第五节第五节 数字调幅数字调幅发射机发射机中国传媒大学信息工程学院中国传媒大学信息工程学院 一、一、 概述概述广播发射机的技术发展主要体现在：高效广播发射机的技术发展主要体现在：高效率和高可靠性、数字技术含量越来越高率和高可靠性、数字技术含量越来越高数字调幅系统，采用高速数字调幅系统，采用高速A/D转换器，数转换器，数字编码器和功率相乘型字编码器和功率相乘型D/A转换器，模拟转换器，模拟声音信号经过数字处理，发射机最终发射声音信号经过数字处理，发射机最终发射的仍为模拟调幅信号，仍用普通的包络检的仍为模拟调幅信号，仍用普通的包络检波调幅广播收音机接收波调幅广播收音机接收 数字调幅发射机将传统发射机的主整电源、数字调幅发射机将传统发射机的主整电源、调制器和射频功率放大器合并为一个系统调制器和射频功率放大器合并为一个系统数字调幅发射机由许多工作于开关状态的数字调幅发射机由许多工作于开关状态的高效率射频功率放大单元组成，受编码信高效率射频功率放大单元组成，受编码信号的控制而开通或关断，开通的高频功率号的控制而开通或关断，开通的高频功率放大单元的输出电压串联叠加，达到需要放大单元的输出电压串联叠加，达到需要的功率电平。
的功率电平 数字调幅发射机的工作过程可简要表达数字调幅发射机的工作过程可简要表达如下：如下： 音频调制信号经高速音频调制信号经高速A/D转换器变为数转换器变为数据流（连续的据流（连续的12比特数字序列），再经过比特数字序列），再经过调制编码器进行编码，变为很多个射频功调制编码器进行编码，变为很多个射频功率放大器的开通与关断的控制信号，某瞬率放大器的开通与关断的控制信号，某瞬时开通的射频功率放大器的数目取决于该时开通的射频功率放大器的数目取决于该时刻的音频调制信号；时刻的音频调制信号； 开通的射频功率放大器的输出电压以开通的射频功率放大器的输出电压以串联的形式相叠加，产生出包络有量化台串联的形式相叠加，产生出包络有量化台阶的调幅波，再经带通滤波器滤掉不需要阶的调幅波，再经带通滤波器滤掉不需要的频谱成分，便得到与普通调幅波完全相的频谱成分，便得到与普通调幅波完全相同的射频已调波因此，仍然使用普通的同的射频已调波因此，仍然使用普通的包络检波的接收机接收包络检波的接收机接收 数字调幅技术一般用在中波广播发射数字调幅技术一般用在中波广播发射机中，这是由于中波机的工作频率是固定机中，这是由于中波机的工作频率是固定的，数字调幅发射机要求的输出带通滤波的，数字调幅发射机要求的输出带通滤波器就可固定不变。
器就可固定不变 一、一、 简单的数字调幅发射机简单的数字调幅发射机 数字调幅发射机发展到实用的程数字调幅发射机发展到实用的程度，经历了不断的认识与实践过程度，经历了不断的认识与实践过程 （一）、使用（一）、使用n个比较器和个比较器和n个射频放个射频放大器的数字调幅发射机大器的数字调幅发射机 使用使用n个比较器和个比较器和n个射频放大器，个射频放大器，n个个射频放大器的构成与次级输出电压都是完射频放大器的构成与次级输出电压都是完全相同的全相同的 使用使用n个比较器和个比较器和n个射频放大器的数字个射频放大器的数字调幅发射机原理简图调幅发射机原理简图 工作原理是：在载波状态，有一半数工作原理是：在载波状态，有一半数量的比较器输出高电平量的比较器输出高电平“H”，，促使一半数促使一半数量的射频放大器导通，输出的射频电压通量的射频放大器导通，输出的射频电压通过射频变压器次级串联叠加，幅度对应于过射频变压器次级串联叠加，幅度对应于载波电压载波电压UC；； 当当m=100时，对应于调制正峰时刻（调时，对应于调制正峰时刻（调幅峰点），全部电压比较器输出高电平幅峰点），全部电压比较器输出高电平“H”，，全部射频放大器导通，输出的射频全部射频放大器导通，输出的射频电压串联叠加，幅度对应于电压串联叠加，幅度对应于2UC；；对应于对应于调制负峰时刻（调幅谷点），全部电压比调制负峰时刻（调幅谷点），全部电压比较器输出高电平较器输出高电平“L”，，全部射频放大器关全部射频放大器关断，输出的射频电压为断，输出的射频电压为0。
主要缺点：主要缺点： 需要的比较器与射频功率放大器的数需要的比较器与射频功率放大器的数量太多，否则，满足不了对声音质量的要量太多，否则，满足不了对声音质量的要求例如，取求例如，取n=123,则发射机输出信号的则发射机输出信号的分解力为分解力为123个台阶，相当于大约个台阶，相当于大约7比特的比特的分解力（分解力（27=128），而要达到良好的），而要达到良好的AM质质量需要量需要12比特的分解力才行，需要比特的分解力才行，需要n=4096由此可知，这种方案没有实际使用价值由此可知，这种方案没有实际使用价值 （二）、使用（二）、使用12比特比特A/D转换器和转换器和12个射频放大器的数字调幅发射个射频放大器的数字调幅发射机机 使用使用使用使用1212比比比比特特特特A/DA/D转换器和转换器和转换器和转换器和1212个射频放大器的数字个射频放大器的数字个射频放大器的数字个射频放大器的数字调幅发射机原理简图调幅发射机原理简图调幅发射机原理简图调幅发射机原理简图 12比特比特A/D转换器将模拟信号（音频转换器将模拟信号（音频+直流）变为数字信号，数字信号的每一位直流）变为数字信号，数字信号的每一位各自直接控制对应的射频功率放大器的开各自直接控制对应的射频功率放大器的开通与关断。
