关于数字调频激励器相关问题的探讨

关于数字调频激励器相关问题的探讨
作者：刘乃冰
来源：《科技传播》 2017年第22期
摘要计算机和互联网技术的快速发展，有效推动了广播无线发射技术的数字化发展进程。

调频广播由于具有较强的抗干扰能力、信噪比高、带宽频带宽、音质好和效率高的诸多优点，
一些新型的数字调频激励器被不断研发成功，提高了无线广播的发射技术水平。

在调频发射机中，调频激励器作为其中最重要的核心组成部分，它的指标和运行状态直接决定了整机的技术
指标与性能。

调频激励器不仅是发射机工作的核心，同时还承担着发射机故障处理和报警的责任，一旦发射机运行中发生故障，调频激励器会及时进行动作，以此来保证发射机运行的安全。

数字调频激励器作为广播发射系统的重要部件，直接关系到广播发射系统的正常运行。

关键词调频广播；发射系统；数字调频激励器；原理；锁相电路；维护
中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）199-0087-02
1 调频激励器和数字调频激励器概述
调频激励器主要分为模拟激励器和数字激励器，这其中模拟激励器主要采用频率调制技术
和模拟信号处理，当前模拟激励器的技术指标与数字激励器已相差不大，而且一般支持数字音
频格式的输入，在模拟载波调制技术的基础上，增加了数字音频接口，能够利用DSP 来处理输
入的音频信号，并进行编码处理，然后再对编码后的信号进行调制，这不仅有效的与技术发展
的需求相适应，而且也为数字广播的发展奠定了良好的基础。

数字激励器主要依托于DSP 和DDS，对于组建单频同步广播网更具便利性，在数字音频广播系统中进行应用。

相较于模拟激励器，数字激励器在性能上更为优越，但其成本相对较高，因此在当前还以模拟激励器作为调频
广播的主要激励器。

数字调频激励器主要以模块化结构为主，包括调频调制器、音频处理模块、激励器功放、电源模块和监控模块等部分，不仅与调频广播发射机的性能息息相关，还要承担
着调频发射机故障警报和故障处理的工作，以此来保证调频发射机的正常运行。

在具体运行过
程中，数字调频激励器主要是通过处理输入音频及附加信道信号，并进一步合成基带信号，将
其调制到对应的波段载波上，利用激励器功放对其放大输出，从而实现调频广播信号的发射。

2 数字调频激励器各模块功能与原理
2.1 音频处理模块
音频处理模块作为数字调频激励器中非常重要的组成部分，利用其来完成立体声编码。

特
别是随着当前科学技术的发展，在当前数字调频激励器音频处理模块中，不仅提供了
MONO/STEREO/MPX 信号的输入接口，同时还提供了附加信道信号的输入接口。

而且在最初设计
时数字音频接口也具有多样性，可以选择相应的数字音频接口，以此来支持不同数字式输入。

2.1.1 音频的预处理
利用音频处理模块进行音频预处理过程中，需要对音频输入信号的幅度进行调整，主要以
可控音频衰减器的衰减量设置和输入阻抗选择等为主。

这其中利用可控音频衰减器能够在一定
电平范围内对音频信号设置标称值，可以将其称为标称电平。

2.1.2 预加重处理
通常在选择模拟开关控制预加重常数过程中，通过预加重处理能够为数字调频激励器提供
相应的常数。

2.1.3 立体声编码器与限幅器
对于立体声编码器，主要是利用软开关方式来处理左右路信号，并与19kHz 导频混合。

而
且编码后的信号主要以左右路信号、抑制副载波调幅后左右路信号差和导频音为主。

相较于矩
阵式和硬开关等编码方式，软开关方式具有分离度高及失真小的特点。

在音频输入信号远远大
于标称电平时，则需要利用限幅器来对输出复合基带信号的幅度进行调整，以此来对总调制频
偏进行有效控制，确保其处于标准范围内。

2.2 调频调制器
2.2.1 电平调理和VCO
利用电平调理来对音频处理模块送入合成基带信号的幅度进行调整，这样在输入标称音频时，能够有效的将基带信号总调制控制在标准的频偏。

