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1、1音万尼-222 型音频处理器的原理与使用湖北省广播电影电视局荆州中波转播台 戈义志音万尼-222 型音频处理器由美国 Inovonics 联合公司生产，专门用于音频调幅广播。由于该型音频处理器性能优良，价格也不贵（￥8000 元左右），我省大多数中波发射台或转播台都使用了这种音频处理器。因 为没有中文资料，下面根据随机带来的英文技术说明书，介绍该型音频处理器的基本原理及使用调试，仅供大家在工作中参考。1、基本原理1.1 Inovonics-222 的专 有技术1.1.1 峰值限幅器在 Inovonics-222 中，有两个脉宽调制器，输出脉冲信号的频率为 152kHz，其脉冲宽度受到音频信号
2、的控制。当音频信号的均方根（整流）值变大时，脉冲宽度变窄；变小时，脉冲宽度变宽；当均方根值低于一定值时，脉冲宽度保持为一个定值。这两个脉宽调制器一个用于峰值压缩，另一个则用于自适应预加重。脉宽调制器就如同一个开关控制着音频信号的通断，当开关是接通时，衰减量为 0：断开时，衰减量为无穷大。由于开关频率(152kHz) 远远高于音频信号的最高频率(抽样 定理 fsfmax)，所以，信号的衰减量(压缩 量)将正比于开关的断开时间，如下表所示， 说明书中将这种压缩方式称为准数字峰值限幅。2接通时间 断开时间 衰减量 dB100 0 050 50 625 75 1210 90 201 99 400 10
3、0 无穷大在峰值限幅器中，摒弃了常见音频处理电路中的乘法器芯片，而采用了一个非常普通的双向模拟开关(CD4066B)，其控制端的开关信号即为 152KHz 的调宽脉冲。峰值限幅器的传输特性如图 1 所示。应注意到，这 种压缩的最大衰减量为 40dB（-20dB+20dB），当接收机送来的音频信号过强时，在送到该音频处理器之前，需进行预衰减。对于音频信号中的 152kHz 高频信号，无须专用的滤波器。1.1.2 自适应预加重3在常见的 RC 预加重网络中，常采用 对音频 信号中的低频份量进行压缩来达到提升高音频信号的目的。而在 Inovonics-222 中，音频信号中的高频分量被分离出来，并经
4、过放大及压缩处理后，再与无频谱损伤的音频信号进行合成，以达到提升音频分量的目的。在预加重电路中，也用到了 PWM 调宽脉冲，分离出来的高音频分量除送到一个模拟开关(C04066B)之外，还送到一个 PWM 调制电路，用以调制开关脉冲的脉冲宽度，其对高音频分量的衰减特性与峰值限器幅一样，从而实现均衡提升高音频分量的目的。预加重特性举例如图 2 所示，当输入高音频分量较低时，其最大提升量为 lOdB；当输入高音频分量为-2dB 时提升量约为 7.5dB；当输入高音频分量为 0dB 时，提升量约为1.5dB。从而避免 预加重 过量，造成高音 频分量过调制。1.1.3 低通滤波器和过冲补偿在 Inov
5、onics-222 中，采用了锐截止低通滤波器，该滤波器采用 9极椭圆函数设计，截止频率为 10kHz。为了解决这种滤波器产生的波形过冲现象，采用了“222” 专利补偿方案，对送入滤波器的音频信号4进行预处理，这样滤波器的输出波形畸变或过冲就可忽略不计。锐截止低通滤波器的幅频特性如图 3 所示。1.1.4 不对称调制Inovonics-222 型音频处理器支持不对称调制的调幅发射机。在音频信号处理通道中，有多个双向幅度限制器，其限幅电平由两个专门的运算电路提供。在整个处理系统调试正常时，可提供的最大负峰调制为 100，最大的正峰调制为 100130，可人为设定。1.2 Inovonics-22