这通与关断这12个射频功率放大器虽然结个射频功率放大器虽然结构一样，各个高频变压器的初级电压相同，构一样，各个高频变压器的初级电压相同，但它们次级的输出电压是不相等的（变压但它们次级的输出电压是不相等的（变压比不同）对应于最高有效位变压比比不同）对应于最高有效位变压比1：：1，对应于最低有效位的变压比为，对应于最低有效位的变压比为2048：：1 这种方案的优点这种方案的优点：： 仅使用仅使用12个个RF功率放大器功率放大器主要缺点：主要缺点： 1、由于、由于RF功率放大器的数量少，则功率放大器的数量少，则要求单个要求单个RF功率放大器的功率大，尤其是功率放大器的功率大，尤其是最高有效位控制的放大器平均而言，要最高有效位控制的放大器平均而言，要求每个放大器输出功率应起码不低于发射求每个放大器输出功率应起码不低于发射机载波功率的机载波功率的1/3（在（在100%调幅峰点，平调幅峰点，平均每个放大器输出功率为均每个放大器输出功率为4PC/12= PC / 3） 2、、可能产生幅度很大的假信号（尖脉可能产生幅度很大的假信号（尖脉冲） 由原理图可以看出，由于由原理图可以看出，由于12个放大器的输个放大器的输出变压器的匝数比是不同的，如果出变压器的匝数比是不同的，如果“12”号放大器在输出变压器次级提供号放大器在输出变压器次级提供1V的射频的射频电压的话，电压的话， “1”号放大器则提供号放大器则提供2048V的的射频电压。
射频电压 在调制过程中，如果由于放大器特性不一在调制过程中，如果由于放大器特性不一致，开通与关断的步调不一致，最大可产致，开通与关断的步调不一致，最大可产生一个接近最大幅度生一个接近最大幅度1/2的负的假信号的负的假信号 可能产生的假信号可能产生的假信号 （三）、使用（三）、使用12比特比特A/D转换器与调转换器与调制编码器的数字调幅发射机制编码器的数字调幅发射机 使用使用使用使用1212比特比特比特比特A/DA/D转换器与调制编码器的数字调幅发射机转换器与调制编码器的数字调幅发射机转换器与调制编码器的数字调幅发射机转换器与调制编码器的数字调幅发射机 经经A/D转换得到的转换得到的12比特序列中，比特序列中，7位位最高有效位被编码成相应的控制信号，控最高有效位被编码成相应的控制信号，控制制127个大台阶个大台阶RF功率放大器的开通与关功率放大器的开通与关断，每个这样的放大器开通后，输出一个断，每个这样的放大器开通后，输出一个大台阶电压大台阶电压E；； 5位最低有效位不经编码位最低有效位不经编码 ，直接作为控，直接作为控制信号，控制制信号，控制5个二进制台阶个二进制台阶RF放大器的放大器的开通与关断，这开通与关断，这5个放大器开通后，分别输个放大器开通后，分别输出出E/32、、E/16、、E/8、、E/4和和E/2的阶电压。
的阶电压若所有的若所有的RF放大器全部开通，则串联叠加放大器全部开通，则串联叠加后的输出电压为后的输出电压为127E，，这相当于这相当于100%调幅调幅峰点时刻峰点时刻 这种发射机已经接近实用的程度最这种发射机已经接近实用的程度最大的假信号的幅度大的假信号的幅度为为E，，约为最大输出的约为最大输出的1/128此外，，RF放大器的数量也达到可接放大器的数量也达到可接受的程度受的程度 三、三、DX-10数字调幅广播发射机数字调幅广播发射机 DX-10DX-10中波数字调幅广播发射机原理方块图中波数字调幅广播发射机原理方块图中波数字调幅广播发射机原理方块图中波数字调幅广播发射机原理方块图 发射机射频系统采用晶体振荡器射频发射机射频系统采用晶体振荡器射频源，其振荡频率经源，其振荡频率经4-8次分频后变为发射机次分频后变为发射机的工作频率，信号经过放大和分配，作为的工作频率，信号经过放大和分配，作为RF激励信号送到激励信号送到RF功率放大器功率放大器 音频调制信号经音频处理器处理后，音频调制信号经音频处理器处理后，送到送到A/D转换器，变为转换器，变为12比特的数字信号，比特的数字信号，再经过编码，变为再经过编码，变为RF放大器开通与关断的放大器开通与关断的控制信号。
控制信号 控制信号可分为两种：控制信号可分为两种： （（1）由）由12比特序列中的比特序列中的6个最高有效位，个最高有效位，经过编码得到的所谓经过编码得到的所谓“大台阶数据大台阶数据”，控，控制制42个大台阶等压个大台阶等压RF功率放大器（每个开功率放大器（每个开通时输出射频电压为通时输出射频电压为E）；）； （（2）、）、12比特序列中的比特序列中的6个最低有效位，个最低有效位，不进行编码，直接控制不进行编码，直接控制6个二进制小台阶个二进制小台阶RF功率放大器（开通时输出射频电压分别功率放大器（开通时输出射频电压分别为为E/64、、E/32、、E/16、、E/8、、E/4、、E/2），），称为称为“二进制台阶数据二进制台阶数据” 开通的开通的RF放大器的输出电压经过合成放大器的输出电压经过合成器合成，形成包络具有量化台阶的双边带器合成，形成包络具有量化台阶的双边带调幅波，再经中心频率为发射机载波频率调幅波，再经中心频率为发射机载波频率的带通滤波器滤除不需要的频谱成分，就的带通滤波器滤除不需要的频谱成分，就成为包络平滑的普通双边带调幅波成为包络平滑的普通双边带调幅波。
(一一)、音频处理器、音频处理器 音频处理器的作用是对音频调制信号音频处理器的作用是对音频调制信号进行预处理进行预处理 音频处理器原理方块图音频处理器原理方块图 在音频处理器中，音频（在音频处理器中，音频（AF））调制信调制信号与一直流电压（号与一直流电压（DC））相叠加，变为单极相叠加，变为单极性信号音频信号决定调制电平（即决定性信号音频信号决定调制电平（即决定高频已调波的边带功率），直流电压的大高频已调波的边带功率），直流电压的大小决定载波电平，调整该直流电压的大小，小决定载波电平，调整该直流电压的大小，就能调整发射机的载波功率就能调整发射机的载波功率 （（AF））+（（DC））相叠加，变为单极性信号相叠加，变为单极性信号 当外电电压变化时，在音频处理器中当外电电压变化时，在音频处理器中将电源电压取样信号送入一个除法器控制将电源电压取样信号送入一个除法器控制其增益，实现对（其增益，实现对（AF+DC））的自动调整，的自动调整，从而使载波功率和边带功率都不受外电电从而使载波功率和边带功率都不受外电电压变化的影响压变化的影响 音频处理器中的数字控制衰减器的控音频处理器中的数字控制衰减器的控制信号是制信号是3位位BCD码的数据信号，它来自发码的数据信号，它来自发射机的功率电平控制板。
