脉冲阶梯调制发射机.ppt

1、第五节脉冲步进调制发射机是中国媒体大学信息工程学院，一、概述脉冲步进调制(PSM )是80年代初研制的一种新的调制技术，PSM发射机在全球得到广泛应用。 PSM发射器具有较高的效率和可靠性。 所述发射机的调制系统采用PSM技术，高频系统与乙类板调和PDM发射机相同。 脉冲步进调制发射器的特征是使面板调制发射器的高压直流馈电电源为零，以及通过许多直流电压源的串联叠加获得电子管所要求的瞬时面板电压。 例如，一个500KW PSM发射机具有32组875V的低压整流器。 在载波状态下，16组低压整流器提供14KV的串联电压，在100%幅度调制峰值的时刻，32组低压整流器提供28KV的串联电压，在100

2、%幅度调制谷的时刻，所有低压整流器都提供0V的电压，而不是串联的。 在该载波状态下，由一个发射机确定串联叠加的电压源的数量、由经过A/D转换的数字信号控制固定直流电压。 因此，人为调整该固定直流电压使得能够改变载波状态串联叠加的电压源的数量。 在调制状态下，音频调制信号叠加在上述的固定直流信号上，经过A/D转换成为控制信号，对应于音频，在不同的定时叠加不同数量的直流电压源，分别被赋予不同的直流电压。 因此，串联叠加的电压具有直流电压分量、变化分量的包络线是与调制信号的变化规则相同的步进波。 阶梯波经过低通滤波后，提供与高频调制电平所需的直流板压对应的调制电压，最后进行通常的板极振幅调制。 另外

3、，将步进电压波形与PSM发送器与高压主整流电源或幅度调制器相组合，并且用于提供步进电压的设备被称为PSM调制器，步进电压的直流分量将变换为高频载波功率，而语音分量将变换为高频边带功率。 因此，载波功率和边带功率都来自PSM调制器。 二、基本原理，PSM发射器构成原理图，PSM开关放大器由n个独立的电压源(例如，N=32 )组成，并在高频的最后一级(经调制级)供应载波电压和调制电压。 在载波状态下，当半数的电压源N/2=16以串联形式导通，存在输出Ea=EaT=14KV的调制信号时，PSM开关放大器的输出电压的变化范围为0-28 KV，PSM开关放大器的原理图，PSM开关放大器的原理图， 由32

4、个电子开关控制经由整流和滤波获得的32个独立电压源的接通和关断，并且电子开关的接通和音频信号由A/D转换部和逻辑电路控制。 各电压源的电位浮置，串联叠加的多个PSM开关放大器处于高电位。 低电位控制信号通过光电转换，以便将PSM导通的高电位和低电位控制电信号相互隔离。 各电压源的电压为US (也称为级电压或级电压)，由于在t=T0时全部开关断开，所以空转二极管FD链的输出端a对地的电压相当于100%振幅调制的谷点)。 当t=T1时，仅一级PSM开关导通(在这可以是n个PSM开关的任何一个)，而在此级产生的电流通过PSM开关级的其它未导通的二极管FD而流向负载。 此外，在t=T2的情况下，如果进

5、一步接通一级PSM开关(可以是除接通的PSM开关之外的N-1个PSM开关)，则输出端子电压变为2US，并且输出端子电压每当接通一级PSM开关时，输出端子电压上升一级。 所有n个PSM开关导通时，输出端的电压为NUS，相当于100%振幅调制的峰值点(等于载波状态电压的2倍)。 而且，调制度与PSM开关放大器的输出电压之间的关系在于，在要求接通等级时，PSM开关的接通和关断原理为未接通且选择关断时间最长的等级，以便均衡每一PSM开关电平的负担并且增加部件的寿命需要关闭1段时，选择开启且开启时间最长的1段。 这个原则可以用逻辑电路来保证。 无论是载波状态还是调制状态，n级的PSM开关级都以开关频率f

