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摘要：DAM中波发射机可以把外部进来的音频信号经过模数转换板转换成数字信号，数字信号在经过数模转换或者调制编码等方式，转换成控制射频功放的控制信号去调制放大器。
关键字：模数转换 循环调制编码 信号调节
音频系统包括音频信号调整电路、A/D转换电路、编码电路、电源电路等。整个过程包括对音频信号的滤波、调整等，调整过的音频信号被送入12位A/D转换器转换成12位数字量，该数字量经过编码调制，使输出的每一位都对应一个射频功放的连接。通过连接的功率放大器的数量多少来控制发射机输出的射频功率的电平。
一、音频调节电路
音频调节电路包括阻抗变换器、可控增益器、检波器、滤波器、放大器、比较器等部分，实现的功能是把前端模块送进的音频信号变成单端信号，对单端信号进行调节、压缩送入后级模拟电路进行信号的后续处理。
阻抗变换器起到两个作用，首先它可以把从外部输入进来的音频信号转换成单端信号。其次它可以起到调节可控增益器中的门限电平的作用。当输入信号强度为0dB时，信号不被放大；输入信号幅值小于门限电平时，信号会通过增益放大器被放大；输入信号幅值大于门限平时，信号幅值不会被放大，甚至会被减小（使放大器的增益系数小于1），总体上呈现输出幅值稳定。具体过程是，超过门限的信号产生脉冲被线性检波器检波，通过窗口比较器产生一个负脉冲信号，经过线性检波器倒相、整流检波后产生一个直流控制电平，用来控制增益放大器。输入的音频信号超过门限值越多，相应的控制电平越高，对增益放大器的控制作用越明显。总体上呈现输出信号的幅值稳定不变。稳定后的音频信号被送入低通滤波器，滤波器的起止频率为30～10kHz。
二、模拟输入电路
信号经过音频处理器调整后，进入模拟输入电路。控制系统会输出负直流电平与输入到音频信号进行叠加，作为音频信号的直流偏置。信号中的直流成分对应着发射机的载波功率，直流电位越高，载波功率越大。信号的振幅对应着调制电电平的大小，振幅越大，调制电位越高。发射机的功率可通过叠加信号进行反馈控制，达到自动调节功率的目的，当外部交流电源波动变化时，发射机的功率基本保持不变。数控衰减器通过接收控制电路发送过来的数字量来控制发射机的载波功率。后级电路连接着三角波发生电路，振荡频率为72kHz。将三角波与上述叠加信号进行叠加，将更利于低电平的分辨。但由于三角波并不是最后想要处理的电路，因此在整个电路的最后部分即输出网络会通过滤波器把三角波滤除掉而不影响音频信号。通过输出网络后被分为两路，一路进行A/D转换，一路进行被用作电源信号的采样。
携带有杂波的音频信号通过贝塞尔低通滤波器后会把杂波滤除掉，由于贝塞尔滤波器具有限幅的作用，因此当音频信号幅值过大时会造成严重的限幅作用，导致信号波形发生变化，类似于方波。因此经过增益自动控制、贝塞尔滤波后输出的音频信号范围从-10dBm到+10dBm。
音频信号进入平衡输入与不平衡输出的转换电路中，经同相放大器、差动放大器的放大作用后，放大了有用的音频信号，抑制了混在其中的共模信号。
电源信号经过取样放大后被当作功率参考信号送进功率补偿电路，具体的过程是，当功率放大器的电压信号发生波动降低时，其功率也会降低，发射机的输出信号会相应减弱，被采样的电源信号减弱，模拟乘法器的输出则会变大，控制功率放大器抬高输出的电压。
在进入模数转换电路前，当模拟信号发生连续的变化时，会导致转换的数字编码发生变化，从而导致功放模块的开关处产生噪声，这个噪声会在信号的包络调制过程中产生可能不会被滤出的尖顶噪声，因此在输入的信号前叠加一个72KHz的三角波有助于消除该噪声。且在进入模数转换电路前，叠加的三角波可以被滤除，不会对后续的信号处理产生干扰。