数控衰减器给出射机的功率电平控制板数控衰减器给出0.000-0.999的功率因子，以此进一步调节的功率因子，以此进一步调节载波功率例如，当发射机输出电路中电载波功率例如，当发射机输出电路中电压驻波比过高，数控衰减器会自动调整功压驻波比过高，数控衰减器会自动调整功率因子，使发射机输出功率降低，以利安率因子，使发射机输出功率降低，以利安全 发射机最终输出功率取决于直流发射机最终输出功率取决于直流（（AF+DC））与功率因子（与功率因子（0.000-0.999）的）的乘积当数控衰减器处于最小衰减，即功乘积当数控衰减器处于最小衰减，即功率因子为率因子为0.999时，发射机的最大载波功率时，发射机的最大载波功率由直流电压由直流电压DC限定 在音频处理器中，有一个超音频振荡在音频处理器中，有一个超音频振荡器，产生一个频率为器，产生一个频率为70或或72KHz的三角波，的三角波，它受变化的大台阶数据信号同步产生的它受变化的大台阶数据信号同步产生的低电平的三角波与前述的（低电平的三角波与前述的（AF+DC））相叠相叠加，目的是使低电平调制信号有更高的分加，目的是使低电平调制信号有更高的分辨率。
超音频频率成分将来可以被发射机辨率超音频频率成分将来可以被发射机输出网络的带通滤波器大大衰减输出网络的带通滤波器大大衰减 音频处理器最终输出的信号包括三种音频处理器最终输出的信号包括三种成分：成分： AF+DC+低电平超音频三角波低电平超音频三角波送入后面的送入后面的A/D转换器进行模数转换转换器进行模数转换 （二）、（二）、A/D转换模块转换模块 A/D转换模块的功能是将音频处理器送转换模块的功能是将音频处理器送来的模拟信号变为来的模拟信号变为12比特的数字信号序列比特的数字信号序列 A/D转换模块原理方块图转换模块原理方块图 1、、 取样频率取样频率 取样频率越高，取样后的离散信号的取样频率越高，取样后的离散信号的瞬态变化越接近于模拟信号取样信号的瞬态变化越接近于模拟信号取样信号的频率的最高极限受频率的最高极限受A/D转换时间限制在转换时间限制在 DX-10发射机中，发射机中，当载波频率当载波频率fc<820KHz时，时，取取样频率取取样频率fs=fc；；当当820KHz≤ fc ≤1400KHz时，时，取取fs=fc/2；；当当fc >1400KHz时，时，取取fs=fc/3 。
2、、 严格的时间同步严格的时间同步 为了减少为了减少RF功率场效应管导通损耗以功率场效应管导通损耗以及切断与开通转换期间的损耗，功率管的及切断与开通转换期间的损耗，功率管的开通与切断是在射频激励信号的过零点时开通与切断是在射频激励信号的过零点时刻进行，即要求数字控制信号必须在该时刻进行，即要求数字控制信号必须在该时刻出现这就需要对刻出现这就需要对A/D转换模块中的转换模块中的“跟踪与保持跟踪与保持”电路电路、、A/D转换电路和锁存转换电路和锁存器进行严格的时间控制而保持同步器进行严格的时间控制而保持同步 3、、 A/D转换过程转换过程 音频处理器送来的模拟信号先由音频处理器送来的模拟信号先由“跟跟踪与保持踪与保持”电路实现对取样值的存储，然电路实现对取样值的存储，然后再送入后再送入A/D转换器跟踪与保持跟踪与保持”电电路确保送入路确保送入A/D转换器的信号在转换器的信号在A/D转换进转换进行期间保持不变，在本次行期间保持不变，在本次A/D转换结束后，转换结束后，才开始下一次跟踪取样才开始下一次跟踪取样 每执行完一次每执行完一次A/D转换转换，，A/D转换器的转换器的 输出被选通或锁存一次，直到下次转换。
输出被选通或锁存一次，直到下次转换 因为因为在在A/D转换进行期间其输出是不确转换进行期间其输出是不确定的，在此期间必须保持将上次转换结束定的，在此期间必须保持将上次转换结束输出的数据存储在锁存器中，直到本次转输出的数据存储在锁存器中，直到本次转换完成后，锁存器再寄存一个新的数据换完成后，锁存器再寄存一个新的数据当发生不转换故障时，当发生不转换故障时，“转换误差鉴别电转换误差鉴别电路路”提供一个提供一个“数据清除数据清除”信号，送入调信号，送入调制编码器的锁存器，使锁存器的输出为零，制编码器的锁存器，使锁存器的输出为零，从而使从而使RF功率放大器全部关断，并给出状功率放大器全部关断，并给出状态显示 4、、 A/D转换输出信号转换输出信号 12比特中的高位比特中的高位1-6比特主级数据经调比特主级数据经调制编码器编码后，变为制编码器编码后，变为42个等压个等压RF功率放功率放大器的开通与关断的控制信号；大器的开通与关断的控制信号；12比特中比特中的低位的低位7-12比特二进制数据，不编码，直比特二进制数据，不编码，直接控制相应的接控制相应的6个二进制加权放大器的通断。