在对变容二极管进行调频过程中会用到VCO，并能够产生系统所需要的振荡信号。

2.2.2 锁相频率合成器
在调频调制器中，锁相频率合成器主要以鉴相器和分频器等为主，经过分频后的VCO 振荡
频率，将其与基准频率进行比较，然后可以将输出差拍电压送入到环路滤波器中，在锁定状态
下鉴相器会输出直流信号，并能够给出锁定指示。

2.2.3 环路滤波器与捕捉带控制
利用环路滤波器来滤除掉鉴相器输出的差拍信号中的和频成分和高频干扰，然后将其送入
到VCO 中，这样振荡频率则会更逼近于待锁定值。

而捕捉带控制主要用于锁定过程中，用其来
扩大捕捉带和加快锁定速度。

当锁定完成后，利用捕捉带控制来减少捕捉带，以此来提高系统
的抗干扰能力，确保锁定状态的稳定性和可靠性。

2.2.4 输出放大器
输出放大器是对VCO 输出功率进行放大，推动激励器功放，提高传输过程中信号的抗干扰
能力。

输出放大器仅在锁定状态下，有输出要求时才会执行放大输出功能。

2.3 激励器功放与电源模块
对于已调制载波进行放大过程中需要利用激励器功放来完成，主要是将已调制载波经过低
通滤波器或是带通滤波器、定向耦合器，然后再进行输出，对载波功率进行放大主要依赖于推
动级和末级来进行。

这其中需要注意末级功放管要在丙类状态下进行工作。

而电源模块其主要
是提供供电任务，通常会利用其来为数字调频激励器模块供电，供电过程中一般会采用开关电源，以其来控制电源纹波和EMI。

由于不同地区电网的参数之间存在一定的差异，因此对于数
字调频激励器电源电压和工作频率容限范围来讲，其在设计时都会较宽，以此来提高其适用性。

3 数字调制激励器锁相电路的维护
数字调制激励器锁相电路作为一种动态环路控制电路，一旦电路出现故障，则会影响数字
调制激励器的正常运行。

因此在实际工作中，需要做好锁相电路的维护工作，针对环路的工作
状态来对锁相电路故障进行判断，并针对具体的故障来采取相应的处理措施。

在实际对锁相电
路维护工作中，需要在接通电源的情况下，对电源和电压进行检查，观察VCO 压控电压所处的
范围是否在规定范围之内。

当这一切都没有问题时，需要对鉴相器的频率预置拨码进行检查，
针对具体情况在必要时可以对拨码进行重新预置，并对触点接触是否良好进行检查，避免由于
灰尘及振动而造成触点出现接触不良的情况。

对鉴相电路输入端的信号频率是否正常进行检查，以此来对故障原因及范围进行确定。

同时还要对晶体基准电路和分频电路进行检查，这主要是
由于锁相电路故障发生时，由于晶体外接时起振电容容值变化容易导致失锁故障发生，因此在
锁相电路维护工作中需要重视对晶体基准电路和分频电路的运行状态进行检查。

当鉴相器输入
的基准频率处于正常范围时，这种情况下需要对RF 载频采样信号进行检查，在具体检查过程中，这部分电路十分复杂，具体工作量较大，因此会先检测分频器，然后再对压控振荡器进行
检查，这样逐级检查后能够有效的提高工作效率，并快速找出故障位置。

另外还要对环路滤波
器进行检查，以此来对滤波电容是否存在漏电情况进行确认。

在完成上述一系列检查后，如果
故障还存在，则需要将鉴相器集成电路进行替换，从而确保锁相电路的正常运行。

4 结论
数字调频激励器在对数字音频处理时主要是采用数字信号处理和直接数字频率合成技术，
相较于模拟激励器，数字激励器在失真及信噪比等方面的性能较为显著，而且在实际应用过程中，能够对输出信号的相位、频率和幅度进行精确仍然排名，将其应用在调频广播发射系统中
具有非常好的效果。