浮動載波調幅裝置的製作方法
2023-05-19 04:48:41
專利名稱：浮動載波調幅裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種幅度調製裝置，具體地說是一種輸出中載頻的幅度取決於調製信號強度的調製器。
調幅廣播發射機採用浮動載波調幅(DAM)方式，與普通調幅方式相比，在保證邊帶功率不變和廣播效果基本不受影響的情況下，可以大幅度降低發射機的能量消耗。
目前已實現了在串饋脈寬發射機上接入浮動載波調幅裝置，從而達到載波隨著調製音頻信號的動態峰值電平的大小而浮動的目的。具體構成是將浮動載波調幅裝置接在串饋脈寬發射機的原機音頻放大器上，即音頻信號通過輸入輸入端原機音頻放大器，在音頻信號輸入端並接一路產生載波受控信號的通道，該通道串接有全波峰值整流器，時間常數處理電路和信號處理電路等，在通道後部通過放大器輸出控制信號。信號處理電路是為產生一種折線型或馬鞍型，或者兩者兼而有之的載波受控特性曲線，以對音頻調製信號進行控制，達到節能的目的。現有各類浮動載波調幅發射機的浮動載波裝置，由於是根據交流穩態信號為輸入信號來調整電路參數，其載波受控特性曲線能夠達到比較理想的程度。但是，一個聲音信號的波形從時間延續的角度可分成起始、穩定和結束三段過程，亦即信號的包絡可分為增長、穩定和衰減三階段。據統計，不少聲音的穩定段是非常短或無穩定段，這樣的聲音信號則表現出明顯的瞬態特性。由於聲音信號的時程具有穩態和瞬態兩部分，因此傳送聲音信號的電聲設備就必須具備穩態和瞬態要求。而浮動載波調幅發射機也就必須要具備相應的穩態與瞬態要求，利用
圖1所示的模擬聲音信號時程特點的測試信號，對現有的浮動載波調幅發射機進行測試，以折線型特性曲線為例，用示波器觀察載波包絡，則顯示出如圖2所示的載波受控特性曲線。而用正弦穩態信號進行測試時，用描點法可做出如圖3所示的理想的折線型受控性特曲線。比較圖2、圖3可見，在用瞬態信號測試時，在調製信號的上升段(t1)時間內，載波電壓Uf不能按要求浮動到1(載波電壓Uf和調製信號電壓UΩ均為歸一化值)，在調製信號進入穩態段(t2)，載波才能逐漸浮動到1。很明顯這種浮動載波調幅發射機的瞬態特性是不符合要求的，在實際廣播中會產生大量的過調製，使接收端的音質變壞。這一問題的產生，其根源是由原機負反饋的影響所造成。在普通脈寬發射機中，包絡負反饋為音頻信號，音頻負反饋為音頻信號與固定直流電壓之和。在音頻輸入端，為了阻隔負反饋信號中的直流成份，均採用阻容耦合電路。在浮動載波脈寬發射機中，包絡負反饋信號為音頻信號和浮動載波調幅(DAM)控制信號的疊加，音頻負反饋信號為音頻信號、DAM控制信號和直流電壓三者之和，在音頻輸入端的反饋網絡對DAM信號的傳輸係數與對音頻信號的傳輸係數一樣是個常數。但DAM控制信號是在比較器的輸入端與其反饋信號相疊加的。DAM控制信號的時程特點是在多數情況下為一帶有直流成份的波動信號，因此DAM的反饋信號不可能無畸變地通過耦合電路。亦即到達比較器輸入端的傳輸係數不再為常數，而成為一個變量。這樣就造成載波不能按原控制信號浮動，信號上升越快，影響的幅度越大，即產生圖2所示的效果。因此造成音頻信號幅度增大時載波跟不上，產生過調，造成音質下降和帶外發射(即失真)。
浮動載波調幅發射機存在的第二個問題是當載波受控特性曲線為馬鞍型曲線(圖4)時，在馬鞍型曲線的下降段(AB段)調製信號與控制信號對載波的作用相反，即調製信號電壓UΩ從0增加到0.15這段時間，對應的載波電壓Uf減小，這時在接收端就可聽到載波浮動所產生的附加幹擾。這是因為當調製信號幅度變化較快時，載波變化也較快，附加調製形成的幹擾信號就有落入發射機頻帶內的頻率分量，從而聽到幹擾聲。而載波受控特性曲線為折線型時，由於載波的變動與廣播節目調製信號的相關性，在接收端就聽不到載波浮動所產生的附加幹擾。
