基于调制编码器的DX发射机数字调幅度监测仪

周 扬

（国家新闻出版广电总局726台）

摘 要：论文从DX发射机的工作原理出发，根据功放模块开通的数量能反映出调幅度的大小，从而设计出了比较实用的数字调幅度监测仪，并设计了自动监测电路，当调幅过低或者过高时发出报警提示音和LED指示，提醒工作人员适当调整调幅度。关键词：发射机监控 调幅度测量 调幅度监测仪 编码板 译码器

1 引言

调幅度作为调幅广播发射机一项重要指标，它反映高频载波振幅被调制的程度，常以百分数表示。广播发射机的调幅度需满足国家新闻出版广电总局颁布的《中、短波调幅广播质量开路检测技术规程》，当发射机的调幅度达不到要求时，会影响听众的收听效果，同时还会减小广播的有效覆盖范围，所以这就要求我们在工作中确保调幅度达到要求。在广播系统，调幅度监测设备有模拟的调幅度监测仪和某公司生产的广播监测系统。模拟的调幅度监测仪由于采用度盘指针式，再加上高频电路的特性，会造成自身惰性大、精度差，从而会使调幅度指示不准确，虽然可通过校表来调整，但过一段时间又会出现指示不准的情况。某公司生产的质量保证系统，智能化程度高，可通过远程系统了解发射机的功率、调幅度、设备异态等。虽然优点不少，但是该系统质量不稳定、经常出故障、维修成本高，造成现在很多广播监测系统基本处于无法使用的状态。基于这些原因，为了确保发射机按“满调幅”播出，同时也为了减轻值班人员的工作负担，针对DX中波发射机这一专一的机型，根据其特点设计了既反应速度快、指示精确，又具有智能报警功能的调幅度监测仪。

2 DX型发射机调幅度的计算

DX型发射机模块开通和关断采用的是堆栈式原理，即先进后出，后进先出。所以根据此原理，通过开通模块的多少可以计算出此时调幅度的大小。一个DX200单元（PB）的功率放大级由220块大台阶模块和4块二进制模块组成，每块模块都有编号，大台阶模块从1到220，二进制模块从B1到B4。输出载波功率为200KW时，大台阶模块开通102块，当调幅度M为90％时（2-1），开通大台阶模块n为（2-2）。即当调幅度为90%时，开通的大台阶模块数量为194块。

（2-1）

（2-2）

3 调幅度监测仪设计

3.1调幅度监测仪框图以DX600风冷发射机为设计参考机型，该发射机由三个PB组成，可以工作在N-1模式，即当一个PB因故障关机时，另外两个PB仍然可以继续工作，此时发射机功率由600KW降为400KW，但不允许在N-2模式下工作，即不允许600KW的发射机输出功率只有200KW。所以设计时考虑了当某个PB关机时，仍然不影响调幅度监测仪的正常工作。模块的开通和关断是通过调制编码板来控制，每个PB有7块调制编码板，当调幅为90％时，开通模块数量为194块，也就是从第1块模块到第194块模块。考虑到实用性，只将模块的设计范围锁定在模块184到199就能满足实际需要，即调幅度在80％到95％的范围。对于风冷型DX发射机来说，此模块范围刚好在调制编码板A30上，所以调制编码板A30就是取信号的地方。调幅度监测仪框图如图一所示。3.2 转接板由于要从调制编码板上取控制信号，而该板上又没有现成的接口，所以需要设计一块板来对控制信号进行转接，该控制信号是动态的模拟电平值，为了便于传输需要对信号进行转换，故需将其转换成TTL电平。图二为调制编码板的输出驱动，“B+”电源为7.2VDC，接在U1上，当输入Ui为低电平时，U1的输出为7.2VDC；当Ui输入为高电平时，U1输出为零。“B-”电源又称调制“B-”，它的大小是随音频输入和功率电平的大小而变化，如当输入的音频为1千赫兹，调幅度为100％，此时的“B-”电源的电压大致在-2.5V~-6.5V之间变化，可以测得其平均值为-5.5V。为了便于计算，电源“B-”的大小用其平均值表示。当Ui为高电平时，U1输出为零，此时UO的值为：

(3-1)

即UO为-1.54V时，对应的功放模块开通。当Ui为低电平时，U1输出为7.2V，此时UO的值为：即UO为3.64V时，对应的功放模块关断。不管电源“B-”如何变化，当Ui为高电平时，UO永远是负值；当Ui为低电平时，UO永远是正值。基于以上的变化规律，用过零比较器来对电平进行变换，如图三所示。图二的输出端UO接到图三的输入端。当UO为负值时，UO2输出低电平；当UO为正值时，UO2输出高电平。这样从调制编码板来的16块模块的控制信号，一路信号未经处理直接送回到母板上去控制模块的开通或者关断，另一路信号则经电平变换以后送到“16线—4线优先编码板”进行编码。3.3 16线—4线优先编码板一般来说，发射机离控制室都有一段距离，少则十几米多则好几十米，如果我们直接用电线传输16组信号，这样至少需要17芯带屏蔽的电缆才能满足要求，那么远的距离是很不经济的，所以为了节约成本，采用16线—4线优先编码器对16组信号进行编码后再进行传输，这样只需5芯屏蔽线就能传输所有信号。当发射机工作在N-1模式下，为了让调幅监测仪仍能正常工作，不能只取一个PB的信号，而是要取两个PB的信号，所以在编码之前需要对两个PB送来的32组信号进行并联，如将两个PB对应的第194号模块的控制信号线并起来，由于它们是通过OC门输出后再并联，所以相互间不会窜扰。当一个PB因故障关机时，还有另外一个PB提供控制信号，调幅监测仪仍能正常工作，当两个PB都没有控制信号时，证明整部发射机已经关机，这样就无需再去监测调幅度。

