【文章摘要】

本文介绍了DAM 发射机双重补偿方法, 采用在音频和直流控制信号之上叠加72kHz 超音频三角波信号和数字化复合信号相对于大台阶控制信号的误差信号的方法来达到补偿的目的。

【关键词】

DAM ；量化误差；补偿

0 引言

D A M 中波广播发射机是美国哈里斯(HARRIS) 公司发明并生产的新式发射机, 其主要的特点是性能稳定、操作简便、维护量少和整机效率高, 而尤为突出的优点是播出的节目音质好、失真度小、收听效果好, 这与D A M 发射机具有的双重补偿功能是密不可分的。

1 DAM 发射机双重补偿方法

DAM 发射机双重补偿方法中的第一种就是在音频和直流控制信号之上叠加7 2 k H z 超音频三角波信号, 其中超音频三角波可以在最小的射频小台阶上累加PDM( 脉冲宽度调制) 补偿脉冲, 用于弥补粗调幅阶梯相对于原音的缺块, 减小量化误差; 第二种补偿方法的控制信号是数字化复合信号相对于大台阶控制信号的误差信号, 它使二进制小台阶射频功放产生相应的补偿小台阶。

1.1 第一种补偿方法

采用这种补偿方法主要包括两方面的原因: 一方面是有利于提高数字化数据的精确度。在A/D 转换前对音频和直流控制信号叠加7 2 k H z 的超音频三角波信号, 数字化数据的分辨率就由1 2 B i t 提高到13Bit ～ 14Bit, 这样, 对取样频率为820kHz 的13Bit 数据来说, 与后段相适应的最高调制音频是4100Hz; 对取样频率为410kHz 的13Bit 数据来说, 与后段相适应的最高调制音频是2050Hz。另一原因就是单靠第二种补偿, 即二进制小台阶补偿, 不能妥善解决极低调幅度时的失真偏大问题。以5% 调幅度调幅一周来说, 不考虑两种补偿并以导电时角θ 为自变量的实用射频功放台阶数计算式为0.05×105sinθ, 当θ=90°时的最大值为5.25。这说明5% 调幅时实用台阶数的最大增量由100% 调幅时的105 剧降为5.25, 由于DX-200 二进制小台阶的最小输出电压是大台阶的1/16, 所以5% 调幅一周的小台阶数n=(5.25×4)/ (1/16)=336。考虑到100% 调幅时的大台阶数=4×105=420, 所以336 台阶相当于336/420=80% 调幅时只有大台阶没有二进制小台阶补偿的失真, 当然失真度要大一些。然而, 用抖动信号所产生的第一种补偿, 这种情况就会有明显好转。例如, 低音50Hz 调幅一周内将累加1440 个PDM 补偿脉冲; 对高音5000Hz 也将累加14.4 个PDM 补偿脉冲。所以, 抖动信号对改善极低调幅度时的失真度大有好处, 而且对所有调制频率都有好处。

抖动电路的基本思路是在负的( 音频+ 直流) 信号上引入了一个小的7 2 k H z 的三角波信号, 就产生了一个抖动信号, 可将功放单元的噪声特性进行最佳处理。抖动振荡器由一个积分电路U 9-8 和一个方波发生器U9-1 组成。U9-8 抖动振荡器的输出是一个幅度为1Vp-p 的三角波信号。抖动频率调整电位器R 1 9 一般将抖动频率设置在72kHz。电压分压器R25 和抖动电平调整电位器R26 用以将抖动信号在U8-3 减小到非常低的电平上, 并通过加法放大器U 8 将超音频三角波信号叠加到音频和直流信号上,U 8-1 输出到A/D 转换板进行信号处理。

1.2 第二种补偿方法

由A/D 转换板输出的12Bit 数字化信号的低4 位用于控制二进制小台阶射频功放, 即补偿功放。其控制方法是: 在低4 位即B9~B12 中, 有几位高电平即1 信号, 就开通几个补偿功放。设等压功放的输出电压为E, 则开通补偿功放与高电平位数的对应关系。控制等压射频功放的数字信号是12Bit 的高8 位1Bit ～ 8Bit, 不用的9Bit ～ 12Bit 正好是它的误差信号。对PSM 机来说,4 8 级P S M 开关是确实串联的, 凡是没有被空转二极管旁路的PSM 开关都有额定输出电压, 总输出是各个有输出电压P S M 开关的叠加值, 它象爬阶梯一样形成调制级输出电压, 而且高电位阶梯和低电位阶梯经常轮换, 是按“先进先出、后进后出”的原则轮换的。对D A M 机来说, 低序号功放的开通是开通高序号功放的支柱, 它象累积木一样形成调幅波, 当然调幅过程中也对开通功放进行轮换, 其轮换原则与P S M 机相反, 是“先进后出、后进先出。”正因为如此,D A M 机增减功放均以n T 号功放为基础, 在1 0 0% 调幅过程中当m>0 时, 累加功放的序号依次是(n T+1)、(n T+2)、(n T+3)……2nT 号; 而当m<0 时, 递减功放的序号依次是(n T-1)、(n T-2)、(n T-3)……1 号。必须注意, 这里(n T±1) 决不是把1 号功放对n T 号功放的加减, 而是(n T±1) 号功放对n T 号功放的加减。不用二进制功放进行补偿, 而只用等压功放形成的量化台阶, 也就是有量化台阶的包络波相对于正弦波包络有很多缺块。设等压功放的输出电压为E, 则二进制功放的输出电压依次为E/2、E/4、E/8 和E/1 6, 它们与数字控制信号的对应值为1000、100、10 和1, 相应的十进制数为8、4、2 和1。同理, 增减1 个等压功放需要数字控制信号变化10000, 相应的十进制数为1 6。据此, 可见, 二进制功放对等压台阶进行的补偿, 使量化台阶幅度由E 缩小为E/1 6, 量化噪声和谐波失真显著降低。此外, 由于直流和音频控制信号之上还累加了超音频三角波信号, 这样就使各个E/1 6 台阶上又重叠一系列P D M 补偿脉冲, 从而使PDM 补偿的瞬时直流分量将量化噪声进一步减小, 起到优化音质的作用。

【参考文献】

陈晓卫, 蒋泽汉. 全固态中波广播发射机使用与维护[M]. 中国广播电视出版社,2002,9.024