个二进制加权放大器的通断 此外，此外，1-12比特数据经比特数据经D/A变换及低通变换及低通滤波，恢复出滤波，恢复出AF模拟信号，送入控制器中模拟信号，送入控制器中的的“包络误差电路包络误差电路”，与发射机最终输出，与发射机最终输出的的RF已调波包络相比较，用来鉴别由于已调波包络相比较，用来鉴别由于RF模块故障所引起的包络失真模块故障所引起的包络失真 （三）、调制编码器（三）、调制编码器 调制编码器原理方块图调制编码器原理方块图 12比特的比特的7-12位数据不编码，直接控制位数据不编码，直接控制6个二进制功率放大器如果这个二进制功率放大器如果这6位数字为位数字为010101，则开通，则开通E/4、、E/16和和E/64的的RF功率功率放大器，若这放大器，若这6位数字为位数字为111111，则开通全，则开通全部的二进制功率放大器，叠加后给出部的二进制功率放大器，叠加后给出63E/64的射频电压输出的射频电压输出 12比特的比特的1-6位数据送入位数据送入6个只读存储个只读存储器器（（ROM），），经过编码变为经过编码变为42个等压个等压RF功率放大器的开关控制信号功率放大器的开关控制信号。
ROM1产生产生1-8号号RF功率放大器的控制信号，功率放大器的控制信号，ROM2产产生生9-16号号RF功率放大器的控制信号，、、、功率放大器的控制信号，、、、，，ROM6产生产生41-42号号RF功率放大器的控制功率放大器的控制信号 每个每个ROM的地址信号共的地址信号共8位，在位，在DX-10发射机中，第发射机中，第7、、8位不使用位不使用在在ROM1中地址信号从中地址信号从00000001到到00001000（相当（相当于十进制的于十进制的1-8），依次送出），依次送出1个、个、2个、个、3个、、、个、、、8个控制信号，对应开通个控制信号，对应开通1# #、、1# #-2# #、、1# #-3# #、、、、、、1# #-8# #RFRF放大器 1234567812345678000000××00000000 ↓↓ ××00000000 ××00000000000001××10000000000010××11 000011××111 000100××1111 000101××11111 000110××111111 000111××1111111 001000××11111111001001××11111111001010××11111111 ↓↓ ×× ↓↓ ××11111111111111××11111111ROM1：： 从从001000到到111111，意味着调制信号大，意味着调制信号大到使到使8个个RF功率放大器开通后，一直增大，功率放大器开通后，一直增大， ROM1送出的控制信号始终保持为送出的控制信号始终保持为11111111，即保持，即保持1# #-8# #放大器始终开通。
放大器始终开通 当调制信号增大到当调制信号增大到001001（相当于十进（相当于十进制的制的9），），ROM2开始送出一个控制信号，开始送出一个控制信号，控制控制9# #放大器开通，直到调制信号增大到放大器开通，直到调制信号增大到010000（相当于十进制的（相当于十进制的16），），ROM2送送出出8个控制信号，使个控制信号，使9# #-16# #号放大器全部开号放大器全部开通，再增大调制信号，通，再增大调制信号， 9# #-16# #号放大器维号放大器维持开通不变化持开通不变化 1234567812345678000000××00000000 ↓↓ ××00000000 ××00000000001001××10000000001010××11 001011××111 0011100××1111 00101××11111 0011110××111111 00111××1111111 010000××11111111010001××11111111010010××11111111 ↓↓ ×× ↓↓ 1 1 1 1 1 1××11111111ROM2：： ROM3-ROM6的关系可以按照上述方的关系可以按照上述方法推出。
法推出ROM6产生第产生第41个与第个与第42个控制个控制信号，控制信号，控制41# #和和42# #放大器的开关放大器的开关 ROM6：1234567812345678000000××00000000 ↓↓ ×× ↓↓ 101000××00000000101001××10000000101010××11000000101011××111★★00000 一定数量的大台阶与二进制台阶输出一定数量的大台阶与二进制台阶输出电压相叠加，产生确定的射频电压例如，电压相叠加，产生确定的射频电压例如，调制信号某时刻要求接通调制信号某时刻要求接通20个大台阶放大个大台阶放大器，调制信号若再有一微小增量，就开通器，调制信号若再有一微小增量，就开通一个一个E/64小台阶放大器，若调制信号再有小台阶放大器，若调制信号再有一微小增量，就再要求开通一个一微小增量，就再要求开通一个E/64小台小台阶放大器，这时会关断阶放大器，这时会关断E/64小台阶放大器，小台阶放大器，而开通而开通E/32小台阶放大器小台阶放大器 当调制信号一直微量增加，直到当调制信号一直微量增加，直到6个小个小台阶放大器全部开通后，若再有微量增加，台阶放大器全部开通后，若再有微量增加，又要求一个又要求一个E/64小台阶放大器，那就全部小台阶放大器，那就全部关断关断6个小台阶放大器，而开通一个大台阶个小台阶放大器，而开通一个大台阶放大器（放大器（63E/64+E/64=E）。
在所有的大台阶和二进制台阶放大器在所有的大台阶和二进制台阶放大器都已开通的情况下（即调制信号变为都已开通的情况下（即调制信号变为101010111111），若调制信号再有一个微），若调制信号再有一个微小的增量时（即调制信号变为小的增量时（即调制信号变为101011000000），所有的二进制台阶放大），所有的二进制台阶放大器仍将关断，而已经再没有大台阶放大器器仍将关断，而已经再没有大台阶放大器可开通了，这样在射频输出中将出现突然可开通了，这样在射频输出中将出现突然的的63E/64的电压下跌，产生可能听得见的的电压下跌，产生可能听得见的尖峰噪声尖峰噪声 解决的办法是使用解决的办法是使用ROM6提供的第提供的第43个控制信号，送入调制编码器中的个控制信号，送入调制编码器中的“或门或门”电路，迫使电路，迫使6个二进制放大器的控制信号个二进制放大器的控制信号都为都为1而保持开通此时，合成射频输出电而保持开通此时，合成射频输出电压已被箝到最大可能的值压已被箝到最大可能的值 如不这样处理，当调制信号增大时，如不这样处理，当调制信号增大时，6个二进制放大器将会开通个二进制放大器将会开通-关断关断-开通开通-关断关断的不断循环，直到调制信号减小为止，这的不断循环，直到调制信号减小为止，这就会使射频输出顶部呈现就会使射频输出顶部呈现63E/64的锯齿交的锯齿交错而产生难听的噪声。
