数字式调幅中波广播发射机输出网络原理详解

【摘 要】数字式调幅发射机与传统技术制式的发射机相比在调制方式理念上有很大的不同，所以发射机的输出也不同，除了包含我们所需要的载波已调波成分外，还有其它一些成分，如諧波、互调波等。这些不需要的频率成分都要滤掉，以输出光滑的没有量化台阶的典型调幅波，并最终通过发射天线有效的发送出去。

【关键词】数字中波发射机；输出网络原理；滤波和阻抗匹配

数字式调幅发射机与传统技术制式的发射机相比在调制方式理念上有很大的突破，它不是直接用音频信号去调制高频载波信号，而是将音频信号经过处理转化为一种控制末级功放模块开关的控制信号，通过控制不同数量及输出信号幅度不等的功放模块工作与否来实现调制。正因为如此，对于数字式调幅发射机来说，由功放级射频功率合成器输出的信号，并不是我们最终要发射出去的典型调幅波，而是一种具有量化台阶的调幅波信号，这是由发射机的数字式调幅决定的。这种具有量化台阶的调幅波信号，除了包含我们所需要的载波已调波成分外，还有其它一些成分，如谐波、互调波等。这些不需要的频率成分都要滤掉，以输出光滑的没有量化台阶的典型调幅波，并最终通过发射天线有效的发送出去。

此外输出网络还要实现功率合成器的输出阻抗和馈线的阻抗匹配及防雷等功能。

发射机的输出网络有三大作用，分别是：（1）滤除不需要的杂波成分，输出光滑典型的调幅波。（2）实现阻抗匹配。（3）防雷。

发射机的输出网络由二阶带通网络（A部分）与T型阻抗匹配网络（B部分）两部分组成。A部分即二阶带通网络部分是由L101和C101、L102和C102组成的二阶巴特沃斯滤波器。B部分即T型阻抗匹配网络，由L103、L104、L105和C104组成。

1 滤波

滤波器需要滤除哪些谐波信号呢？是怎样进行滤波的呢？（1）滤除音频通带外不需要的频谱成分，主要包括A/D转换的取样频率及其各种组合频率成分。带通滤波器仅让载波和它的通频带通过，滤除其它谐波和杂散波。如果音频信号的最高频率为fm，而抽样频率为fs，则需要滤除的频谱成分为（nfs-fm）～（nfs+fm），在数字式调幅发射机中，fs的频率为几百KHz，因而fs-fm离fm 很远。（2）滤除三次谐波。

滤除音频通带外不需要的频谱成分需要用到二阶带通网络，发射机的二阶带通网络是二阶巴特沃斯滤波器。它的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。正因为如此，在f0±10KHz的频带内它的响应平坦，只有±0.5dB，3dB带宽为100KHz，带内起伏低，在振幅的对数对角频率的波特图上，从某一边界角频率开始，振幅随着角频率的增加而逐步减少，趋向负无穷大，非常适合平滑滤波。

滤除三次谐波需要T型阻抗匹配网络。由于二阶带通滤波器的回路Q值选的较低，通频带较宽，因而滤波器的选择性受到限制，对杂波中的三次谐波的抑制程度不大，不能很好的将输出信号中的三次谐波滤除。通过公式U（t）=4E/π（sinωt+1/3sin3ωt+1/5sin5ωt+……+1/（2n-1）sin（2n-1）ωt+……），我们可以看出，第一项是基波，其余为奇次高次谐波，且三次谐波的振幅最大，达到4E/3π，需要滤除。让B部分的L104和C104支路串联谐振于三次谐波，就能让三次谐波接地，滤掉三次谐波，保证发射机整机杂波辐射要求和安全播出。

2 阻抗匹配

将射频功率合成器低输出阻抗转换成检测器所需的50Ω纯阻。我们知道功率合成器的输出阻抗约为4Ω，而馈线的阻抗为50Ω纯阻，为了使发射机输出口与馈线的阻抗匹配，所以A部分就要起到阻抗匹配功能。阻抗匹配是利用回路（L102、C102）抽头阻抗变比关系实现的。适当选择L102的连接点（抽头）的位置，可使得从合成器往输出网络看去阻抗为4Ω，而从射频输出检测点往带通滤波器看去的阻抗为50Ω，从而获得阻抗匹配。功率合成器的输出口阻抗经带通滤波器进行阻抗变换后所获得的输出阻抗通常也不会正好等于馈线的阻抗，就是说带通滤波器不能很好的实现阻抗匹配。在带通滤波器输出端与馈线之间还需要接入一个阻抗微调电路。输出网络中的B部分就能实现阻抗微调功能。由于L104、C104串联谐振于三次谐波，所以L104、C104支路对于载频来说就呈现容性，可看作一个等效电容。这个等效电容与L103、L105组成T型网络，通过调整L103、L105进行阻抗微调，就可以达到阻抗匹配的作用。实际应用中，L103就是调谐，L105就是调载，当发射机天线网络零位过高时，可以通过调整调谐调载旋钮调低天线零位数值。

3 防雷

当天线遭到雷击时，天线阻抗由于塔基放电球放电而被短路。这时功放电路里会产生过大的瞬时电压、电流而损坏功放模块。所以要求阻抗微调网络还应有抗雷击作用，如果适当选择网络元件的参考值，使得天线阻抗因雷击被短路时等效到功率合成器输出端的等效负载阻抗呈感性且感抗值为50Ω，就可以起到防雷保护功放管的作用。

输出网络是数字发射机的重要组成部分，它的工作状态的好坏直接影响到发射机能否满功率输出，功放模块能否稳定工作，发射机在雷雨天气中工作的安全性，发射机的信噪比等。各功放模块输出的能量合成一起形成高电压大电流的高频射频能量，通过输出网络和馈线送入天线，通过天线发射出电磁波送到千家万户，让人民听到党和政府的声音。所以，对输出网络详细了解以后可方便对输出网络的调试和维护，迅速找到故障原因，提高工作效率，保证安全播出。

【参考文献】

[1]陈晓卫.全固态中波广播发射机使用与维护[J].中国广播电视出版社.

[2]松贵年.中波数字发射机输出网络的探究[J].有线电视技术.

[3]赵端荣.10kW数字调幅中波广播发射机维修实用技术[J].

[责任编辑：张涛]

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