張愛國

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1 脈沖階梯調(diào)制（PSM）的原理

內(nèi)蒙古新聞出版廣電局706臺原有的短波發(fā)射機(jī)脈沖階梯調(diào)制是把音頻模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再應(yīng)用數(shù)字處理技術(shù)將其輸出疊加成能夠反映音頻信號變化規(guī)律的階梯波形，控制PSM調(diào)制級中48個(gè)電子開關(guān)（IGBT）開啟和關(guān)斷的循環(huán)脈沖信號。

音頻系統(tǒng)包括：音頻模塊機(jī)柜和PSM控制組合AF3兩部分組成。其中音頻機(jī)柜又包括：PSM移相變壓器、48組功率開關(guān)模塊和解調(diào)器；AF3組合是由AF3-1噪聲去除板、AF3-2音頻通路板、AF3-3功率控制板、AF3-4快速A/D變換板、AF3-5循環(huán)調(diào)制器板、AF3-6/7兩塊開關(guān)狀態(tài)板以及光收板、光發(fā)板、信號輸入輸出板和電源板組成。

原來音頻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是將高壓整流器和調(diào)制級合二為一。缺點(diǎn)是存在誤差信號，即調(diào)制信號的階梯紋波，是通過低通濾波器濾除的。脈階調(diào)制器所輸出的階梯形音頻信號，由它的階梯紋波導(dǎo)致失真或較大的失真，有的不能濾除，會造成動態(tài)載波下浮。

PSM調(diào)制器還存在明顯的不足：一是輸出電壓的量化以單個(gè)子模塊的輸出電壓Us為階梯(失真較大)；二是各子模塊的負(fù)載不平衡(各子模塊導(dǎo)通時(shí)間不均衡)。三是系統(tǒng)電路板多，故障率高。

2 新的數(shù)字脈沖調(diào)制器

CTPSMB-0型數(shù)字化脈沖階梯調(diào)制控制器采用數(shù)字化的方式來實(shí)現(xiàn)脈沖階梯調(diào)制器的功能，可以達(dá)到更優(yōu)的技術(shù)指標(biāo)和、更高的穩(wěn)定性和系統(tǒng)集成度。該機(jī)采用全數(shù)字控制技術(shù)，使用大規(guī)模集成電路，具有集成度高、工作穩(wěn)定可靠、指標(biāo)好的技術(shù)特點(diǎn)。面板具備高清晰度觸摸液晶屏人機(jī)界面，同時(shí)可外接計(jì)算機(jī)遙控接口，具有多功能、操作方便，高可擴(kuò)展性等特點(diǎn)。

PSM短波發(fā)射機(jī)數(shù)字調(diào)制器由于采用軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)制功能，所以可以從根本上解決模擬調(diào)制器的自身缺點(diǎn)。

在模擬音頻模式下通過高速AD采樣，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字處理過程，比起目前機(jī)型的處理方式在指標(biāo)上有大幅度的提高，該控制系統(tǒng)的所有輸入輸出信號均應(yīng)通過光電耦合器來進(jìn)行電氣隔離并對地懸浮。

2.1 技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)

音頻頻率響應(yīng)：±0.5dB（50～5000Hz，75%調(diào)幅）；

總諧波失真：小于3%（50～5000Hz，50%和90%調(diào)幅，正弦波）；

信噪比：優(yōu)于58dB（相對于100%調(diào)幅，1000Hz（未加權(quán)）。

2.2 總體架構(gòu)

新的數(shù)字脈沖調(diào)制器控制系統(tǒng)里的印制板主要包括電源板、控制接口板、音頻轉(zhuǎn)換板、綜合算法板、調(diào)制器接口板、光發(fā)光收板。調(diào)制的總體架構(gòu)框圖，如圖1所示。

圖1 數(shù)字PSM調(diào)制器總體架構(gòu)框圖

數(shù)字調(diào)制器各板卡的功能如下：

電源板：電源板采用寬電壓輸入范圍的開關(guān)電源，輸入電壓在80V～260VAC。

控制接口板：控制接口板主要完成和發(fā)射機(jī)控制組合的對接，從而完成發(fā)射機(jī)功率控制、邏輯保護(hù)以及顯示指示等功能。

音頻接口板：主要完成對送進(jìn)來的音頻信號進(jìn)行預(yù)處理。如果送進(jìn)來的音頻信號為模擬信號，那么前面板的碼開關(guān)選擇模擬音頻輸入；如果送進(jìn)來的音頻信號是數(shù)字信號，那么前面板的撥碼開關(guān)選擇數(shù)字音頻輸入。

綜合算法板：主要完成音頻信號的基帶調(diào)制、PWM補(bǔ)償、簾柵模塊的控制、功率控制和指標(biāo)的補(bǔ)償功能。這里最關(guān)鍵的要屬音頻三大指標(biāo)的補(bǔ)償功能。

（1）信噪比的補(bǔ)償

優(yōu)化模塊的導(dǎo)通順序可以盡量使循環(huán)噪聲降到最低；抵消發(fā)射機(jī)的紋波噪聲和工頻噪聲，大大提高信噪比。

（2）頻響的補(bǔ)償

因?yàn)樗瓦M(jìn)來的音頻信號經(jīng)過六個(gè)頻段的濾波器，將送進(jìn)來的音頻信號劃分成6個(gè)頻段，將得到的6個(gè)頻段的音頻信號乘以一個(gè)系數(shù)再相加得到原始的音頻信號，通過改變每個(gè)頻段的系數(shù)就可以改變音頻的頻響。

（3）失真補(bǔ)償

系統(tǒng)預(yù)先加入輸入信號的二次諧波和三次諧波分量，通過調(diào)整好的諧波幅度和相位，補(bǔ)償發(fā)射機(jī)放大系統(tǒng)的諧波失真。

調(diào)制接口板和光發(fā)光收板：主要完成功率模塊狀態(tài)信息的采集和功率模塊的控制。

2.3 新的數(shù)字脈沖調(diào)制器組合結(jié)構(gòu)

新的數(shù)字脈沖調(diào)制器組合圖結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 新的數(shù)字脈沖調(diào)制器組合圖

觸控區(qū)域有一個(gè)8英寸觸摸式液晶顯示屏組成。液晶屏分辨率800×600像素，包括：主控界面，簾柵參數(shù)設(shè)置界面、工作模式設(shè)置界面、模塊工作使能配置界面等幾個(gè)操作及顯示界面。如圖3所示。

圖3 操作及顯示界面

液晶屏啟動之后顯示設(shè)備自檢界面。稍等幾秒，設(shè)備進(jìn)入正常工作畫面。此時(shí)界面表示所有模塊工作正常，簾柵模塊工作正常，過流封鎖正常，高壓打開，鎮(zhèn)噪未打開。

簾柵壓設(shè)置是調(diào)整簾柵占空比，簾柵占空比調(diào)整的步進(jìn)精度是1%，調(diào)整范圍是1%～99%之間，同調(diào)的范圍是1～10。

工作模式設(shè)置主要包括三種模式：環(huán)調(diào)模式、頻響補(bǔ)償模式、失真補(bǔ)償模式。

綜上，數(shù)字PSM調(diào)制器，在系統(tǒng)性能上得到了很大提高，因?yàn)槠淠M電路大大減少，主要靠軟件來實(shí)現(xiàn)，這樣大大提高了處理數(shù)據(jù)的速度和精度。并且在指標(biāo)方面較原來的有了很大的突破和提高。而且體積小，故障低，好調(diào)整，便于更換為維護(hù)。