数字调幅中波发射机上浮动载波技术的应用探究

邓丽蓉

（作者单位：作者单位贵州省新闻出版广电局八六一台）



数字调幅中波发射机上浮动载波技术的应用探究

邓丽蓉

（作者单位：作者单位贵州省新闻出版广电局八六一台）

摘 要：浮动载波技术不仅具有有效降低调幅发射机电能的功能，而且可以保证调幅发射机覆盖场强不变，听众的广播收听效果也不会下降，有显著的经济效益和社会效益。因此，浮动载波技术因其出色的节能效果、简单的电路构造、容易实现的方法得到了广大广播技术人员的青睐与认可。本文对浮动载波技术的原理、电路实现方法、解决途径进行了深入分析与研究。

关键词：浮动载波技术；节能；数字调幅发射机

浮动载波，也称动态载波控制，是指是音频调幅度发生变化的同时，引起发射机的载波功率也会发生随之相应上下波动的变化。通常情况下，在音频调幅度较低时，不包含任何有用信息的载波功率在总发射功率中所占的比例高达90%以上。那么，如果这个时候采取一些适当的方法来减少载波功率，就可以实现节省电能、减少电力消耗的目的。之后再将载波功率按照音频调幅度的变大幅度，发生相应的变化幅度，直至达到正常载波功率的范围。如此一来，既减少了对收听没有任何作用的载波功率，不会影响到广大听众的广播收听效果，又保证了在较大调制度时边带功率、正常载波，保证了调幅发射机的覆盖范围和良好的接收质量，从而实现节能降耗的效果，在实现了经济利益的同时，也创造了显著的社会效益。浮动载波技术的实际应用将会极大的推进广播事业的发展。

1 浮动载波技术的原理

传统的中波广播发射机发出的频谱包括边带和载波，载波是传递信息的运载工具，它是永远都不会改变的，即载波的调幅度不会随着调制信号的高低变化而发生变化。载波占据了发射总功率的大部分。边带则包括了广播电视节目的一部分，是在传输过程中的有用信息，但是其却只占了总发射功率的很小一部分。

数字调幅波的功率计算方式如下：1

载波功率：

Pc=1/2·Uc2/R

上边带功率：

P上=1/2·（M/2·Uc）2·1/ R=M2/4·Pc

下边带功率：

P下= P上=M2/4·PC

上、下边带功率：

P上+ P下=M2/2·Pc

载波边带总功率：

P总=（1+M2/2）·Pc

最大状态功率：

Pmax=（1+M）2·Pc

在上述公式中，M所代表的是调制度。可以通过对图中所表示的中波调幅发射机发射各个功率的计算不难发现，在M=100%，最大程度的边带功率也仅仅只是达到了载波功率的50%而已。最近几年，音频处理器凭借其良好的动态范围提升和压缩，得到很多广播电台工作者的喜爱，逐渐在广播电台推广开来，但是仍然存在一个很大的问题，即其平均调幅度也仅仅勉强达到60%左右。这其中蕴含的内在意思是，在日常的发射机运行过程中，即便使用全载波满功率发射，但是平均载波功率仍然会占到总发射功率的85%，这一部分是不包含任何有用信息的，而带有有用信息的边带功率仅仅只占到了15%，这会导致具有较大的载波功率会被白白浪费了，造成了资源、经济的极度浪费。2

2 浮动载波技术的应用

科学技术推进了浮动载波技术的快速发展，随着最新调幅发射机（PDM、PSM）的问世，可以在很大程度上降低发射机能量消耗的浮动载波调幅技术也随着出现，解决了长期以来困扰广大工作人员的技术性问题。

浮动载波调幅技术（DAM）指的是载波电压、载波功率等会随着发射机高频被调级电子管的直流屏压、调制信号的动态电平的大小的变化而发生相应程度变化和浮动。

2.1串馈脉宽调制发射机中浮动载波调幅技术的应用

串馈脉宽调制发射机中的调制级与被调制级是一种串联的工作方式，是不需要将阻流圈进行调幅来达到直流电压供给的目的。一般情况下，只需要改变脉冲宽度的占空因数的大小就可以实现对高末级直流屏压的改变。脉冲宽度的占空因数的初始值应该选取在为0.5左右，这是一个较为理想的数值，因为在这种情况下，串馈脉宽调制发射机中的调制级和被调制级处于一种平衡的屏压状态，等于主电源、电压的50%。

