中波发射机概述

一、简介

1.1 中波发射机简介

  中波发射机是一种用于广播电台传输中波频率信号的设备。它们是广播电台系统的重要组成部分，用于发送声音、音乐和其他信息到广泛的地理区域。中波频率范围一般介于530kHz至1700kHz之间，具有较好的传播性能，可以穿透一定距离并覆盖相对较大的地区。
中波发射机通常由发射机、调制器和天线组成。发射机负责产生高功率的电磁波，调制器则将声音信号转换为适合发送的模拟或数字信号，最后通过天线将信号传输出去。
  图示为中波发射台的基本框架，中短波广播发射台的主要设备是广播发射机和天馈线系统，本文主要介绍广播发射机部分。

1.2 中波发射机分类

(1) 按工作波长分：中波发射机和短波发射机。
(2) 按功率等级分：大功率发射机是指单机输出功率在 50kw以上的发射机。中小功率发射机是指单机输出功率在 50kw 以下的发射机。目前运行的中小功率发射机有 15kw、10kw、7.5kw、lkw等。
(3) 按调制方式分：可分为乙类板极调幅(AM)、脉冲宽度调制(PDM)、脉冲阶梯调制(PSM)、单边带制(SSB)、数制(DM)、幅相调制(APM)、3D等。
(4) 按广播方式分：为提高中波广播覆盖率，可以采用同步广播方式。所谓同步广播，就是用两台或两台以上的发射机，使用同一频率，播出同一节目，进行同步播音的广播方式。采用同步广播可以减少每套节目占用的频率数，减轻了中波频率的拥挤。

二、中波发射机

  本文将介绍主要调制方式的中波发射机的基本结构和原理，中波发射机随着硬件和信号处理技术的发展失真度不断降低的同时整机效率也得到了较大提升。

2.1电子管乙类板调机

  低电平音频信号经多级放大器放大到一定的电平，送入工作在乙类的末级音频放大器(调幅器) ，经变压器偶合输出$u_g$，该电压与直流高压E相串联，送至高频末级的板极。板极输出的高频电压随着板极电压$(E_0+u_p)$的瞬时变化而变化。

2.2 全固态PDM发射机

2.2.1 简介

  PDM发射机的基本概念是利用开关放大器放大音频转化的脉冲信号，再还原出放大后的音频信号。随着半导体的成熟，目前中波PDM发射机基本都是全固体PDM发射机。

  脉宽调制机和乙类板调机比较,其优点是:
(1) 脉冲放大器的瞬时电压、电流都是矩形脉冲波，是典型的开关工作状态，与一般的音频放大器相比可以大幅度地提高效率,使整机效率高达 75% 以上。
(2) 脉冲放大器是优良的宽带放大器，它使音频调制信号的频率失真很小,频率响应指标较好。
(3) 脉冲放大器的非线性失真与工作区域特性曲线无关，因此可以在充分利用元器件的情况下，把非线性失真系数限制在规定的水平以下，失真度小。
(4) 省去了价格昂贵而笨重的大型元件,如调幅阻流圈、高压隔直电容、调幅变压器，降低了造价。
(5)脉宽调制器的调宽极限是K=0和K=1。在输人的音频调制信号超过100%调幅时被调级的音频包络将由正弦波转化为梯形波，说明脉宽调制机可以方便地实现梯调,扩大边带波功率输出，而且不会在被调级或调制级产生过调幅和过电压。操作简单,可靠性好。

2.2.2 全固态PDM发射机结构

以全固态PDM发射机 TS-03C为例，红框部分是发射机的核心功能部分

1. 音频和调制推动器
     输入到发射机的音频信号经过输入端子、衰减器后分送到两只调制推动器去。输入到发射机的音频电平为+4dBm(100%调幅时)，如输入电平不符合要求时，可以改变衰减器的衰减量，也能达到 100%调幅。调制推动器的主要作用是产生脉冲宽度调制的脉冲信号，脉冲频率是 72kHz。调制推动器输出的推动脉冲分送入4只调制功放器中。
2. 高频激励器、中间放大器和调谐回路
     高频激励器可以接受机外的同步激励器送来的信号。频率合成器产生发射机所需的载波工作频率。高频激励器输出 1V 有效值送至中间放大器。中间放大器的输出功率和工作频率有关，频率越高，功率越大，范围有数十瓦至上百瓦。中间放大器的末级是丁类开关放大器，输出是方波。中间放大器输出经过调谐回路后变成正弦波，然后分送到4只高频功率放大器去。
3. 调制/功放器
     将调制器和高频功率放大器装在一只小盒中，称为=调制/功放器=。调制器接受来自调制推动器输出的推动脉冲，调制管工作于开关状态，输出是脉宽调制的矩形波，频率是 72kHz,经过低通滤波器，滤除 72kHz 及其谐波，输出是叠加有音频信号的直流电压，作为高频功率放大器的工作电源。高频功率放大器接受来自调谐回路输出的正弦波射频激励电压，工作于丁类开关放大状态，输出是幅度调制的射频方波信号。

2.3 DAM发射机

以 TSD-10 发射机为例

  发射机射频系统采用晶体振荡器射频源，其振荡频率经4-8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RF激励信号送到RF功率放大器。音频调制信号经音频处理器处理后，送到A/D转换器变为48比特的数字信号，再经过编码，变为RF放大器开通与关断的控制信号。开通的RF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成为包络平滑的普通双边带调幅波。台阶叠加

参考资料

1. 《现代广播电视发射技术》-- 段永良、邢艳芳、周洪萍、蔡莉莉 编著
2. 《现代广播电视技术全书–传输技术卷(上) 广播电视发送技术》