本實用新型的目的就是提供一種從根本上解決載波跟隨調製信號瞬態峰值電平變化這一問題，消除負反饋對浮動載波控制信號的影響的浮動載波調幅裝置，同時本裝置還具有消除馬鞍型特性曲線的下降段在調製信號幅度變化較快時對發射機產生的不利影響的功能。
本實用新型是這樣實現的在串饋脈寬調製發射機的原機音頻放大器的輸入端輸入有音頻信號，在音頻信號輸入端並接一路產生載波受控信號的通道，該通道整體即為本浮動載波調幅裝置，其中串接有全波峰值整流器，時間常數處理電路，在時間常數處理電路後部並接兩個支路，支路A中串接有求和放大器及限幅器，支路B中串接有低通濾波器及求和放大器，兩支路輸出接比較輸出器，比較輸出器的輸出端，一路串接動態補償電路後接於加法器的第一輸入端，另一路輸出串接放大器後接於加法器的第二輸入端，加法器的輸出端接於另一放大器的輸入端，該放大器在本通道的後部輸出控制信號。首先，在本裝置中，為消除負反饋對浮動載波控制信號的影響，設計了動態補償電路接於比較輸出器的後邊。該動態補償電路能產生與控制信號的反饋信號波形形狀相同、相位相反的補償信號，與穩態控制信號疊加後輸出，做為實際載波受控信號送往脈寬調製器的比較器，從而抵消了原機負反饋對浮動載波控制信號的影響。其次，在產生馬鞍型受控特性曲線下降段的支路B中串接一低通濾波器，這樣在調製信號變化較慢時使載波按圖4中的實線浮動(即馬鞍型)；在調製信號上升較快時，載波初期按圖4的虛線浮動，然後過渡到實線部分(即折線型)。將低通濾波器的截止頻率設計在發射機頻帶之外(低於20Hz)，亦即將附加調製形成的幹擾信號的頻率分量排出在發射機頻帶之外，從而避免了產生可聽附加幹擾噪聲。
本實用新型還可以這樣實現在串饋脈寬調製發射機的音頻放大器的輸入端並接一路產生載波受控信號的通道，該通道串接有全波峰值整流器，時間常數處理電路，在時間常數處理電路後並接兩個支路，支路A中串接有求和放大器及限幅器，支路B中串接有低通濾波器及求和放大器，兩支路輸出接比較輸出器，比較輸出器的輸出端接於設在本通道後部的放大器的輸入端，該放大器輸出控制信號。為消除負反饋對浮動載波控制信號的影響，將原機音頻放大器改為直流耦合放大器，亦即將原機反饋環路內的交流耦合電路改為直流耦合電路，並在音頻放大器的輸入端設置一反向直流電壓以抵消反饋信號中的直流成份。這樣改動後，產生載波受控信號通道內的動態補償電路及加法器等機構即可省去。在支路B中的低通濾波器的作用仍為消除馬鞍型特性的附加幹擾。
本實用新型的關鍵在於從根本上解決了載波跟隨調製信號瞬態峰值電平變化這一問題，採用動態補償電路或者改變原機負反饋環路內的交流耦合為直流耦合，消除了DAM廣播行業長期以來一直沒有意識到的負反饋對浮動載波控制信號的影響，有效地避免了因音頻信號幅度迅速增大時載波跟不上，產生過調而使廣播節目音質下降等一系列弊端。同時在產生馬鞍型特性曲線下降段的電路之前加裝低通濾波器，避免了附加幹擾的產生，進一步提高了廣播節目質量，節能效果也十分顯著。
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳述。
圖1是測試DAM發射機瞬態特性的模擬聲音信號。
圖2中用示波器觀察在上述模擬聲音信號輸入時現有DAM發射機的載波受控特性。
圖3是折線型穩態控制特性曲線。
圖4是馬鞍型穩態控制特性曲線。
圖5、圖6是本實用新型的兩種實現方式結構框圖。
圖7是本實用新型的電路原理圖。
