淺談10kW全固態中波發射機的調制編碼器

圖門巴雅爾

摘 要：全固態中波發射機的調制編碼器接收來自A/D轉換電路的12位數字音頻信號，并對12位數字音頻信號進行編碼，用于控制功放模塊的開啟和關閉。調制編碼器既控制大臺階功放模塊，也控制二進制功放模塊，同時對發射機進行電纜聯鎖保護。該文對調制編碼器的原理進行了分析并介紹了電路的故障情況。

關鍵詞：12位碼；補碼；功放關閉

中圖分類號：TN838 文獻標志碼：A

1 調制原理

1.1 調制編碼器的工作原理

數字音頻信號由12位數字字碼組成。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LSB。B7～B12控制“二進制臺階”RF放大器。以一個下面二進制字碼010010/001011進行編碼為例進行介紹。

如果B1～B6的狀態為B1～B6→010010 ，可以通過將B1～B6的二進制數計算轉化成十進制數計算，來知道此時刻開通的大臺階模塊數。這個實例表明有18個放大器開啟。對于發射機來說，此時的輸出的功率為10 kW。

“二進制臺階”是由低6位比特位直接控制。如果比特位是高電平，則相應的RF放大器開啟。如果比特位是低電平，則相應的RF放大器關閉。B7=1/2臺階，B8=1/4臺階，以此類推B12=1/64臺階。如果B7～B12的狀態為B7～B12→001011。在這個實例的12位比特中，二進制放大器的狀態應是：B7=關閉，B8=關閉，B9=打開，B10=關閉，B11=打開，B12=打開。

1.2 調制編碼方法

調制編碼器用了6個256×8位ROM（只讀存儲器）集成電路（74LS471）。每個ROM包括256個8位地址可尋址存儲器，其每個存儲器配置的8位數已由生產廠家永久的編程好了。在每個ROM中，音頻編碼信號的地址為B1～B8，該地址對應256個存儲器，對應地址決定了開啟和關閉該時刻的“大臺階”模塊的數量，代表了此時刻8位音頻編碼信號，確定了存儲器的地址后，存儲器存儲的8位數字量呈現6～9、11～14輸出。這個數字信號每位代表一個“大臺階”PA模塊的打開或關閉信號。

2 電路原理

2.1 電源電路

調制編碼器的電源來自直流穩壓電源，直流穩壓電源是輸出的B+，B-隨“音頻+直流”信號變化的調制電源。

2.1.1 B+電源

B+電源經F1保險絲和濾波電容后，由LM338穩壓到+5VDC。調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-已調電源

B-電源在進入調制編碼電路前，被音頻系統調制，該已調信號進入調制編碼電路后，由下拉電阻來驅動TTL電路DS0026的輸出。被開通和截止的功放模塊的時間由發射機輸出此時的負載決定，該負載由此時刻開通模塊的數量決定，為補償開通或截止模塊的時間的偏移，設計了隨調幅度變化的控制電路，控制電路由直流穩壓電源給出，輸出已調信號B-電源。

2.2 數字音頻電路

電阻分壓網絡提供上拉和下拉功能，當時鐘輸入端出現從低電平到高電平的瞬態變化時，12位數字量的輸入數據將被鎖存。來自模數轉換器的數據選通-L信號到來后將鎖存輸出狀態，直到下一個數據選通-L信號到來鎖存新的數字音頻數據，或收到關閉功放的清除鎖存器信號。低電平的清零信號輸入后，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狀態，發射機無功率輸出。

2.2.1 小臺階“二進制”數據音頻

6位比特（B7～B12）信號輸入數據鎖存器74LS273，輸出通過緩沖放大電路74LS32連接到一個8位撥碼開關組成選通電路，B7～B12六位比特小臺階音頻數據輸入至1個DS0026反相驅動器，經緩沖整形后，作為中小臺階功放模塊的控制信號。

2.2.2 “大臺階”數據音頻

6位比特（B1～B6）數據確定地址為6個只讀存儲器74LS471，每個ROM編碼出6位數據，控制8塊功率放大器板，它輸出的數碼被存儲在存儲器中。全部鎖存器的輸出由21個DS0026反相驅動器緩沖整形作為控制信號。

2.2.3 DS0026反相/驅動器

為了將鎖存器輸出的TTL信號轉換為適合功放模塊開通和截止的控制信號，需要采用DS0026。DS0026為MOS時鐘驅動電路，采用兩路晶體管驅動結構，集電極輸出的高電平經上拉電阻連接至B+信號，發射機的輸出信號下拉至B-電源。反相驅動器每時刻只有一個晶體管接通，輸出為高電平或B-電壓，當輸出為高電平時，功放模塊處于截止狀態；當輸出處于低電平時（即控制電壓下拉到已調制B-電源值），放大器模塊處于開通狀態。

2.3 電纜互鎖電路

電纜互鎖電路能輸出“功放關閉”信號，鎖存器的數據輸出全部被清零，此時“電纜互鎖”指示燈變紅。并在某些情況下點亮在調制編碼板的互鎖LED指示燈。

2.4 功放關閉電路

“功放關閉”電路是在設備出現嚴重故障時，輸出功放關閉信號，將鎖存器的輸出端全部變成零電平，此時發射機存在功放電壓，但全部功放模塊都被截止，發射機無功率輸出。

3 “補碼技術”

調制編碼器具有“補碼”功能，如果一路功放模塊失效，利用“補碼技術”確定高階模塊工作狀態，可以在不關閉發射機的情況下代替失效模塊。

假設“大臺階”中第六臺階功放模塊失效。由于18個模塊打開才是10 kW，因此輸出功率將降低。除此之外在加調制信號時，還將帶來一定的失真。而42號模塊只在140 %正峰調制狀態才參與工作，平時總是處于截止狀態，因此可以用來代替6號模塊。這只是降低了正峰調制能力（140 %調制度在正常工作中不可能出現），但可以在不關閉發射機的情況下，使機器的輸出達到額定值，同時確保了機器的技術指標要求。

4 編碼器電路故障

4.1 功放關閉

發生故障時，功放關閉指示燈顯示紅色。利用電壓表檢查輸入和輸出，可以找出鎖存器和其他數字集成電路的故障。對10 kW載波功率來說，前18塊功放模塊都是開啟的，可以通過測量反相/驅動器電路DS0026的輸出來確定（前18個均為“1”）。對100 %正峰調制連續正弦信號，前36塊功放模塊都打開。首先檢查控制器上的控制開關，看是否誤置于“功放關閉”位置。如果控制開關沒有問題，則可以檢查功放關閉門電路的邏輯輸入，正常時輸入為“1”；若為“0”，故障就在這一路上。用邏輯測試筆或電壓表檢查它們的輸入和輸出邏輯電平尋找故障。導致功放關閉的原因有很多，可能是發射機的其他部分故障導致發射機發生“功放關閉”保護動作，有電纜互鎖-L故障和電源開啟重置-L信號，有過載電路輸入的功放關閉信號，有輸出監測板輸入的功放關閉信號和模數轉換器輸入的功放關閉信號。

4.2 電纜互鎖故障

調制編碼器的“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。另一個原因是功放模塊上的短路線存在開路。此外調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 結語

作為10 kW中波發射機的核心部件，調制編碼器的工作原理非常復雜，但其電路結構相對簡單。雖然故障率較高，但故障比較有規律，因此在處理的過程中要從電路的工作原理分析入手，注意總結規律，降低設備的維護維修量，使維護工作更加容易。

參考文獻

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