除。通過公式U（t）=4E/π（sinωt+1/3sin3ωt+1/5sin5ωt+……+1/（2n-1）sin（2n-1）ωt+……），我們可以看出，第一項是基波，其余為奇次高次諧波，且三次諧波的振幅最大，達到4E/3π，需要濾除。讓B部分的L104和C104支路串聯諧振于三次諧波，就能讓三次諧波接地，濾掉三次諧波，保證發射機整機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換成檢測器所需的50Ω純阻。我們知道功率合成器的輸出阻抗約為4Ω，而饋線的阻抗為50Ω純阻，為了使發射機輸出口與饋線的阻抗匹配，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）抽頭阻抗變比關系實現的。適當選擇L102的連接點（抽頭）的位置，可使得從合成器往輸出網絡看去阻抗為4Ω，而從射頻輸出檢測點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帶通濾波器進行阻抗變換后所獲得的輸出阻抗通常也不會正好等于饋線的阻抗，就是說帶通濾波器不能很好的實現阻抗匹配。在帶通濾波器輸出端與饋線之間還需要接入一個阻抗微調電路。輸出網絡中的B部分就能實現阻抗微調功能。由于L104、C104串聯諧振于三次諧波，所以L104、C104支路對于載頻來說就呈現容性，可看作一個等效電容。這個等效電容與L103、L105組成T型網絡，通過調整L103、L105進行阻抗微調，就可以達到阻抗匹配的作用。實際應用中，L103就是調諧，L105就是調載，當發射機天線網絡零位過高時，可以通過調整調諧調載旋鈕調低天線零位數值。

3 防雷

當天線遭到雷擊時，天線阻抗由于塔基放電球放電而被短路。這時功放電路里會產生過大的瞬時電壓、電流而損壞功放模塊。所以要求阻抗微調網絡還應有抗雷擊作用，如果適當選擇網絡元件的參考值，使得天線阻抗因雷擊被短路時等效到功率合成器輸出端的等效負載阻抗呈感性且感抗值為50Ω，就可以起到防雷保護功放管的作用。

輸出網絡是數字發射機的重要組成部分，它的工作狀態的好壞直接影響到發射機能否滿功率輸出，功放模塊能否穩定工作，發射機在雷雨天氣中工作的安全性，發射機的信噪比等。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，通過輸出網絡和饋線送入天線，通過天線發射出電磁波送到千家萬戶，讓人民聽到黨和政府的聲音。所以，對輸出網絡詳細了解以后可方便對輸出網絡的調試和維護，迅速找到故障原因，提高工作效率，保證安全播出。

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[責任編輯：張濤]