圖8是音頻放大器改為直流耦合放大器的電路原理圖。
實施例1在圖5的結構框圖中，1為原機音頻放大器，2為全波峰值整流器，3為時間常數處理電路，4、7為求和放大器，5為限幅器，6為低通濾波器，8為比較輸出器，9為動態補償電路，10、12為放大器，11為加法器，其具體構成見圖7。
在本浮動載波調幅裝置的構成中，各部分基本上是以通用電路結構形式製造。其中，全波峰值整流器2以兩組並接的運算放大器IC1、IC2為主體，配以電阻R1－R5，二極體D1－D4連接而成，輸入信號經電阻R1接於IC1的同相端，經電阻R4接於IC2的反相輸入端，時間常數處理電路3是由時間常數電路和射極跟隨器兩部分組成，時間常數處理電路由電阻R7、R8和電容C1組成，射隨器即由運放IC3構成。求和放大器4由運算放大器IC4、電阻R11－R16、電位器W3連接成放大電路，輸入信號經電阻R9接於IC4的反相輸入端，由電位器W2取得的直流電平經電阻R10接於IC4的同相輸入端。求和放大器7的結構形式與求和放大器4的結構相一致。限幅器5為穩壓二極體D5，連接，在求和放大器4的輸出端和地線之間。低通波波器6由運算放大器IC5、電阻R17－R19、電容C2－C4連接構成，輸入信號接於IC5的同相輸入端。比較輸出器8由二極體D6、D7和電阻R20連接構成。動態補償電路9由運算放大器IC8、電阻R32、R33，電容C5及電位器W8連接構成，輸入信號接於IC8的同相輸入端。放大器10由電阻R29－R31及運放IC7連接，構成同相放大。加法器11由電阻R34、R35並接構成，動態補償電路9的輸出經電位器W8接R35，放大器10的輸出經電位器W7接R34。放大器12由電阻R36、R37和運放IC9連接，構成同相放大。
自發射機限放輸出的調製信號UΩ輸入本裝置。UΩ經全波峰值整流器1和時間常數電路後輸出U1，U1是反映調製信號動態峰值電平變化的直流信號。該信號經射隨器緩衝後分為兩個支路。支路A由增益調整方便的求和放大器4和限幅器5組成，用來形成特性曲線的上升段。經限幅後輸出U3。調節W2和W3可改變直線的截距和斜率。支路B由低通濾波器6與求和放大器7組成，用來形成特性曲線的下降段。調節W4和W5可改變直線的截距和斜率。開關K1在位置a時為折線型特性，在b時為馬鞍型特性。兩支路的輸出U3和U4經比較輸出U5。U5分為兩個支路，一路為放大器10，一路為動態補償電路9。圖中W6、W7、W8是為適應不同類型的發射機而設。W6改變直流電位，W7改變輸出幅度，W8改變補償幅度。U5經放大後與補償信號在加法器11相加後經放大器12放大輸出。U0送往脈寬調製器的比較器。
實施例2，圖6是本實用新型的第二種實現方式的結構框圖，其與圖5中標號相同的部分，其構成及每個具體構件的形式與實施例1的基本相同。只有音頻放大器1是將原機音頻阻容耦合放大器改變為直流耦合放大器，其具體結構(見圖8)是由運算放大器IC10做主放大元件，音頻信號經電阻R39接於IC10的反相輸入端，從電位器W9上取得的直流電平經電阻R40接於IC10的同相輸入端，電阻R41跨接於IC10的反相輸入端和輸出端之間。由於改變交流耦合為直流耦合，並且施加了一個反相直流電平以抵消反饋信號中的直流成分，從而消除了負反饋對瞬態受控特性的影響，因此相應省去圖5中的動態補償電路9及加法器11，簡化成圖6的結構形式。在圖7所示的具體電路中，只要將開關K2從位置a扳到位置b，使動態補償電路的輸入端接地，則動態補償電路和加法器中的電阻R35失去作用，即成為第二種框圖結構的具體電路原理圖，其工作原理也與實施例1的基本相同。
