广播电视发送技术 脉宽调制发射机.ppt

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1、第四节脉宽调制发射机中国传媒大学信息工程学院一、概述乙类板极调幅发射机的主要缺点是设备庞大，需要功率大、体积大、重量大的调幅变压器和调幅阻流圈，失真来源多，整机效率不高（主要是调制系统不高）。脉宽调制（PurseDutationModulation—PDM）发射机是为克服乙类板调板调机的缺点而开发的新的调制方式，从20世纪70年代起在世界范围内得到广泛应用。随着技术的不断发展，有不少脉宽调制发射机已被改造为脉冲阶梯调制（PSM）发射机，现在还在使用的脉宽调制发射机的数量越来越少。脉宽调制发射机信号处理的基本过程是：将低电平的

2、音频调制信号通过脉宽调制器，变为重复频率为超音频的调宽脉冲序列，经过工作于开关状态的开关放大器（有高的效率）放大到所需的电平，再利用一个低通滤波器（又称解调器）把调宽脉冲序列还原为高电平的音频电压，用该幅度足够大的音频电压，最后对高频末级进行如常的板极调幅。严格来说，脉宽调制发射机仍然属于板极调幅，它的高频系统与传统的板调发射机是相同的，不同的仅是产生高电平的音频信号的方法不是逐级电压放大与功率放大，而是逐级对调宽脉冲进行开关放大，因而有较高的效率。脉宽调制发射机的一些特点，为一些新技术（例如浮动载波调幅、高效率单边带及梯调等

3、）的应用创造了条件。二、调宽脉冲的产生脉宽调制发射机原理方块图脉宽调制（脉持头）器原理方块图载波状态下，脉宽调制器输出超音频等幅等宽的脉冲序列；在调制状态下，它输出超音频等幅调宽的脉冲序列。1、载波状态超音频正弦波发生器产生的信号，经处理变为三角波送入比较器，在载波状态三角波与送入比较器的一个大小适当的固定直流电压进行比较，比较器输出的是等幅等宽的脉冲序列，脉冲持续期与脉冲重复周期之比称为占空比或占空因数k，此时的k=KT=0.5。该脉冲系列经过开关放大器放大，再经低通滤波器滤波（即脉冲解调器解调），得到高电平的直流电压，与该

4、电压相对应，高频末级功率放大器电子管的板极相当于有一个板极电压EaT。与此相应，末级高频功率放大器输出等幅的高频振荡。等宽脉冲序列2、调制状态在调制状态下，超音频三角波与送入比较器的（固定直流电压+音频调制信号）进行比较，比较器输出的是等幅调宽的脉冲序列，占空因数k随着调制信号的变化规律而变化。以正弦调制信号、m=100%为例，在调制信号的正半周，所有脉冲的占空因数k都大于KT，对应正弦调制信号的峰点，k=Kmax=1；在调制信号的负半周，所有脉冲的占空因数K都小于KT，对应正弦调制信号的谷点，k=Kmin=0；在调制信号一

5、个周期中，平均占空因数k平=KT。调宽脉冲序列在调制状态，被放大的调宽脉冲，经低通滤波器解调后，得到含有直流成分的音频电压，使高末级得到直流电压EaT和音频电压uΩ(t)=UΩcosΩt的板压，进行如常的板极调幅。如调制信号为余弦信号，脉宽调制器输出的调宽脉冲的瞬时占空因数k可用下式表示：k=KT(1+m·cosΩt)（4-1）m是调幅度，m=UΩ/EaT为了达到要求的载波电平和相应的边带功率，无论是载波状态还是调制状态，脉宽调制器输出的等宽或调宽脉冲序列，都必须放大到指定的电平，即等于等宽脉冲序列中的直流成分恰好使高频末级板

6、极输出要求的载波电压，等于调宽脉冲序列之中的音频分量，恰好能使被调级获得100%调幅。三、脉宽调制发射机的分类在全世界范围内得到应用的PDM发射机，按照调制级与被调级联接方式的不同，可分为两大类。第一类：串馈PDM发射机特点:调制级与被调级直接耦合，串联工作；要求高压整流器输出的直流电压，等于调制级与被调级要求的直流高压之和，即等于普通板调时直流高压的2倍或比2倍稍多一些。串馈PDM发射机在全世界范围内得到广泛应用。串馈PDM发射机根据调制级接地还是被调级接地，分为：（1）盖茨（gates）电路,调制级接地,多用于中波发射机

7、中；（2）潘太尔（PANTEL—PDMAnodeModulationSystemTelefunken）电路,被调级接地,多用于短波发射机中。第二类：并馈PDM发射机特点:调制级与被调级并联工作，要求高压整流器输出的直流电压，与普通板调时相同。四、调宽脉冲波频谱分析与解调器设计要求1、调宽脉冲波频谱分析令载波状态的占空因数为KT，脉冲为矩形波，重复周期为T，重复频率为1/T=fc，则载波状态的脉冲宽度为KTT。为简单起见，令调制信号为uΩ(t)=cosΩt，则双沿调制时的矩形调宽脉冲波可写为下面的形式：u(t)=KTT（1

8、+cosΩt）+·sin(mπKT)cosmωct+·sin(mπKT+nπ/2)cos(mωct+nΩt)(4-2)式中为脉宽调制系数，m和n是整数，j0和jn分别为第一类0阶和n阶贝塞尔函数。由式（4-2）可以看出：(1)频谱中含有直流分量KTT；(2)不失真的调制