错而产生难听的噪声 根据以上分析可知，根据以上分析可知，DX-10发射机功率发射机功率合成后产生的最大可能的台阶组合总数为：合成后产生的最大可能的台阶组合总数为：42+63+42××63=2751=211.426由于由于6个小台阶放大器的存在，使个小台阶放大器的存在，使RF阶梯阶梯波纹明显改善，使经带通滤波后得到的波波纹明显改善，使经带通滤波后得到的波形接近于理想，改善信号波形失真形接近于理想，改善信号波形失真 小台阶放大器改善失真的示意图小台阶放大器改善失真的示意图 （四）、（四）、D/A转换转换 受数字信号控制导通或关断、工作于受数字信号控制导通或关断、工作于开关状态的开关状态的RF放大器，可以看作是放大器，可以看作是D/A转转换器 D/A转换原理图转换原理图 与模拟信号相对应的数字信号，开通与模拟信号相对应的数字信号，开通相应数量相应数量的的RF功率放大器，其输出在合成功率放大器，其输出在合成器合成（电压叠加），得到包络有量化台器合成（电压叠加），得到包络有量化台阶的射频信号然后，再经带通滤波器滤阶的射频信号然后，再经带通滤波器滤掉无用带外频谱成分，便得到与普通双边掉无用带外频谱成分，便得到与普通双边带（带（DSB））调幅波相同的包络平滑的射频调幅波相同的包络平滑的射频信号。
信号 功率合成是通过高频变压器的电压合功率合成是通过高频变压器的电压合成实现的各功放模块的输出送到各自的成实现的各功放模块的输出送到各自的RF输出变压器的初级线圈，而通过一根铜输出变压器的初级线圈，而通过一根铜管（相当于变压器的次级）穿过各输出变管（相当于变压器的次级）穿过各输出变压器的磁芯实现耦合压器的磁芯实现耦合 功率相乘功率相乘型型D/A转换器电路原理图转换器电路原理图 2、、RF功率放大器提供的电压与功率功率放大器提供的电压与功率 任何一个大台阶放大器开通，都提供任何一个大台阶放大器开通，都提供相同的射频电压相同的射频电压E，，固定不变，固定不变，但但RF功率功率放大器提供的功率是不固定的，其大小由放大器提供的功率是不固定的，其大小由当时所开通的当时所开通的RF功率放大器的总数量决定，功率放大器的总数量决定，即某时刻开通的总数越少（多），合成功即某时刻开通的总数越少（多），合成功率小（大），每个率小（大），每个RF功率放大器的输出功功率放大器的输出功率也越小（大）率也越小（大） 例如，开通例如，开通10个个RF放大器输出放大器输出10E，，合成功率合成功率为为X瓦，每个提供的功率瓦，每个提供的功率为为X/10瓦；开通瓦；开通20个个RF放大器输出放大器输出20E，，合成功合成功率为率为4X瓦，每个提供的功率为瓦，每个提供的功率为4X/20=X/5瓦。
瓦 DX-10发射机的载波功率为发射机的载波功率为10kw,在载在载波状态设定开通波状态设定开通的的RF放大器数量放大器数量为为N0=18个（每个输出个（每个输出5 kw /9）当m=1时，在调时，在调制峰点开通制峰点开通36个个RF放大器，峰点功率为放大器，峰点功率为40 kw，，此时，每个此时，每个RF功率放大器输出功率为功率放大器输出功率为10 kw /9 DX-10型发射机有正峰调制度可达型发射机有正峰调制度可达140%的能力，此时，要求正峰功率达到的能力，此时，要求正峰功率达到10×（（1+1.4））2=57.6 kw,需要开通的功率模需要开通的功率模块数为块数为N，，，，则有以下关系：则有以下关系： N，，/ 18= 可求出可求出N，，≈ 43DX-10发射机的发射机的42个个大台阶和大台阶和6个小台阶个小台阶RF放大器，全部开通放大器，全部开通时，每个大台阶功率放大器输出约时，每个大台阶功率放大器输出约57.6 kw /(42+63/64) ≈1.34 kw,而而6个小台阶个小台阶RF放大放大器共输出器共输出57.6-（（1.34 X 42））=1.32 kw。
（五）、射频功率放大器（五）、射频功率放大器 射频功率放大器的构成射频功率放大器的构成 射频功率放大器是功率相乘型射频功率放大器是功率相乘型D/A转转换器，工作于丁类它包括换器，工作于丁类它包括Q1-Q44个个MOS场效应管，射频输出变压器场效应管，射频输出变压器T3，而，而T1和和T2为激励变压器，各管激励信号由为激励变压器，各管激励信号由T1和和T2的的次级分别供给图中次级分别供给图中CR1、、CR2、、CR3和和CR4为齐纳二极管，用于当发生瞬变或过为齐纳二极管，用于当发生瞬变或过激励时保护场效应管激励时保护场效应管 场效应管的激励信号场效应管的激励信号Q1、、Q4同相，同相，Q2、、Q3同相，同相，Q1、、Q4同同Q2、、Q3反相反相Q1、、Q2、、Q3和和Q4构成电桥的四个臂，而电构成电桥的四个臂，而电桥的四个顶点是：直流供电电源桥的四个顶点是：直流供电电源B+、、地地端与输出变压器端与输出变压器 T3的两端的两端. 电桥电路电桥电路 在射频激励信号的正半周期间在射频激励信号的正半周期间，，Q1、、Q4导通导通，而，而Q2、、Q3截止；在射频激励信号截止；在射频激励信号的负半周期间，的负半周期间， Q2、、Q3导通，导通，而而Q1、、Q4截截止。
