王小龍國(guó)家新聞出版廣電總局594臺(tái)，陜西咸陽(yáng) 712000

TSW2500短波發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)DRM廣播的改造原理和方法

王小龍
國(guó)家新聞出版廣電總局594臺(tái)，陜西咸陽(yáng) 712000

文章介紹了調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)DRM數(shù)字廣播的改造原理，詳述了TSW2500 500 kW短波發(fā)射機(jī)改造為DRM廣播工程改造方法，并簡(jiǎn)述了改造后的播出效果。

DRM；發(fā)射機(jī)；改造方法

隨著數(shù)字互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，調(diào)幅廣播因其信號(hào)傳輸發(fā)射成本高，聲音接收質(zhì)量差，抗干擾能力弱等缺點(diǎn)，越發(fā)不能滿足社會(huì)日益發(fā)展的需求。在此背景下，數(shù)字調(diào)幅廣播應(yīng)運(yùn)而生，成為調(diào)幅廣播未來(lái)發(fā)展的方向。

1　改造原理

現(xiàn)有的短波調(diào)幅發(fā)射機(jī)，工作原理如圖1所示。

圖1　調(diào)幅發(fā)射機(jī)原理圖

圖1中，數(shù)字音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻處理器壓縮及均衡處理后，根據(jù)音周電平的高低，PSM控制系統(tǒng)控制相應(yīng)數(shù)量的功率模塊通斷，某一時(shí)刻功率模塊疊加后的輸出電壓，代表瞬時(shí)音周的變化；頻率合成器產(chǎn)生的載波頻率，經(jīng)過(guò)寬放和高前級(jí)電子管功率放大，送入高末級(jí)電子管柵陰間。音頻與載波在高末電子管調(diào)制輸出。

DRM廣播發(fā)射機(jī)框圖如圖2所示。

圖2　DRM發(fā)射機(jī)簡(jiǎn)圖

圖2中，音頻及其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，經(jīng)過(guò)數(shù)字調(diào)制器處理后，變?yōu)镃OFDM基帶信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)分離器后，基帶信號(hào)變?yōu)榉群拖辔环至啃盘?hào)，后在發(fā)射機(jī)高末級(jí)調(diào)制輸出。

圖1和圖2對(duì)比，發(fā)射機(jī)高末級(jí)調(diào)制及輸出網(wǎng)絡(luò)一致，主要區(qū)別是音頻節(jié)目源，以及前段信號(hào)的預(yù)處理不同，DRM廣播音頻及其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需在數(shù)字調(diào)制及編碼器中預(yù)處理，分離出信號(hào)的幅度和相位分量，通過(guò)音頻和射頻通路，分別送入發(fā)射機(jī)高末級(jí)調(diào)制輸出。DRM發(fā)射機(jī)具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　模擬AM發(fā)射機(jī)發(fā)射DRM信號(hào)框圖

圖3中，數(shù)字編碼器產(chǎn)生的COFDM基帶信號(hào)，其包絡(luò)分量，送到發(fā)射機(jī)的音頻放大通路中；數(shù)字調(diào)制器產(chǎn)生的基帶信號(hào)分解為同相和正交分量?jī)陕沸盘?hào)，通過(guò)數(shù)字頻率合成器，將I、Q信號(hào)變換為調(diào)相波信號(hào)，送到發(fā)射機(jī)的載波通道。包絡(luò)信號(hào)和載波信號(hào)在發(fā)射機(jī)高末級(jí)調(diào)制，通過(guò)輸出網(wǎng)絡(luò)輸出給天線。

根據(jù)DRM發(fā)射機(jī)框圖，普通調(diào)幅發(fā)射機(jī)改造為DRM廣播，主要從以下幾方面加以改造。

1）新增發(fā)射機(jī)控制部分的數(shù)字編碼器與調(diào)制器。

2）基帶信號(hào)的幅度分量，傳送至發(fā)射機(jī)音頻通道，需進(jìn)行改造。

3）基帶信號(hào)分解為同相分量和正交分量，通過(guò)數(shù)字頻率合成器變換為射頻信號(hào)的相位分量，作為激勵(lì)信號(hào)送到發(fā)射機(jī)的激勵(lì)通道，需進(jìn)行改造。

4）采取相應(yīng)的延時(shí)措施，保證幅度和相位變化分量同時(shí)到達(dá)發(fā)射機(jī)高末級(jí)，需進(jìn)行改造。

2　改造方法

本文具體以THALES公司的TSW2500 500 kW短波發(fā)射機(jī)為例，著重說(shuō)明模擬調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)DRM播出的改造方法。

2.1音頻通路改造

TSW2500 500 kW發(fā) 射 機(jī) 音 頻 信 號(hào) 經(jīng) 過(guò)Skywave2000系統(tǒng)的數(shù)字化處理，分別送給PSM控制器和數(shù)字頻率合成器。如圖4所示。

圖4　音頻改造原理

數(shù)字音頻進(jìn)行信源和信道編碼，編碼后輸出的信號(hào)為：A（t）=ACOS（wt+ф），其中、ф（t） =arctgq/I。一路I/Q信號(hào)送給PSM控制系統(tǒng)YCP23（音頻相位和幅度處理）板，計(jì)算出音頻信號(hào)的幅度：，根據(jù)幅度A的大小，PSM控制系統(tǒng)的YCP16接通相應(yīng)數(shù)量的功率模塊，完成音頻電壓的模擬。