上兩種實現方式由於均解決了負反饋的影響，在進行瞬態測試時，均得到了與穩態特性相一致的、符合要求的受控特性曲線。這說明只有解決了負反饋的影響，載波才能跟隨調製信號的動態峰值電平變化。另外在兩實現方式中的支路B中均接有低通濾波器，消除了馬鞍型特性的附加幹擾。
權利要求1.一種接入串饋脈寬調製發射機中的浮動載濾調幅裝置，音頻信號通過輸入端輸入原機音頻放大器1，在音頻信號輸入端並接一路產生載波受控信號的通道，該通道串接有全波峰值整流器2，時間常數處理電路3，在通道後部通過放大器12輸出控制信號，其特徵在於在時間常數處理電路3後並接兩個支路，支路A中串接有求和放大器4及限幅器5，支路B中串接有低通濾波器6及求和放大器7，兩支路輸出接比較輸出器8，比較輸出器8的輸出端一路接動態補償電路9後接於加法器11的第一輸入端，另一路輸出接放大器10後接於加法器11的第二輸入端，加法器11的輸出端接於放大器12的輸入端。
2.根據權利要求1所述的浮動載波調幅裝置，其特徵在於求和放大器4由運算放大器IC4、電阻R11－R16、電位器W3連接成放大電路，輸入信號經電阻R9接於IC4的反相輸入端，由電位器W2取得的直流電平經電阻R10接於IC4的同相輸入端。
3.根據權利要求1所述的浮動載波調幅裝置，其特徵在於限幅器5為穩壓二極體D5，連接在求和放大器4的輸出端和地線之間。
4.根據權利要求1所述的浮動載波調幅裝置，其特徵在於低通波波器6由運算放大器IC5、電阻R17－R19、電容C2－C4連接構成，輸入信號接於IC5的同相輸入端。
5.根據權利要求1所述的浮動載波調幅裝置，其特徵在於比較輸出器8由二極體D6、D7和電阻R20連接構成。
6.根據權利要求1所述的浮動載波調幅裝置，其特徵在於動態補償電路9由運算放大器IC8、電阻R32、R33，電容C5及電位器W8連接構成，輸入信號接於IC8的同相輸入端。
7.根據權利要求1所述的浮動載波調幅裝置，其特徵在於加法器11由電阻R34、R35並接構成，動態補償電路9的輸出經電位器W8接R35，放大器10的輸出經電位器W17接R34。
8.一種接入串饋脈寬調製發射機中的浮動載波調幅裝置，音頻信號通過輸入端輸入音頻放大器1，在音頻信號輸入端並接一路產生載波受控信號的通道，該通道串接有全波峰值整流器2，時間常數處理電路3，在通道後部通過放大器12輸出控制信號，其特徵在於a、音頻放大器1為直流耦合放大器，b、在時間常數處理電路3後並接兩個支路，支路A串接有求和放大器4及限幅器5，支路B中串接有低通濾波器6及求和放大器7，兩支路輸出接比較輸出器8，比較輸出器8的輸出端接於放大器12的輸入端。
9.根據權利要求8所述的浮動載波調幅裝置，其特徵在於直流耦合音頻放大器1由運算放大器IC10做主放大元件，音頻信號經電阻R39接於IC10的反相輸入端，從電位器W9上取得的直流電平經電阻R40接於IC10的同相輸入端，電阻R41跨接在IC10的反相輸入端和輸出端之間。
專利摘要本實用新型公開了一種幅度調製裝置，該裝置為接入串饋脈寬調製發射機的一路產生載波受控信號的通道，包括有全波峰值整流器，時間常數處理電路，求和放大器和限幅器支路，低通濾波器及求和放大器支路，比較輸出器，動態補償器，加法器及放大器等部分。動態補償器可產生與控制信號的反饋信號波形相同、相位相反的補償信號，從而抵消了原機負反饋對浮動載波控制信號的影響，從根本上解決了載波不能跟隨調製信號瞬態峰值電平而變化這一問題。
文檔編號H04B1/04GK2106449SQ9123246
公開日1992年6月3日 申請日期1991年12月19日 優先權日1991年12月19日
發明者董振平, 智均平 申請人:河北省邢臺地區行政公署廣播電視局