因此，在射频输出变压器止因此，在射频输出变压器T3的初级两的初级两端形成峰峰幅度为端形成峰峰幅度为2 B+的方波，方波的重的方波，方波的重复频率是发射机载波频率，方波电压通过复频率是发射机载波频率，方波电压通过射频变压器耦合输出射频变压器耦合输出 峰峰幅度为峰峰幅度为2 B+的方波电压的方波电压 实际上实际上Q1和和Q3完全靠激励信号控制导完全靠激励信号控制导通与截止，通与截止，而而Q2和和Q4的通断除与激励信号的通断除与激励信号有关外，还取决于编码控制信号，通过关有关外，还取决于编码控制信号，通过关断断Q2和和Q4射频激励的办法关断整个射频激励的办法关断整个RF功率功率放大器 当送入某个当送入某个RF功率放大器的功率放大器的“调制控调制控制制”的调制编码信号为逻辑的调制编码信号为逻辑 “1”状态时，状态时，“调制控制调制控制”送出负电压，二极管送出负电压，二极管CR5与与CR6相当于开路，相当于开路，Q2和和Q4在射频一周期中在射频一周期中会参与轮流导通，此时，会参与轮流导通，此时，该该RF放大器有级放大器有级电压输出电压输出 当送入某个当送入某个RF功率放大器的功率放大器的“调制调制控制控制”的调制编码信号为逻辑的调制编码信号为逻辑 “0”状态状态时，时，“调制控制调制控制”送出正电压，二极管送出正电压，二极管CR5与与CR6导通导通，将，将Q2和和Q4的射频激励与地的射频激励与地短路，此时，短路，此时，Q2和和Q4 处于关断状态，该放处于关断状态，该放大器也就处于关断状态而无级电压输出。
大器也就处于关断状态而无级电压输出 需要强调的是，不开通的需要强调的是，不开通的RF功率放功率放大器射频输出变压器的初级，在电路上应大器射频输出变压器的初级，在电路上应保证提供低阻抗，否则，会在输出变压器保证提供低阻抗，否则，会在输出变压器的次级产生无穷大的反射阻抗，其他开通的次级产生无穷大的反射阻抗，其他开通的的RF功率放大器的输出电压就无法在次级功率放大器的输出电压就无法在次级实现串联叠加实现串联叠加 不开通的不开通的不开通的不开通的RFRF功率放大器变压器初级呈现低阻抗的功率放大器变压器初级呈现低阻抗的功率放大器变压器初级呈现低阻抗的功率放大器变压器初级呈现低阻抗的原理电路原理电路原理电路原理电路 （六）带通滤波器（六）带通滤波器 DX-10发射机的带通滤波器是二阶巴发射机的带通滤波器是二阶巴特沃斯滤波器，其输入阻抗为特沃斯滤波器，其输入阻抗为4欧姆（也就欧姆（也就是合成器输出要求的负载阻抗），输出阻是合成器输出要求的负载阻抗），输出阻抗为抗为50欧姆（不平衡），带通滤波器的作欧姆（不平衡），带通滤波器的作用是滤用是滤除除RF信号的阶梯波纹和其他不需要信号的阶梯波纹和其他不需要的频率成分，它也是一个阻抗变换器。
它的频率成分，它也是一个阻抗变换器它的中心频率为发射机的载波频率的中心频率为发射机的载波频率 四四、、DX-200数字调幅广播发射机数字调幅广播发射机简介简介 DX-200数字调幅广播发射机的数字调幅广播发射机的RF功率放大功率放大器共器共224组，其中有组，其中有220个大台阶放大器，个大台阶放大器，4个二进制小台阶放大器每个大台阶放大个二进制小台阶放大器每个大台阶放大器输出相等的级（阶）电压器输出相等的级（阶）电压E，，4个小台阶个小台阶放大器输出电压分别为放大器输出电压分别为1/2 E、、1/4 E、、1/8 E、、1/16 E来自调制编码器的音频来自调制编码器的音频+直流电压直流电压编码信号开通相应数量编码信号开通相应数量的的RF放大器，其叠放大器，其叠加后的电平与该时刻要求的加后的电平与该时刻要求的RF电平相一致电平相一致 功率合成器由功率合成器由13个主（大台阶）合成器和个主（大台阶）合成器和一个二进制（小台阶）合成器组成通过一个二进制（小台阶）合成器组成通过各各RF功率放大器各自的输出变压器进行输功率放大器各自的输出变压器进行输出电压串联相加出电压串联相加 DX-200数字调幅广播发射机有数字调幅广播发射机有7个调制个调制编码器，将编码器，将12比特数字信号转换为比特数字信号转换为RF功率功率放大器的通放大器的通/断控制信号。
应接通断控制信号应接通的的RF功率功率放大器与该时刻要求的载波电平和瞬时调放大器与该时刻要求的载波电平和瞬时调制电平相应制电平相应 RF功率模块中的振幅调制过程分三步进功率模块中的振幅调制过程分三步进行：行： a、、 音频信号（加上直流及为改善小信音频信号（加上直流及为改善小信号时的失真而加入的超音频三角波）经号时的失真而加入的超音频三角波）经A/D变换，变为每样值变换，变为每样值12比特的数字序列比特的数字序列（数字音频数据流）数字音频数据流） b、、 数字音频数据流被调制编码器变换数字音频数据流被调制编码器变换为为224个个RF功率放大器的开关控制信号功率放大器的开关控制信号 c、、 各各RF功率放大器的输出电压在功率放大器的输出电压在RF功功率合成器相加率合成器相加RF输出信号的幅度随着由输出信号的幅度随着由输入数字信号控制而开通输入数字信号控制而开通的的RF功率放大器功率放大器的数量多寡（增多或减少），形成数字幅的数量多寡（增多或减少），形成数字幅度调制 对应于每一个取样值，对应于每一个取样值，A/D变换器的变换器的12个输出端都送出从个输出端都送出从B1~B1212比特的数据，比特的数据， B1是最高有效位是最高有效位（（MSB），），B12是最低有效是最低有效位（位（LSB）。
