探究影响小功率中波发射机运行的主要因素

2021-03-26马喜梅

电子元器件与信息技术 2021年5期

关键词：中波发射机信噪比

马喜梅

（新疆广电局8106 台，新疆阿克苏 842000）

0 引言

近年来，固态化PDM发射机和DX系列的新型数字调制发射机以其高可靠性、高电器指标以及维护操作简单等优势而被广泛应用于广播发射。

1 小功率中波发射机概述和分类

1.1 基本概述

据以往经验可以了解到，发射机的发射功率会受到电路对称情况、元器件性能等因素影响，出现运行效率不稳定，整体效率低下的情况，且因为电子管等元器件的成本较高，而且还需要经常更换这些元器件，维修维护工作量大，日常运行维护费用高，因此逐渐被新型中波发射机代替[1]。

1.2 脉宽调制发射机

脉宽调制发射机无须笨重大型且昂贵的元器件，且整机效率较高，采用宽带放大器使音频调制信号频率失真大大减少。同时梯调简单，易于扩大边带波功率输出，后期维护维修难度低，故障发生率较低。

1.3 数字DAM发射机

数字DAM发射机目前已经成为发射机市场的主流设备。该类发射机取消了调制级，能够根据需求直接生成数字音频信号，通过数字信号控制启闭射频功放模块，整机效率高。电源系统则采用高效且低耗的电源变压器和整流器，使得运行成本大大降低。

2 小功率中波发射机的工作原理和三大电声指标

2.1 小功率中波发射机工作原理

中波通过地面波与天空波的形式传播。中波的频率较高，因此需在较深的电离层才能反射。波长在2 000～200 m的中短波主要用于广播。中波广播使用调幅的方式。中波广播发射机整机由射频系统、音频系统、控制系统以及电源系统组成。

射频系统的功能是放大射频功率，并在音频编码信号下完成D/A转换，经过过滤器后输出条幅射频[2]。全固态的数字中波广播发射机功率靠六个二进制小台阶功放模块和四十二个大台阶功放模块、功率合成器和输出网络一起作用完成。音频系统利用数据模型转换器将模拟信号变成数字信号，送到调制编码器变为编码来控制系统内开关，从而控制数字调制的幅度。监测控制系统由控制板、监测显示板及外部接口板构成，自动完成对开关的控制、功率的输出和故障保证。电源系统为中波广播发射机提供电源。一般中波广播发射机有两个变压器提供功放电源电压，当两个变压器同时运行时发射机整机才能正常运行。

2.2 中波发射机三大电声指标

信噪比、谐波失真及频率响应是中波发射机的3大电声指标。电声指标好说明广播播出的质量好，而中波发射机信噪比的测量前提是不能调制信号，采用线性检波器检测中波设计的射频信号，在通过检波后调制系数和形成的交流电压有效值为100%时则说明检波器输出的是有效交流电压比，该交流电压有效比即为发射机的信噪比。谐波失真的前提是用正弦波信号调制，该正弦波信号在发射机内，发射机必须用单一频率。波形失真会受到调制器非线性、放大器非线性的影响，使得谐波产生分量而引起波形失真。谐波的失真主要由非线性元器件，比如模拟输入板、调制编码板等引起。频率响应即频响，由于发射机调节幅度会随着调制信号频率的变化而发生改变，但调制信号是不变的，所以由输入个发射机的调制信号决定。测试频率响应时，用正弦信号调制发射机，要求检波器调节幅度为50%，且以该调解幅度的检波器检测输出的交流电压有效值为基准，在规定音频频带内检测出检波器输出电压有效值[3]。

3 影响小功率中波发射机指标的因素

供电电源，如果系统在运行时出现电源供给不稳定的情况，那么中波发射机稳压电路也会出现相应波动，从而引起中波发射机指标下降。发射机调整不当，为音频优化电路在调制信号上加了一个抖动信号，使其和大台阶功放同步来降低量化的失真，抖动信号的变化会直接影响发射机的信噪比，当调节幅度过大时就会加剧失调，影响发射机的失真度。其次，在输出功率下降时，音频直流信号变小，此时电压的绝对值减小。当输入到A/D转换电路的音频复合信号电平太低时，就会影响电声指标测试的结果。元件噪声，有的元件由于长时间运行出现老化变质的现象，电容器出现老化失效的问题，导致噪音问题的出现，同时劣质元件集成的电路会直接对电声指标产生影响。设备因素，测试仪器的精密度不够，加上没有采取合适的测试手段就会影响指标测试精确性。为此，必须根据实际情况选择合适精度的测试仪器[4]。