三、模数转换电路
模数转换电路对输入进来的模拟信号进行采样，采样后的12位数据被送至锁存器锁存器来，等待一次转换完成后，12位采样数据会经过缓冲驱动器后被送至调制电路进行调制编码。框图如下所示：
模数转换电路 图1
当输出信号发生大的阶跃变化时，会导致模数转换的结果最低位无法确定或使结果偏离实际值过大，影响转换效果。为解决这一问题，使信号在进入转换器前先经过倒相器，并在倒相器的方向输入端施加一个同步的小阶跃信号，这个阶跃信号的施加与否决定于信号是否有大的阶跃变化，当有大阶跃变化时，模数转换器的高六位数据会发生变化，这个变化会触发阶跃同步发生器产生一个小的阶跃信号，以此来达到减弱不确定性的目的。
输出网络取样信号和射频分配取样信号分别进入射频取样电路，两路信号经过相位转换电路后进行向量加法，输出的射频取样信号一路进入模数转换器作为时钟信号，同时另一路进入缓冲驱动器。该路信号与模数转换器输出DAV信号进行比较，来判断模数转换电路是否在正确运行。同时，射频取样信号也作为缓冲驱动器的发送时钟信号来把锁存器内的锁存数据发送给调制编码电路。
该12位模数转换器的一次转换周期约为800ns，在转换周期的前500ns内，转换器会把输入的模拟量转换成12位数字量，在周期的后300ns内，由于数据不能被送至锁存器的原因，导致数据在后300ns内处于不稳定的状态。而此时，锁存器内数据为上一模数转换周期所输出的锁存数据，因此，在一次周期结束后，模数转换器会输出DAV信号，并且经过60ns的相位延迟后， DAV信号会把锁存器内的数据作为本次转换周期转换的结果。为增强系统的稳定性，需要转换电路在每一次数据转换前，确保上一个周期转换的数据被锁存到锁存器中。
四、循环调制编码电路
循环调制编码电路将模数转换的12位数据分为高位和低位分别对功放模块的开关量进行调制控制。框图如下所示：
循环调制编码电路 图2
模数转换器输出的低六位数据作为“小阶跃”功放的控制信号，高六位数据作为“大阶跃”信号的功放控制信号。这些数据逻辑电平为高的个数决定了控制功放开关量为“开”的个数，低电平的个数决定了功放状态为关的数量。在功放模块开关的过程中，为了避免由于开关时间不一致所导致的输出包络信号产生尖状噪声，在控制功放开关的位置增加了调制信号来控制开关的时间统一。当功放模块产生故障时，检测电路会进行检测，循环调制编码电路会根据检测的数据结果进行补码，将原本施加在故障功放的控制信号移加在闲余的功放单元上。为增强系统的实时性，功放模块故障检测后的自动补码工作字系统的正常运行中即可工作。
B-电源电路输出的控制电压信号随音频输入信号的功率强度变化而变化。发射机处在低功率状态工作时，负载电路上的功放模块比较少，功放块模块的开关变化不会产生较大的干扰噪声。当发射机处于高功率的时候，负载电路上的功放模块较多，此时，功放模块的开关变化会带来较大的噪声干扰，而且切换开关的时间也会相应改变，而B-电压信号按取样信号作非线性变化，因此通调节B-电压信号可以较好地消除切换开关所产生的噪声。
结束语
综上，对于DAM中波发射机音频信号处理的过程较为复杂，包括对信号的数字化处理，反馈控制，以及系统噪声的抑制等，因此，学习并掌握电路的每一部分对后期的使用及维修具有重要的意义。
论文作者:王滨
论文发表刊物:《科技新时代》2019年7期
论文发表时间:2019/9/10
标签：信号论文; 电路论文; 功放论文; 音频论文; 发射机论文; 数据论文; 功率论文; 《科技新时代》2019年7期论文;