6、2 电路组成1.2.1 基本框图51.2.2 原理介绍如图 4 所示，IClA 为平衡不平衡转换电路，其输入阻抗为600，输入电平为两档，分别为-15 0dB 和 015dB，可通过 IClA输入端的短接插件选择。其输出单端信号经过 30kHz 的低通滤波器滤除传输线引入的高频杂音，经过输入电平调整（R11）后，送到峰值限幅器(压缩器) 。IC12 是精密整流器，其整流输出由 IC14A 建立一个双 时间常数直流平台。IC15A 及 Q4 5 6 为脉宽调制器，除 ICl4A 送来一路直流电平外，另一路来自 Q13 的斜面波信号，ICl5A 的输出则为宽度受到音频直流电平调制的脉冲信号，该信号
7、到模拟开关(IC3D)的控制端( 该限幅器的起限动作时间非常快)，控制开关的通断，实现对大音频信号的压缩。IC2B 是一低通 电流运放电路， 152KHz 的开关脉冲分量将被滤除。ICl7 为压缩量显示电路，分别有 0dB、-2dB、-6dB、-12dB 等压6缩量红灯显示。IC2B 的输出一路送到 IC4B，另一路 经过 一个高通滤波器到模拟开关(IC3C)。高通滤波器 IC2A 在音频通带 10Hz9.7kHz 内具有6dB倍 频程的幅频特性，这个高通信号除送到 IC3C 外，另一路经精密整流获得一直流电平，用于调制 152kHz 高频脉冲的宽度，控制模拟开关 IC3C 的衰减量，达到自动
8、调整预加重量的目的。由 IC3C 输出的高音频分量在 IC4B 中与原音频信号相加，IC4B 也是一个低通电流运放电路，152KHz 脉冲分量将被滤除，得到高音频分量被提升的音频信号。IC18 为预加重高音频衰减显示电路，电路型式与峰值限幅显示电路一样。IC8、9、10、11 组 成锐截止低通滤波器，通 带范围为10Hz 9.7KHz，IC5、6、7 组成波形校正电路，用于校正因滤波器带来的波形过冲畸变，在滤波器的输入输出端，接有多个双向限幅器，用于限制因过冲补偿不良可能出现的高电平脉冲。双向限幅器的限幅电平由 lC22 提供，其正向限幅电平可调，以能达到 10O130正峰调制为宜。IC20、
9、IC21 为输出电平放大电路，并将单端信号转换为平衡信号，其输出阻抗为 600，电位器 R138 用于输出电平调整。1.3.Inovonics 222 技术参数频率特性：低通滤波器接入 10Hz9.7KHzldB低通滤波器断开 10Hz15KHzO.5dB信杂比： 100调幅度 75dB7非线性失真：峰值限幅器关 10Hz9.7kHz 0.2峰值限幅器通 200Hz9.7kHz1输入电平：600 平衡输入 -15+15dBmV输出电平：600Q 平衡输出 0+15dBmV电 源：105130 V 或者 205255 5060Hz 8W2、安装与调试2.1 电源Inovonics 222 有两种
10、电源选择(110220V 、5060Hz)，初次使用时，要注意电源选择，在机内靠近电源的印刷板上，有选择插件，应选择 220V/50Hz 位置。电源接入另外设置了卡侬头，棕色接火线，兰色接零线，绿黄色接地。为确保设备的电磁兼容性能，设备底板必须可靠接地。2.2 音频输入600平衡输入时，音频电缆芯线(两根 )分别接“+”和“-”，屏蔽层接“地”，也可 选择不平衡输入，此时电缆芯线接“+”，屏蔽层接“地” ，“-”端则空着，千万不要和“地”连在一起。有两档输入电平选择，选择插件在机内，若接收机送来的电平较低，可选择-15-OdBm 档位(L) ，电平较高则应选择 O-15dBm 档位(H)，若已
11、选择了高电平档位，而输入电平仍超出了“222”的 压缩范围(-2O 2OdB) ，则应在输入之前加接合适的固定衰减器。2.3 音频输出该机的输出电平为 015dBmv一般应选择 600平衡输出( 中8波发射机均为平衡输入)，音频电缆两根芯线 分别接“+”和“-”，屏蔽层接“地”。若是特 别需要，也可不平衡输出，则电缆芯线接“+”，屏蔽层接“地”， “一”端空着。 “222”的输入和输出信号相位是一致的，为了在输入信号“正”相位时，发射机为正峰调制，连接时应注意相位的一致性。2.4 调试2.4.1 输入调试在确认输入、输出接线正确的情况下，将开关“PEAK LIMITING”、“PREEMPHA
