CN1068000A - 动平衡开关调幅浮动载波广播电视发射机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动平衡开关调幅浮动载波广播 发射机，其电路主要包括动平衡开关式调制信号放大 电路和载频调幅脉冲放大电路。前者使输出电平与 输入信号的实时电平严格保持一种动平衡关系，实现 调制信号的高保真功率放大；然后再送往载频脉冲放 大电路作浮动电源，对载频脉冲方波的幅度进行调 制，从而得到广播或电视大功率调幅脉冲信号，直送 天线发射；发射机的静载波电平还可自由调整。同现 有技术相比，本发明的电能消耗与载频输出功率成正 比，减小音量即降低电耗，效率可达98％以上，且电 路简单而电声指标优良，具有数字声效果。

Description

本发明涉及无线电发射技术，是关于一种动平衡开关调幅浮动载波广播发射机。

现在世界上一半以上的大功率中、短波发射台还在使用电子管丙类放大发射机，由于这种发射机的整机效率低于50%，因而耗电极巨，已属于淘汰之列;为了提高效率，70年代推出了脉冲宽度调制发射机，整机效率也只在70%左右;80年代末，美国哈里斯公司开发出了数字调幅发射机，以编码的方式将宽窄不等的电压脉冲方波叠加成信号阶梯波而实现调制放大，但这种发射机电路复杂，成本极高，特别是那些担负宽脉冲放大的功率开关管热耗极大，同时还存在较大的谐波损耗，因而整机效率只能在90%左右。

另一方面，当今广播发射机都是采用固定载波的方式工作，无论信号大小，发射机的工作电压绝不变动。可是广播节目的平均调幅度，一般只有30%左右，这就使发射机过半的能量白白浪费掉了。因此，前面所列的整机效率，实际上是一个远大于实际效率的不确切的数字。为克服此弊端，西德采用了在串馈脉宽调制发射机中通过改变调制脉冲的起始占空比来实现有局限的浮动载波发射方式，确有节能效果，可惜该方式实有削足适履之苦衷，因而远非理想。

鉴于上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高效率、低成本的调幅浮动载波广播与电视发射机。

本发明的目的是这样实现的，即采用动平衡高频开关扫描技术将音频或视频调制信号直接进行高保真功率放大，然后去调制载频脉冲方波的幅度，从而得到广播或电视大功率脉冲调幅信号，直送发射天线。整个发射机电路主要由动平衡开关式调制信号放大电路和载频脉冲功率放大电路两部分组成。动平衡开关式调制信号放大电路由取样环节、电压比较器、推动级、功率开关管及动平衡保持环节组成。电压比较器将调制输入信号各个瞬时的电平与功率开关管相应输出的取样电平不断地进行跟踪比较，使放大器的输出电平与输入信号的实时电平严格保持一种动平衡关系，从而实现调制信号的高保真功率放大。由此得出的高电位调制电压再送往载频脉冲放大电路作浮动电源;载频脉冲电路由射频脉冲发生器与二分频电路构成的载频信号源、推动级和功率开关管三级组成。发射机的工作频率即由射频脉冲发生器确定。射频脉冲发生器输出的射频脉冲经二分频后即得出占空比为0.5的稳定的载频方波，然后经推动级驱动末级功率开关管完成载频方波的功率放大;由于推动级和末级功率开关管的工作电压即是调制信号放大电路送来的高功率调制信号电压，因而末级功率开关管直接输出载频脉冲调幅方波。它勿须滤波，直接送往天线发射，这样可有效地降低发射机的功耗。同时，调整调制信号放大电路中比较器同相输入端的基准电压，即可方便地改变浮动载波的起始电平，便于用户根据需要自由调整。

本发明的一个具体的实施例子由附图给出。通过对附图的详细描述，可以更进一步理解本发明的特征。

附图为发射机的电路图。

参见附图：电路由音频信号放大、动平衡开关式调制信号放大和载频脉冲功率放大三部分组成。输入音频信号经1∶1隔离变压器B₁送入优质集成运放NE5534进行高质量电压放大，以确保电声指标优良。载频信号源电路由或非门CD4002和D触发器CD4013组成。其中，CD4002和晶体Y₁与C₅R₁₁C₆构成稳定的射频脉冲发生器，由它产生比发射机工作频率高一倍的射频脉冲，随送CD4013进行二分频，从而获得需要的载频脉冲方波，并保证了其占空比为0.5。在动平衡开关式调制信号放大电路中，R₅和R₆串联在功率开关管输出极与地线之间，它们的接点为取样点A;由NE5534放大的音频信号经电容C2耦合到比较器LM339的同相输入端B;比较器的反相输入端接取样环节的取样点A，其输出端接推动级Tr₁的基极;Tr₁的发射极接地，集电极接功率开关管Tr₂基极，并通过电阻R₈接+200伏电源;Tr₂的发射极接在+200伏电源上，集电极为功率输出极，通过电感L₁与载频脉冲功率放大电路连接。C₃接在Tr₂与地线之间，构成动平衡保持环节。来自载频信号源的载频脉冲方波接入推动级Tr₃基极，Tr₃发射极接地，集电极通过电阻R₁₂与功率开关管Tr₄发射极一起接L₁输出端，且通过R₁₀C₄接地线。Tr₄的基极接Tr₃的集电极，其集电极即为载频脉冲调幅波的输出极。电位器W₁接在+15伏电源与地线之间，其滑动端接比较器同相输入端B，用来调整比较器的基准电压，藉以实现发射机静载波电平的调整。

