淺析DAM10kW中波發射機的調制編碼器

梁永生

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

關鍵詞：大臺階；二進制臺階；功放關閉；鉗位電路

中圖分類號：TN838 文獻標志碼：A

1 編碼原理

12位數字字碼構成數字音頻信號，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位數字碼被分成2組數據以二進制數的形式進行音頻數據編碼，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閉過程。大臺階字碼為B1～B6→010010，通過二進制數“010010”轉換為十進制數“18”來確認有18個大臺階RF功放模塊被開啟，此時發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閉。“二進制臺階”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關閉，B9、B11和B12打開。

1.2 編碼方法

調制編碼器用了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位數地址可尋址存儲器，其每個存儲器配置的8位數已由生產廠永久的編程好了。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功放模塊的編碼數據。指定了存儲器地址后，在存儲器內的8位數據信息從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閉控制信號。

2 電源電路

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

（1）進入調制編碼器的+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壓二極管穩壓成標準+5 V電壓，用于調制編碼器內部集成電路的正電源。

（2）驅動電路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閉產生的狀態變化。當調制度發生變化時，B-信號隨調制度變化發生偏移，直流穩壓電源直接給出相應的偏移量。

3 數字音頻信號數據編碼電路

模數轉換電路輸入的數字音頻信號經過上拉和下拉電阻分壓網絡后進入鎖存器74LS273，當時鐘輸入端出現低電平到高電平的瞬態變化時，鎖存器74LS273的輸入數據將被發送至輸出端。模數轉換電路來的數據選通-L信號經倒相器“74LS14”倒相后，維持鎖存器的輸出狀態，直到下一個數據選通-L信號到來。鎖存器的清零端出現低電平功放關閉-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閉。

（1）“階梯”狀態二進制數字音頻電路。二進制B7～B12比特數字信號被“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/關控制信號。

（2）“大臺階”數字音頻電路。經數碼選址后大臺階B1～B6數據將被6個鎖存器ROM74LS471存儲。在選通信號到來后，反相/驅動器DS0026將鎖存的輸出數據倒相放大后，作為功放級大臺階模塊的開/關控制信號。

（3）DS0026反相/驅動器。集成電路DS0026負責將TTL電平轉換為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成了功放模塊的開/關控制電路的輸出電路。

4 互鎖電路

互鎖電路報警時輸出“功放關閉”信號，數據鎖存器74LS471的輸出全部清零，此時RF功放模塊全部被截止。調制編碼器有16個相同的互鎖電路輸入端，而每路監測4塊RF功放模塊。10 kW發射機使用了其中的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”。當出現功率合成器母板與調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 功放關閉電路

當出現“功放關閉-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，但發射機將無功率輸出。功放關閉邏輯電路由與門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出的“功放關閉-H”信號，從輸出監測板發出的“功放關閉-L”信號，從模數轉換板發出的“功放關閉-L”信號。這幾種情況發生時，將產生低電平功放關閉-L信號，并發送到清零輸入端，清除在調制編碼器的所有數據鎖存器。

6 鉗位電路

當音頻輸入電平超過了發射機調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，音頻調制信號繼續增加，將導致發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，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。

7 結語

雖然調制編碼器是DAM中波發射機中相對龐大而復雜的電路，但該電路具有很強的規律性，多數電路都采用同樣的結構，可采用替代法來快速判斷故障位置。該文對調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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