6、c循环地接通断开。例如N=32，在载波状态下使16个PSM开关电平导通，先使116号导通，则每隔1/fc的时间使2-17号、3-18号、16-31号，任一级的PSM开关从此次的导通到截止，下次的导通对于调制，以调制频率为f的正弦信号、m=100%振幅调制的一个周期为例，在调制信号的正中间，在接通了第1-16号PSM开关的基础上(在该时刻相当于载波点)，前后17、18、31再次接通，然后，1、2、3、 在任何调制幅度m的情况下，开关管理器的主要操作可在前后关断第16个PSM开关(此时对应于载波点)且在调制信号的负半周前后关断第17、18、31和32个PSM开关(此时对应于100%幅度调制谷点)

7、因为考虑粗细的幅度调制同时存在，所以开关管理器的主要操作频率为f=fc /32 mF，其随着幅度调制信号的频率和幅度而变化。 另一方面，步进电压的补偿、PSM开关级输出的步进电压一般被称为粗调电压，与理想的调制电压不同，包含大的非线性失真。 可以利用低通滤波器去除主要的阶跃莫尔条纹，但是对于低音高振幅、中音低振幅和高音极低振幅，因为阶跃莫尔条纹的主要频率分量处于低通滤波器的通带内，所以无法去除，从而产生调制信号失真。 并且，为了使经由低通滤波器获得的调制电压接近理想，减小失真，阶跃电压根据PDM的原理进行微调。 使用PDM原理对步进电压进行微调，而PDM补偿脉冲的宽度等于步进电压US，而补偿脉

8、冲的宽度根据调制信号的变化规律而调制，即，PDM脉冲宽度与理想调制电压和粗调制步进电压的电压差成比例。 在注意中，这些补偿脉冲仍然出现于上述32个开关电平。 通常，PDM补偿脉冲的重复频率(或开关频率) fc为30-40KHz，其谐波可由所述PSM开关级输出端子的低通滤波器滤波。 四、PSM开关级电路、PSM开关级电路原理图、电源开关刚接通后，由变压器二次电路内的延迟继电器控制的两个开关S10处于断开状态，限流电阻R2与变压器二次中的两相电路串联连接，启动电流不会过大哦经过一定的延迟后，S10导通，电阻R2短路，成为正常的供电状态。 三相全波整流器的输出电压通过由LC构成的电源滤波器进行滤波。

9、 当发送机关机时，电容器c的积蓄通过电阻器r和另一关机时接通的开关S10来构成接地端子和电路并且进行放电。 另一级PSM开关级的整流电压是否涉及总输出电压的叠加，其通过控制那一级的GTO (可断开的晶闸管或可断开的晶闸管)来实现。 用于控制GTO的导通/关断的信号首先由场效应晶体管(FET )放大。 在FET放大级原理图中，当输入FET为高电平的“1”的控制信号时，FET将15V的电压输出至GTO的栅极以导通GTO，因此开关级输出级电压US。 当输入FET为低电平的“0”的控制信号时，FET将-15V的电压输出至GTO的栅极，使GTO截止，开关电平不输出级电压(或输出电压为0V )。 如果某一

10、级PSM开关的GTO接通，则该级的FD反向偏置而断开。 如果发射机的PSM开关放大器共享n个级(载波状态为N/2级接通)，否则破坏n个级，这将仅影响可实现正峰值的失真的调制度。 在这种情况下，没有容许失真的调制度m可以用下面的公式校正： m，=(n-n)-n/。关闭GTO后，负载电流以D1对C1进行充电，电容两端的电压不能急剧变化，因此duc/dt在安全范围内，保护GTO GTO开通后，C1的储存被R1和GTO放电，储存在R1上被消耗。 5、如果发射机的载波功率为PC，高频调制级的板效率为a，板电路效率为k，调制幅度为m，则PSM调制器提供的功率PM为PM=PC(1 m2 /2 )/ak，n级PSM开关的输出电压完全平衡然而，实际上n类PSM开关的输出电压不能完全平衡(主要原因是变压器的许多次级线圈的漏电感不相等)，在载波状态下输出电压中包含开关频率的分频分量，有可能不能在低通滤波器的