12、SIS”和“LOWPASS FUNCTION”接通(置 ON)，“INPUT GAIN”和“OUTPUT LEVEL”两衰减器逆 时针调到头( 即衰减最大)，输入一个比较典型的音频信号，再逐步顺时针调节“INPUT GAIN”，使峰值限幅指示 LED 灯“-6dB”灯亮，同时“-12dB”间断闪亮为宜。若达不到这种情况，应检查连线及输入电平档位是否正确。2.4.2 输出调试首先将“POS PEAKS”(电位器 R153)控制逆时针方向调满，再顺时针调节“OUTPUT LEVEL”，监视发射机的调制度，调幅表指示9095的正峰调制，进而顺时针调节“POSPEAKS” 电位器，使调幅表指示 100
13、130正峰调制，一般调在+125为宜。3、校验该项操作一般情况下不要进行，因为在出厂时，下列项目已经过严格的校准。若是条件许可，为了做到心中有数，也可以检验一下。3.1 时钟脉冲检查93.1.1 时钟频率检测在检测点 TP2 上，挂上示波器探头(或数字频率计) ，应为其频率是152KHz 的方波脉冲(占空比=0.5)，若频率误差较大，可调节 R101 来校准。误差不能大于10，否则峰值限幅器不能正常工作。3.1.2 其他检测点TPl 检测点应为“ 斜面波”，如图 5 所示；TP3 点与 TP2 点波形相同，但要延时 200ns；TP4 点 为峰值限幅调宽脉冲，TP5 点为预加重调宽脉冲，在没有
14、音频信号输入时，这两点均为 152KHz 方波脉冲，当有音频信号输入时，其方波脉冲的宽度将发生变化。3.2 低通滤波器调整Inovonics-222 中的 10KHz 低通滤波器性能非常稳定，因此无须重调。若是要 检测，需要用到一个输出较稳定的音频信号发生器，一个数字频率计和一个示波器并按以下步骤操作。第一步：将“PEAK LIMITING”开关和“PREEMPHASIS”开关置为“OFF”（断开），将“LOWPASS FUNCTION”开关置为“ON”（闭合）；将音频信号发生器的输出接到“222” 的 线路输入（LINE INPUT）10端和数字频率计的输入端；示波器的探头接缓冲器（IC19
15、）的输出端，有两个测试点，分别在电阻 R132 的两端，一点是缓冲器的输出（IC19B-7）,另一点是倒相器的输出（IC19A-1）。第二步：音频信号发生器送出一个 1kHz/6VP-P电平，可见示波器良好正弦波形。第三步：保持音频电平不变，改变音频信号发生器频率为10.330Hz，调整 R60，使示波器波形幅度最小或 为 0V。第四步：将频率改为 10.790Hz，调整 R54，调 整方法同上。第五步：将频率改为 12.490Hz，调整 R66，调 整方法同上。第六步：将频率改为 19.950Hz，调整 R48，调 整方法同上。至此，低通滤波器调整完毕。3.3 过冲补偿调节调整步骤紧接着低通
16、滤波器调整完毕后进行，三个开关的拨动位置、使用仪 器及连接方法与低通滤波器调整相同。第一步：将前面板上的“POS.PEAKS”控制电 位器（R153/2K,提供正向限幅电平）和校准电位器（R34/10K ）逆时针调到头，将校准电位器（R26/20K ）从逆 时针到头的位置开始 顺时针调动 1/4 位置。第二步：音频信号发生器送出 100Hz 信号，并不断增大输出电平，直到在示波器上看到的波形在大约 8VP-P值时 开始平顶。如图 6a 所示。第三步：将音频信号发生器输出电平增加约 10dB，改变示波器垂直衰减器，并配合 R153 电位器调整使波形在精确的 6 个方格内。如11图 6b。第四步：改变音频信号发生器频率为 1900Hz，确保足够的电平幅度，调整 R26，使波形
