浅谈10kW全固态中波发射机的调制编码器

图门巴雅尔

摘 要：全固态中波发射机的调制编码器接收来自A/D转换电路的12位数字音频信号，并对12位数字音频信号进行编码，用于控制功放模块的开启和关闭。调制编码器既控制大台阶功放模块，也控制二进制功放模块，同时对发射机进行电缆联锁保护。该文对调制编码器的原理进行了分析并介绍了电路的故障情况。

关键词：12位码；补码；功放关闭

中图分类号：TN838 文献标志码：A

1 调制原理

1.1 调制编码器的工作原理

数字音频信号由12位数字字码组成。12位码位称为B1～B12，B1是最高有效位，称为MSB。B12是最低有效位，称为LSB。B7～B12控制“二进制台阶”RF放大器。以一个下面二进制字码010010/001011进行编码为例进行介绍。

如果B1～B6的状态为B1～B6→010010 ，可以通过将B1～B6的二进制数计算转化成十进制数计算，来知道此时刻开通的大台阶模块数。这个实例表明有18个放大器开启。对于发射机来说，此时的输出的功率为10 kW。

“二进制台阶”是由低6位比特位直接控制。如果比特位是高电平，则相应的RF放大器开启。如果比特位是低电平，则相应的RF放大器关闭。B7=1/2台阶，B8=1/4台阶，以此类推B12=1/64台阶。如果B7～B12的状态为B7～B12→001011。在这个实例的12位比特中，二进制放大器的状态应是：B7=关闭，B8=关闭，B9=打开，B10=关闭，B11=打开，B12=打开。

1.2 调制编码方法

调制编码器用了6个256×8位ROM（只读存储器）集成电路（74LS471）。每个ROM包括256个8位地址可寻址存储器，其每个存储器配置的8位数已由生产厂家永久的编程好了。在每个ROM中，音频编码信号的地址为B1～B8，该地址对应256个存储器，对应地址决定了开启和关闭该时刻的“大台阶”模块的数量，代表了此时刻8位音频编码信号，确定了存储器的地址后，存储器存储的8位数字量呈现6～9、11～14输出。这个数字信号每位代表一个“大台阶”PA模块的打开或关闭信号。

2 电路原理

2.1 电源电路

调制编码器的电源来自直流稳压电源，直流稳压电源是输出的B+，B-随“音频+直流”信号变化的调制电源。

2.1.1 B+电源

B+电源经F1保险丝和滤波电容后，由LM338稳压到+5VDC。调制编码器上的全部集成电路的电源都来自+5VDC电源。

2.1.2 B-已调电源

B-电源在进入调制编码电路前，被音频系统调制，该已调信号进入调制编码电路后，由下拉电阻来驱动TTL电路DS0026的输出。被开通和截止的功放模块的时间由发射机输出此时的负载决定，该负载由此时刻开通模块的数量决定，为补偿开通或截止模块的时间的偏移，设计了随调幅度变化的控制电路，控制电路由直流稳压电源给出，输出已调信号B-电源。

2.2 数字音频电路

电阻分压网络提供上拉和下拉功能，当时钟输入端出现从低电平到高电平的瞬态变化时，12位数字量的输入数据将被锁存。来自模数转换器的数据选通-L信号到来后将锁存输出状态，直到下一个数据选通-L信号到来锁存新的数字音频数据，或收到关闭功放的清除锁存器信号。低电平的清零信号输入后，锁存器的地址输出端全部变成低电平，全部的功放模块处于截止状态，发射机无功率输出。

2.2.1 小台阶“二进制”数据音频

6位比特（B7～B12）信号输入数据锁存器74LS273，输出通过缓冲放大电路74LS32连接到一个8位拨码开关组成选通电路，B7～B12六位比特小台阶音频数据输入至1个DS0026反相驱动器，经缓冲整形后，作为中小台阶功放模块的控制信号。