另一路I/Q信號(hào)，通過(guò)數(shù)字頻率合成器，計(jì)算出I/Q信號(hào)的相位ф（t）=arctgq/I，根據(jù)相位信號(hào)對(duì)射頻載波調(diào)相。

兩路信號(hào)通過(guò)各自運(yùn)算處理后，在發(fā)射機(jī)高末管上調(diào)制。為了使兩路I/Q信號(hào)在相同的時(shí)間到達(dá)高末管，幅度和相位信號(hào)不失真的在高末管上進(jìn)行合成，必須對(duì)其中的一路信號(hào)進(jìn)行時(shí)間延時(shí)處理，然后經(jīng)過(guò)濾波、阻抗匹配后送給天線發(fā)射。此過(guò)程在Skywave2000系統(tǒng)中完成。

2.2PSM系統(tǒng)改造

圖5是數(shù)字DRM廣播模式時(shí)的PSM控制體統(tǒng)方框圖。

圖5中，DRM廣播時(shí)，PSM輸入的是數(shù)字信號(hào)，PSM控制系統(tǒng)的控制板卡為：YCP16YCP24YCP08 YCP14YCP23YCP17YCP18。YCP16/24板計(jì)算出需要開(kāi)啟的功率模塊數(shù)，通過(guò)YCP1718板光纖接口板，輸出至1-26號(hào)功率模塊，合成高末屏極的音頻電壓。

PSM控制系統(tǒng)更換以下板卡的芯片。

圖5　DRM模式

更換YCP16板A3，型號(hào)為：EPM7160，EPLD。更換SCS01-YCP16：A12、A13芯片，型號(hào)為27C256，EPROM。

更換YCP17YCP18板A3A4，型號(hào)為分別為EPM7160、EPM5064。

A3芯片功能：接收打開(kāi)或關(guān)閉模塊的地址，根據(jù)模塊的好壞以及臺(tái)階電壓等，通過(guò)內(nèi)部的邏輯判斷發(fā)出ON、OFF的命令送給模塊。A4：根據(jù)模塊的信息，返回給算法板一些相關(guān)的信息。

同時(shí)還需更換部分順序控制系統(tǒng)芯片，如下。

YCS03板：更換芯片A39，型號(hào)為：EPM5128，它主要是與PSM控制有關(guān)的邏輯。

SCS01-YCS04板：更換A12、A13兩塊存儲(chǔ)芯片，型號(hào)：27C256，它存儲(chǔ)的是用戶管理程序，其中A12設(shè)置為RAM；A13用于進(jìn)行各種測(cè)試。

2.3低通濾波器的改造

TSW2500發(fā)射機(jī)低通濾波器輸出通路，如圖6所示。

圖6　濾波器改造原理

圖6中，當(dāng)發(fā)射機(jī)工作于AM時(shí)，KS41B不動(dòng)作，KS41B：24 kV接觸器斷開(kāi)，L452濾波線圈接入屏極供電路，KS41A動(dòng)作，KS41A：24 kV接觸器閉合，C454濾波電容接入；當(dāng)發(fā)射機(jī)DRM時(shí)，KS41B動(dòng)作，KS41B：24 kV接觸器閉合，L452濾波線圈被短路，KS41A不動(dòng)作，KS41A：24 kV接觸器斷開(kāi)，C454濾波電容被斷開(kāi)。兩種工作模式下，濾波通路不同，AM時(shí)：L452和C454參與工作；DRM時(shí)：L452和C454被甩開(kāi)。同時(shí)L450的電感量應(yīng)改為0.08 mH。

KS41A/B繼電器由發(fā)射機(jī)的ECOS2軟件指令控制，選擇工作方式DRM/DSB后，KS41A/B模式開(kāi)關(guān)將自動(dòng)進(jìn)行切換。在濾波通路的改造中，發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)的濾波電感通過(guò)以上三方面的改造后，TSW2500型500 kW短波調(diào)幅發(fā)射機(jī)可實(shí)現(xiàn)DRM播出。

3　改造后播出效果驗(yàn)證

通過(guò)上述改造后，并在無(wú)線局相關(guān)發(fā)射臺(tái)站的實(shí)際驗(yàn)證，發(fā)射機(jī)DRM播出效果良好，信號(hào)接收質(zhì)量明顯改善。發(fā)射機(jī)在DRM模式工作時(shí)，機(jī)器狀態(tài)運(yùn)行穩(wěn)定，工作可靠。由此可見(jiàn)，短波調(diào)幅發(fā)射機(jī)，經(jīng)過(guò)上述技術(shù)改造后，完全可以實(shí)現(xiàn)DRM播出。

［1］曹金泉.DRM的技術(shù)探討［J］.西部廣播電視，2004（6）：14-17.

［2］李春霞.調(diào)幅廣播的發(fā)展方向［J］.西部廣播電視，2004 （6）：17-18.

［3］李鳳禪.DRM——調(diào)幅廣播的出路與未來(lái)［J］.西部廣播電視，2006（6）：5-8.

G2

A

2096-0360（2016）16-0060-02

王小龍，國(guó)家新聞出版廣電總局594臺(tái)乙機(jī)房副主任，工程師，研究方向?yàn)閺V播電視發(fā)送。