4 预防控制措施

4.1 改善发射机指标的措施

以DAM中波广播发射机为例，一般情况下频率响应指标不会发生太大变化，非线性失真与信噪比是比较容易出现问题的指标。在非线性失真较大的情况下信噪比也会有所降低，所以在测试时如果发现发射机信噪比和失真下降，则需要先对功放模块的状态进行检查，尤其检查二进制小台阶有无出现故障问题。在中波广播发射台常用的DAM 10 kW中波发射机中，一共有六台二进制小台阶功放和四十二台大台阶等压功放，使用二进制小台阶功放是为了弥补大台阶形成的量化台阶缺陷，使得量化噪声与谐波失真减少。其次，加入三角波抖动信号来提升发射机的信噪比，在加入抖动信号后，其和直流电平形成输出信号，可起到A/D转换板模数转换的作用。一般会在模拟输入板上叠加一个幅度较小的频率为72 kHz的三角波抖动信号，用来稳定小台阶功放平均电压。此外，考虑到B-电源也会影响发射机的信噪比，该电源受到模拟输入板信号调制，电源电压随着发射机音频输入与功率电平的变化而发生变化，功放模块开关依赖模块负载，在有音频调制信号的情况下开通的功放总数会发生变化，当一个模块的开通比另一个关早的情况会出现包络尖峰，繁殖会出现包络缺陷，而B-电压的使用是为了减少上述现象的发生。

4.2 发射机预防维护措施

常见的检修有周检、月检、季检和年检，同时在制作一些特大节目前，也需要统一进行检查，加大对容易损坏元器件、高电压和大电流元器件的检修，对于低电压和小电流且性能稳定的元器件可以适当延长检修周期。在日常检修工作中，为了确保发射机房内的干净整洁，减少空气灰尘量，必须顶起对机器除尘清理，清洁时要注意检查被清洁的部位有无出现接触不良、过热变色、电压电流泄漏的问题。如果机器面板上显示异常情况则要及时记录和申报，并快速做出处理。对于接触是否良好问题的检查，主要检查大电流接线点和发射机调配网络，检查各个部位连接是否良好，同时定期做好对各个监测点电压、波形等的监测，比较测量数据和发射机原来指标，及时发现异常并解决[5-6]。

5 中波广播发射机的使用情况和发展趋势

5.1 中波广播发射机的使用情况

为使中波广播获得较好的发展，应对当前中波广播发射机运行存在的问题进行分析研究，采取针对性的解决措施，采用数字中波广播代替传统中波发射机。数字中波具有信号强、能自我调节、自我申报的特点，所以在广播信号传播的过程中受到外界因素的影响较小，收听质量和效率都有所提升。同时，因为采取集中化处理措施对接收的信号进行处理，并采用先进信息技术实现资源分享，提高了广播资源传播的效率和效果。中波发射机由控制系统、供电系统、调频等组成，发射机的使用方便且播放速度快。其次，一旦在信号发射、接收中出现任何问题可及时申报和及时维修处理，而且因为使用的电压较低，且变压器采用了先进的制造技术，为此故障发生的概率也较低，可确保发射机安全运行。此外，在运行中可根据实际情况自我调节和完善，无须人员辅助调节，不仅减少了工作人员工作量而且也符合当前发展的需要。

5.2 中波广播发射机的发展趋势

采用先进的科学技术也提高了信号传输的质量和效率，在一定程度上促进数字中波广播的创新发展。同时也改变了信息处理的方式和运输方法，使数字中波广播发射机运行更加安全可靠。其次，数字中波系统融入了许多新的技术，这些技术的使用使得发射机结构变得非常复杂，各系统之间联系更加紧密、运行效率更高，不仅推动了数字中波广播的发展，而且系统会自动给出故障提示，提高检修的效率和质量，使中波广播发射机运行更加安全稳定。此外，新型中波技术的使用不仅降低故障发生率，而且也减少了人工成本，自动化调节的精确度也更高，进一步优化了发射机的工作状态，有效控制发射机的运行成本。