上述电路的工作过程是这样的：开电源之初，当没有音频信号时，A、B两点电位均为零，比较器LM339输出负电压，迫令推动管Tr₁截止，因而功率开关管Tr₂也截止，放大器无输出电压。随着电源电压的建立，B点电位迅速升高;当B点电位升到高于A点电位数毫伏时，比较器立即输出正电压，迫令Tr₁饱和导通，从而驱动Tr₂饱和导通，输出端电容C₃上的电压迅速上升，A点电位也跟着上升;一旦A点电位升到高于B点电位数毫伏时，比较器的输出立即翻转成负电压，致令Tr₁截止，因而Tr₂截止，电容C₃上的电压随即放电跌落;一当A点电位跌到比该瞬间B点电位低数毫伏时，比较器的输出立即又翻转成正电压，又令Tr₁和Tr₂饱和导通，再度重复上述过程。如此循环往复，确保输出电压稳定在一个固定值上。下一瞬间，当B点电位上升到另一电平时，按照上述平衡过程，输出电压又稳定在另一个固定值上。当电源电压稳定建立后，B点电位便最终稳定在一个由电位器W₁滑动端确定的固定值上，电容C₃上的输出电压也跟着稳定在一个相应的固定值上，该电压就决定了发射机的静载波电平。

当音频调制信号加入后，通过隔离电容C₂的耦合，B点电位便随着调制信号的变化而浮动，按照上述的动平衡跟踪扫描过程，输出端C₃上即得到放大了的高功率调制信号电压，径L₁和R₁₀、C₄滤除开关脉冲，直送载频放大管Tr₃和Tr₄作浮动电压，从而实现载频脉冲的高效率调幅。由于跟踪扫描的开关频率极高，故保真度极佳。Tr₄输出的载频脉冲调幅波，径C₇、L₂、C₈匹配耦合后直接馈送到发射天线ANT。C₉～C₁₃，R₁₄、R₁R₅，W₂、D₁、D₂及V₁构成调幅度指示电路;C₁₄～C₁₈、R₁₆～R₁₉，D₃～D₈，W₃、W₄，L₃及V₂、V₃构成入射、反射功率指示电路。

在上述电路中，电压比较器选用LM339、LM306或UA710均可，要求输入失调电压尽可能小，工作速度尽量高。推动管Tr₁选用普通中、小功率晶体管或场效应管均可，例如采用视放管BF871。Tr₂可选用大功率晶体管或VMOS管，例如用IRF9150型VMOS管。如单管输出电流不够，可取多管并联满足要求。晶体Y₁应加恒温，以保证频率的稳定度。Tr₃可选用中、小功率高频晶体管，如3DG918、BFR91等。Tr₄则据工作频率与输出功率的要求具体选用恰当的大功率管或场效应管。如单管输出电流不够，可取多管并联。由于电路全为开关工作，故对高、低频管子的线性可不作要求。

对于3千瓦以上的大功率发射机，可做成多个1.5～3千瓦左右的单元通过传输线变压器叠加组合成一体。这样，即使某一单元在播出中出了故障，也不致引起停播，替换故障单元后即可恢复正常。

+200V电源可由交流电网直接整流取得，不用电源变压器;或采用申请号为91205389.5的动平衡开关式直流稳压电源提供，以保证整机效率最高。±15V电源则应采用有源伺服稳压电路，以保证音质理想。

同现有技术相比，本发明的优点是非常突出的，表现如下：

1）由于音频或视频和载频电路均为高频开关工作，避免了脉宽调制或数字调幅发射机中大信号（宽脉冲）时功率开关管长时间导通的过大热耗和谐波损耗，又省去了一般发射机中的多级电压放大，电压比较器和推动级的耗电极小，因而本机效率可达98%以上。

2）利用广播节目平均调幅度只约30%的特点，采用可调浮动载波工作方式，可使发射台每月节电过半。

3）采用直接发射脉冲调幅波的方式，利用人的听、视觉暂留特点，在不影响收听或收看效果的前提下，又可使发射机的耗电至少减半。

4）由于载频电路采用了脉冲放大方式，可省去庞大的调谐机构，使倒换频率十分方便，出厂就可做成全频段发射机，也大大减少维修工作量。

5）采用动平衡开关扫描实现音频或视频的功率放大，开关扫描频率极高，保真度极好，确保了优良的电声指标，使发射机具有数字声效果。

6）电能消耗与载频输出功率成正比，减小音量也就降低了电耗，从而克服了现行各类发射机小信号耗电大的固疾。

7）整机电路结构简单，造价低廉。

从以上优点不难看出，本发明的推广和应用具有极其重大的意义。

Claims (1)

1、一种动平衡开关调幅浮动载波广播发射机，其电路主要包括动平衡开关式音频调制信号放大电路和载频脉冲功率放大电路，其中载频脉冲放大电路由载频脉冲信号源，推动级Tr₃及功率开关管Tr₄构成；本发明的特征在于：

1)动平衡开关式调制信号放大电路由R₅、R₆串联构成的取样环节、电压比较器、推动级Tr₁、功率开关管Tr₂和动平衡保持环节组成，取样环节接在Tr₂输出极与地线之间，R₅与R₆的接点为取样点，接比较器的反相输入端；比较器的同相输入端为音频或视频信号的输入端，它与接在+15伏电源与地线之间的静载波调整电位器W₁的滑动端连接；比较器的输出端接推动级Tr₁基极，并通过R₈与Tr₂发射极一起接+200伏电源；接在Tr₂输出极与地线之间的C₃构成动平衡保持环节；

2）载频脉冲电路中的载频信号源输出的载频脉冲方波输入Tr₃

基极,Tr₃集电极通过R₁₂与Tr₄发射极一起与动平衡开关式调制信

号放大电路的音频或视频放大信号输出端连接,以该调制信号电压

作为Tr₃和Tr₄的浮动电源,完成对载频脉冲方波的幅度调制;调整

W₁即可改变静载波电平;所得大功率调幅脉冲信号直接送天线ANT

发射。

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