因此，在使用串馈脉调制发射机中的脉宽调制器的情况下，如果可以采用音频调制信号的方法来代替原始的固定直流电压的占空因数比例进行重新调整，那么就可以实现浮动载波调幅技术的应用。

2.2浮动载波调幅技术在DCM10kW发射机中的实际应用

DCM10kW发射机采用的是数字循环的调节方法。数字循环调制方法指的是调制级的“音频+直流”决定着发射机的输出的功率和调制度的大小，且“音频+直流”中直流的大小决定着发射机输出功率的大小。当载波功率调幅度过大，但是载波电平却又较小时，就需要通过“负峰检测器”输出的电平来控制载波电平的大小。

因此，在保证边带功率、载波功率不变的同时，采用浮动载波调幅技术，在通过零点以后载波功率会随着调幅度的增加呈现出一种线性的增加趋势。那么设定的剩余的载波内会出现一些经常性的高幅度调制，这是一种正常的现象。如此，既可以减少不含任何有用信息的载波功率的浪费，增加边带功率的使用，又可以保证了广播的接收质量、接收机的响度，保证了较大幅度的调节时的正常载波功率。

3 载波功率浪费的解决途径

为了避免载波功率的过渡浪费，广大广播电视工作者都在积极的寻找可以一种彻底改变这种现状的方法。

方法一：抑制载波。正因为不含任何有用信息的载波功率在发射总功率中占有大部分，导致含有有用信息的边带功率在总发射功率中比值变少。因此，一种有效的方法就是抑制载波功率，减少载波功率在总功率中的比重。目前，这种技术已经逐渐实现，在现实中已经在其他通信设备上得到了广泛推广和应用。但在中波广播中实行此技术仍然是一个难题，此种技术行不通。其中的主要原因是发射器具和接收设备较复杂，尤其是实行这种技术接收设备的成本会大大增加，会给广大消费者带来经济上的负担，不利于全面普及，得不到听众的支持，丧失了中波广播的优势。

方法二：实行浮动载波技术，即在动态中降低部分载波功率。上文提到，浮动载波技术指的是载波功率的大小会随着节目信号调制度的大小变化而发生变化。在较低调幅度时，不包含任何信息的载波功率会占到总发射功率的90%以上。这时，包含大量有用信息的边带功率仅仅占10%不到，会造成极大浪费。因此，如果可以适时地减少载波功率，就可以降低损耗，提升节能。随后将载波功率随着调幅度的增大而变大直至正常载波功率范围。

浮动载波技术是载波功率的大小要根据调幅度的大小变化而随时调整，因此如果要保证发射覆盖范围不变、具有良好的接收质量，就必须当调制度为零时，根据具体情况适当的保留一部分载波功率。通常情况下，载波功率初始值应该选择高于50%较为合适。例如：当选取的载波功率初始值定为55%，如果再加上调制信号时，随着广播信号的动态电平的大小变化，载波功率就会在55%～100%之间波动，此时节省的载波功率大概在60%～0。

日常应用中，浮动载波调幅广播的载波电压在运行过程中平均值为70%～80%，所以平均节约的载波功率为36%～51%。由此可见，浮动载波技术在节能减耗方便有比较好的效果，可以在现实中进行推广应用。

4 结语

现代科学技术的发展进步为高频率的调幅发射机提供的良好的发展机遇，极大地促进了它的不断更新换代、新产品相继出现。其中数字调幅波发射机更是凭借其完整的结构设计、出色的节能减耗、高效的工作效率、优质的工作质量、卓越的机器性能、特有的音频处理方法，使数字调幅发射机实现了浮动载波技术，得到了广大广播工作者的青睐和认同，并在广播系统中得到广泛地应用和推广，成为日常发射任务中不可或缺的一项技术。

参考文献：

［1］李栋．浮动载波调幅技术及装置［P］．中国，861010906，1988．

［2］张丕灶．数字式调幅中波发射机［M］．厦门:厦门大学出版社，2002．

1 张南，付鹏：《中波发射机浮动载波技术的电路分析》《科技创新与应用》2014年11期

2 韩武建，左宝健，王立新：《浮动载波技术在数字调幅中波发射机上的应用》《现代电子技术》2011年第34卷15期