将）将B1~B12分为两组，分为两组， B1~B8 为一组，用于控制大台阶放大器；为一组，用于控制大台阶放大器； B9~B12 为另一组，为另一组， 通过锁存器后，不需要编码，通过锁存器后，不需要编码，直接成为直接成为1/2、、1/4、、1/8和和1/16台阶的台阶的4个二个二进制台阶放大器（进制台阶放大器（ B9 、、 B10 、、 B11 、、 B12 ））的控制信号的控制信号 在载波状态在载波状态，，DX-200数字调幅广播发数字调幅广播发射机开启前射机开启前102个个RF放大器，发射机输出放大器，发射机输出200kW的载波功率设载波状态开通的的载波功率设载波状态开通的RF射频放大器的数量射频放大器的数量为为N0，，调幅度为调幅度为m,可计可计算出调制峰点与谷点需要开通的算出调制峰点与谷点需要开通的RF射频放射频放大器的数量：大器的数量： 峰点：峰点：Nmax= N0（（1+m）） 谷点：谷点： Nmin= N0（（1-m）） 例如例如：：N0 = 102 ，，m=0.75, 峰点：峰点：Nmax= N0 （（1+m））=178.5(即开通即开通178个大台阶功个大台阶功放和一个放和一个1/2小台阶功放小台阶功放)；谷点：；谷点： Nmin= N0（（1-m））=22.5(即开通即开通22个大台阶功放和一个大台阶功放和一个个1/2小台阶功放小台阶功放) 。
在在DX-200中，每个中，每个RF功率放大器包括功率放大器包括D类类MOSFET开关开关，，RF激励变压器，通激励变压器，通/断断控制开关和电缆互锁控制开关和电缆互锁/保险丝故障检测器保险丝故障检测器 RF放大器的冷却，由一个闭合的液体回路放大器的冷却，由一个闭合的液体回路冷却系统完成冷却系统完成 DX-200 RF功率放大器原理方块图 根据激励信号的相位，在信号正根据激励信号的相位，在信号正半周时，半周时，Q1/ Q3、、 Q6/ Q8导通，导通， Q2 / Q4、、 Q5 / Q7关关断，变压器初级得到断，变压器初级得到+V的电压；在激励信的电压；在激励信号的负半号的负半周周Q1/ Q3、、 Q6/ Q8 /断开，断开， Q2 / Q4、、 Q5 / Q7 导通，变压器初级输出电压极性改导通，变压器初级输出电压极性改变 为了隔断输出变压器对地的直流通路，为了隔断输出变压器对地的直流通路，初级线圈串接一个电容器初级线圈串接一个电容器 RFRF电压叠加波形电压叠加波形电压叠加波形电压叠加波形 二部或三部二部或三部DX-200发射机通过并机网络实发射机通过并机网络实现功率合成，可构成现功率合成，可构成400kw和和600kw的发射的发射机。
机 并机要求：并机要求：（（1）在负载上射频同相位；）在负载上射频同相位；（（2）在负载上阻抗幅度与包络要相等）在负载上阻抗幅度与包络要相等 （或十分接近）；（或十分接近）；（（3）使用的音频要同相使用的音频要同相 五、数字调幅发射机的发展五、数字调幅发射机的发展 （一）（一）M2W发射机发射机 M2W发射机是原发射机是原THOMCAST公司生公司生产的模块化中波广播发射机其工作原理产的模块化中波广播发射机其工作原理与与DX系列基本相同，但最大的区别是：为系列基本相同，但最大的区别是：为了解决调幅包络的信号失真，没有使用二了解决调幅包络的信号失真，没有使用二进制小台阶放大器，凡所有开通进制小台阶放大器，凡所有开通的的RF功率功率放大器都提供相同的电压，但有不同的相放大器都提供相同的电压，但有不同的相位 信号处理是将脉冲阶梯调制与相位调信号处理是将脉冲阶梯调制与相位调制结合在一起这种发射机应用全数字的制结合在一起这种发射机应用全数字的音频通道信号整形、滤波、及调制，均音频通道信号整形、滤波、及调制，均由数字信号处理器由数字信号处理器（（DSP））完成。
完成 M2W机调制原理机调制原理n nM2W机的量化补偿方式n nM2W机功率模块工作原理n nM2W机功率模块控制信号的产生 DAM机的量化补偿方式机的量化补偿方式n n数字调制中波广播发射机数字调制中波广播发射机(DAM (DAM 机机) , ) , 使用大台使用大台阶和小台阶功率模块的开闭来获得所需功率输阶和小台阶功率模块的开闭来获得所需功率输出出, ,当大台阶功率模块的开通不能反映输入的音当大台阶功率模块的开通不能反映输入的音频信号时频信号时, , 即存在量化失真时即存在量化失真时, , 则同时开通相应则同时开通相应数量的小台阶功率模块进行量化失真的补偿数量的小台阶功率模块进行量化失真的补偿 M2W机的量化补偿方式机的量化补偿方式n n100 100 千瓦千瓦MM2 2W W 机有机有80 80 个等压输出的功率模块个等压输出的功率模块n n对于音频输入信号的对于音频输入信号的t1 t1 时刻时刻, ,开通开通N N 个功率模块就个功率模块就能反映此刻的信号电平能反映此刻的信号电平n n对于对于t2 t2 时刻时刻, , 除开通前面的除开通前面的N N 个功率模块外个功率模块外, , 再开通一个功率模块再开通一个功率模块, , 即开通即开通N + 1 N + 1 个模块个模块n n并调整每个模块射频输出大小并调整每个模块射频输出大小, , 使之输出幅度由使之输出幅度由E E减小为减小为E E′′, , 合成后的输出幅度便能反映此刻的音频合成后的输出幅度便能反映此刻的音频输入信号电平输入信号电平 M2W机功率模块工作原理机功率模块工作原理 M2W机功率模块工作原理机功率模块工作原理n nM2W机功率模块采用场效应MOS 管构成一个H型桥式开关放大器, 与DAM 机相同。