表1 16线—4线编码表

16线—4线优先编码器如图四所示，采用两片SN74LS148N优先编码器完成编码，其中U1是对低8位进行编码，U2是对高8位进行编码，两块8线—3线优先编码器通过扩展实现16线—4线优先编码。编码器的输入输出都是低电平有效，优先对高序位的模块进行编码。当U2的输入端~都没有输入信号（低电平）时，U2的输出低电平，U1被选通允许工作，同时U2的输出高电平，与非门U3D输出低电平；当U2的任何输入端~有输入信号（低电平）时，U2的输出高电平，此时U1被禁止，同时U2的输出低电平，与非门U3D输出高电平。与非门U3A、U3B、U3C分别将U1和U2的、、进行逻辑与非。功能表如表1所示，184~199表示模块号，“X”表示任意状态，“0”表示低电平，“1”表示高电平。编码完成后，要进行远距离传输信号，为了减小在传输过程中的损耗，采用型号为UDN2957A缓冲驱动器，其输出电压为5V，输出电流达750mA，这样在接收端所接收到的信号能保持完整。

4 译码器

编码完成后的信号经过屏蔽电缆送到控制桌后，需要对信号进行译码，还原出原来的控制信号，这些控制信号最终要去控制对应于相应模块的LED指示灯。根据实际易于观察的需要，当对应于高序位模块的LED指示灯被点亮时，对应于低序位模块的LED指示灯也必须被点亮，如当对应于第194块模块的LED指示灯点亮时，第184~193块模块对应的LED指示灯也要被点亮。这种利用堆栈原理来指示调幅度的变化比较直观，利于工作人员了解调幅度的瞬时大小。根据LED指示灯工作在堆栈状态，采用直接译码的方法在电路上较为简便。以第194模块为例，其对应的A3A2A1A0为1010，以就是说， 当4位二进制A3A2A1A0大于等于1010时，第194模块对应的指示灯都应当亮，用卡诺图来分析，如图五所示。第194模块对应的LED点亮的逻辑函数为：

(4-1)

根据逻辑函数，画出的电路图如图六所示同样的原理可以推出其它模块对应LED指示灯的逻辑函数和电路图。其输出译码表如表二所示，“1”表示模块开通，“0”表示模块关断。

表二 输出译码表

5 调幅度监测

《中、短波调幅广播质量开路检测技术规程》规定了调幅发射机调幅度合格标准为：语言节目，在一分钟监测时间中，最大调幅达90％以上，多数时间（半分钟保持在70％以上；音乐节目，在三分钟监测时间内，最大调幅达80％以上，多数时间（一分半钟）达30%以上。由于采用了较为先进的音频处理器，它能自动压缩节目的动态范围和自动调整节目信号的大小，所以不管是语言节目还是音乐节目，都能做到一分钟之内最大调幅度达90％。另外，调幅度也不能过高，过高会破坏发射机的稳定性，尤其是当调幅度超过100%，会造成调幅波失真，影响收听效果，同时还能干扰邻频，所以不提倡过高的调幅度。为了减轻值班人员的压力，同时也防止因工作人员疏忽造成调幅度没有加足而影响播出质量的责任性事故，所以设计了调幅度过低过高报警电路。5.1 调幅度过低报警广播的收听效果与调幅度的平方成正比，调幅度越低收听效果也就越差，反之越好。所以在播出过程中应密切注意调幅度的大小，以便充分利用载波功率，提高收听效果。利用555定时器U40设计了调幅度过低延时报警电路，通过调整R3的阻值设定了一分钟的延时。由前面的内容知90％的调幅度时，第194块模块开通，所以取其信号来控制定时器U40。当调幅度小于90%时，U40开始启动一分钟的延时，一分钟之内如果调幅度还没达到90%，则U40输出报警信号，提示调幅度过低，此时值班人员应适当加一点调幅度。当调幅度大于等于90%时，U40不输出报警信号，表示调幅度正常。5.2 调幅度过高报警调幅度过高会破坏设备的稳定性，如造成电压、电流过大，放电球放电，引起驻波比故障，所以一般不提倡过大的调幅。当调幅度过高时，要适当减小调幅度。调幅度过高报警电路根据实际情况设计成当调幅度达95％时，发出报警提示，由U41来完成。当调幅度小于95%时，U41不输出报警信号，此时表示调幅度没有超过设定值。当调幅度大于等于95%时，U41启动报警，报警时长为11秒，提醒值班人员此时应适当减小调幅度。

6 结束语

经过实际测试，基于调制编码器的数字调幅度监测仪能及时、准确地反应DX型发射机工作时的调幅度状态，通过智能报警实时提醒工作人员采取相应的措施，减少人为责任性事故，最大限度的保障播出质量。尤其是告警提示音，可以将值班员从“眼”中解放出来，毕竟在控制室这样不大的地方，长时间用眼去盯住模拟调幅监测仪这一有背光的设备，极易造成眼睛疲劳，整个人就会感到困乏，所以新型数字调幅度监测仪实用性非常强。 编辑：中国新闻技术工作者联合会