2.2.2 “大台阶”数据音频

6位比特（B1～B6）数据确定地址为6个只读存储器74LS471，每个ROM编码出6位数据，控制8块功率放大器板，它输出的数码被存储在存储器中。全部锁存器的输出由21个DS0026反相驱动器缓冲整形作为控制信号。

2.2.3 DS0026反相/驱动器

为了将锁存器输出的TTL信号转换为适合功放模块开通和截止的控制信号，需要采用DS0026。DS0026为MOS时钟驱动电路，采用两路晶体管驱动结构，集电极输出的高电平经上拉电阻连接至B+信号，发射机的输出信号下拉至B-电源。反相驱动器每时刻只有一个晶体管接通，输出为高电平或B-电压，当输出为高电平时，功放模块处于截止状态；当输出处于低电平时（即控制电压下拉到已调制B-电源值），放大器模块处于开通状态。

2.3 电缆互锁电路

电缆互锁电路能输出“功放关闭”信号，锁存器的数据输出全部被清零，此时“电缆互锁”指示灯变红。并在某些情况下点亮在调制编码板的互锁LED指示灯。

2.4 功放关闭电路

“功放关闭”电路是在设备出现严重故障时，输出功放关闭信号，将锁存器的输出端全部变成零电平，此时发射机存在功放电压，但全部功放模块都被截止，发射机无功率输出。

3 “补码技术”

调制编码器具有“补码”功能，如果一路功放模块失效，利用“补码技术”确定高阶模块工作状态，可以在不关闭发射机的情况下代替失效模块。

假设“大台阶”中第六台阶功放模块失效。由于18个模块打开才是10 kW，因此输出功率将降低。除此之外在加调制信号时，还将带来一定的失真。而42号模块只在140 %正峰调制状态才参与工作，平时总是处于截止状态，因此可以用来代替6号模块。这只是降低了正峰调制能力（140 %调制度在正常工作中不可能出现），但可以在不关闭发射机的情况下，使机器的输出达到额定值，同时确保了机器的技术指标要求。

4 编码器电路故障

4.1 功放关闭

发生故障时，功放关闭指示灯显示红色。利用电压表检查输入和输出，可以找出锁存器和其他数字集成电路的故障。对10 kW载波功率来说，前18块功放模块都是开启的，可以通过测量反相/驱动器电路DS0026的输出来确定（前18个均为“1”）。对100 %正峰调制连续正弦信号，前36块功放模块都打开。首先检查控制器上的控制开关，看是否误置于“功放关闭”位置。如果控制开关没有问题，则可以检查功放关闭门电路的逻辑输入，正常时输入为“1”；若為“0”，故障就在这一路上。用逻辑测试笔或电压表检查它们的输入和输出逻辑电平寻找故障。导致功放关闭的原因有很多，可能是发射机的其他部分故障导致发射机发生“功放关闭”保护动作，有电缆互锁-L故障和电源开启重置-L信号，有过载电路输入的功放关闭信号，有输出监测板输入的功放关闭信号和模数转换器输入的功放关闭信号。

4.2 电缆互锁故障

调制编码器的“电缆连锁”指示灯故障。需要检查全部功放模块是否插在它的插座上。另一个原因是功放模块上的短路线存在开路。此外调制编码器到合成器的电缆与接插件之间的接触不良也是原因之一，检查电缆连接件，确保所有连接件都已插入并接触良好。

5 结语

作为10 kW中波发射机的核心部件，调制编码器的工作原理非常复杂，但其电路结构相对简单。虽然故障率较高，但故障比较有规律，因此在处理的过程中要从电路的工作原理分析入手，注意总结规律，降低设备的维护维修量，使维护工作更加容易。

参考文献

[1]李晓盟.中波广播发射机故障分析及维护措施[J].信息通信，2015（2）：290.

[2]张丕灶.全固态PDM中波发送系统原理与维护[M].北京：中国广播电视出版社，1999.

[3]张丕灶.数字式调幅中波发射机[M]福建：厦门大学出版社，2002.