模块负载R为射频功率合成器, 初级是每个模块板上的铁氧体磁环缠绕的线圈, 次级就是将所有模块板上的磁环贯穿起来的一根铜棒, 各个模块的输出电压汇集在一起, 取得功率合成, 也与DAM机相类似 M2W机功率模块工作原理机功率模块工作原理n n一个载频周期内, 若FC + 和FC - 的相位与FC 不存在相移n n输出波形的付里叶展开式为:U1=4A/4A/π(sinωt+1/31/3sin3 3ωt+1/51/5sin5 5ωt+……) 滤波后可得到载波正弦输出电压 U2=4A/4A/πsinωt M2W机功率模块工作原理机功率模块工作原理n n若FC + 、FC - 与FC 产生相移, φ ≠0° 其付里叶展开式为U3=4A/4A/πcosφcosφ(sinωt+1/31/3sin3 3ωt+1/51/5sin5 5ωt+……)n n滤波后可得到载波正弦输出电压 U4=4A/4A/πcosφcosφsinωt 相移为零时输出波形相移为零时输出波形 相移相移φ不为零时输出波形不为零时输出波形 M2W机功率模块工作原理机功率模块工作原理n n可见, 随着相移的变化, 功率模块输出的脉冲宽度也在发生变化, 载波幅度也跟着变化。
当φ= 0°时, 载波幅度最大, φ=90°时, 载波幅度最小如果模块输入一单音信号, 滤波后会得到如图所示调幅波 M2W机功率模块工作原理机功率模块工作原理n nDAMDAM机合成器输出的射频方波信号幅度的变化与机合成器输出的射频方波信号幅度的变化与输入音频信号的变化相对应输入音频信号的变化相对应, , 合成器完成功率合合成器完成功率合成成, , 信号经过输出网络后产生精确调幅波信号经过输出网络后产生精确调幅波n nM2W M2W 机每个模块被选通后机每个模块被选通后, , 在在FC + FC + 和和FC - FC - 信号的信号的控制下模块输出脉冲的幅度不变而宽度随输入音控制下模块输出脉冲的幅度不变而宽度随输入音频信号变化频信号变化, , 合成器将相同的模块输出电平进行合成器将相同的模块输出电平进行功率合成功率合成, , 合成电流送往输出网络合成电流送往输出网络, , 得到与音频信得到与音频信号变化一致的调幅波包络号变化一致的调幅波包络 M2W机功率模块控制信号的产生机功率模块控制信号的产生n nM2W机用16 bit 的数字音频信号来产生功率模块的控制信号: ON、FC + 和FC – n n高7 位产生ON 信号, 决定某一瞬间需要开通的功率模块数n n低9 位产生FC + 和FC - 信号, 决定功率模块的相移φn n计算机软件根据音频输入信号大小进行实时计算后发出这3 个控制信号 M2W机功率模块控制信号的产生机功率模块控制信号的产生n nDAM机的数字音频系统给出大台阶和小台阶模块的合断控制信号, 其内部的A/ D 转换器输出12bit 的数字音频信号n n采用42 个等压和6 个不等压功放单元, 其分辨率为42 ×63 + 42 + 63 = 2751 ,即11.43bit , 利用抖动信号可提高2 bit , 实际分辨率达13.43 bit M2W机功率模块控制信号的产生机功率模块控制信号的产生n nM2W机用16 bit 的数字音频信号来产生功率模块的控制信号n n有80 个等压输出的功率模块, 其分辨率能达到15.14bit , 比DAM 机高, 失真更小, 音质更好 M2W机调制原理综述机调制原理综述n n从上面的分析知道从上面的分析知道, M2W , M2W 机的调制是同时采用幅机的调制是同时采用幅度和相位两种调制来实现度和相位两种调制来实现, , 简称为幅相调制。
简称为幅相调制n n幅度调制是根据音频输入信号大小决定某一瞬间幅度调制是根据音频输入信号大小决定某一瞬间需要开通的功率模块数量需要开通的功率模块数量, , 给出对应的射频输出给出对应的射频输出电压包络电压包络n n由于射频包络与音频包络之间存在量化误差由于射频包络与音频包络之间存在量化误差, , 则则采用相位调制予以解决相位调制是对每个模块采用相位调制予以解决相位调制是对每个模块进行相移处理进行相移处理, , 减小量化误差减小量化误差 信号处理原理图信号处理原理图 （二）、（二）、3D技术技术 3DX系列发射机技术是系列发射机技术是Harris公司对公司对原有原有DX系列发射机的改进系列发射机的改进 3D是指直接数字驱动（是指直接数字驱动（Direct Digital Drive））, 3D技术可以不使用技术可以不使用RF中间放大器，中间放大器，降低了发射机的复杂性，增加了可靠性降低了发射机的复杂性，增加了可靠性在采用在采用3D技术的发射机中，用直接数字驱技术的发射机中，用直接数字驱动系统代替动系统代替了了DX系列的模拟射频驱动系统系列的模拟射频驱动系统。
3D型发射机原理方块图型发射机原理方块图 3D型发射机的型发射机的RF功率放大器也得到功率放大器也得到改进，使用由串行调制编码器来的两个改进，使用由串行调制编码器来的两个TTL射频驱动信号和射频驱动信号和TTL开关控制信号开关控制信号驱动信号已经提供两路相位相差驱动信号已经提供两路相位相差1800的信的信号，因此，在号，因此，在RF功率模块中不需要使用功率模块中不需要使用RF激励变压器进行倒相激励变压器进行倒相 此外，还做了其他方面的改进，例如此外，还做了其他方面的改进，例如保护方面，在减低激励功率的消耗方面等保护方面，在减低激励功率的消耗方面等现在，整个现在，整个RF功率放大器的典型效率可达功率放大器的典型效率可达97.5% 3D型发射机还使用了一种型发射机还使用了一种DSAM（（Digital Serial Adaptive Modulation-数字串行自适应调制）技术数字串行自适应调制）技术 这种技术提供连续监测每个串行调制这种技术提供连续监测每个串行调制编码器和射频功率放大模块，在发生故障编码器和射频功率放大模块，在发生故障时情况下，自动进行再分配，确保发射机时情况下，自动进行再分配，确保发射机处于最好的性能。
处于最好的性能 3D型发射机的激励器采用直接数字合型发射机的激励器采用直接数字合成（成（DDS）。