浮动载波功能在DF500A型发射机上的应用及节能效果

曲瑞

（国家广播电视总局2024 台 黑龙江省佳木斯市 154000）

1 引言

在如今节能减排的大环境下，减少用电量节约能源已经成为各行各业的必然趋势，在发射台站的安全播出中，保证服务区收听效果以及三大指标达到甲级标准至关重要，发射机的大型真空器件在合理损耗范围内，使用浮动载波模式播音，可以降低电能消耗，节约电费开支，提高经济效益。浮动载波控制模式是载波电平随调幅度大小变化的控制方式，它相对于固定载波电平模式比较，可以大量节约电耗，所以新型发射机基本都具备浮动载波控制的功能，且使用浮动载波模式，不改变机器线路，不影响上位机的控制，设置简单，操作方便。

2 浮动载波的设置方法

DF500A 型发射机使用DMR2000 型大功率短波发射机数字调制器，浮动载波设置机械编码器C3 位于此调制器的综合算法板D5板，初始设置为{0}, {0}代表双边带调制模式，简称DSB 模式，{1-F}代表浮动载波模式，简称DCC 模式，参考公式10K*(-0.05)，其中K为机械编码器C3 所设置的值[1]。例如：机械编码器C3 当前值为1，则通过公式计算为0.89，代表此时载波电平相对双边带时的最低下降幅度，K=3 时为0.71，K=6 时为0.52，机械编码器值设定越大则载波电平的浮动幅度也越大，本文所有数据都是以DCC1/3/ 6 档下的测试结果为例。

3 浮动载波的工作原理

浮动载波功能的主要控制方式：当发射机调幅度较低时，载波功率向下浮动，损耗降低，随着调幅度增大，载波功率同步跟随增大，直到恢复正常载波功率范围。这样既保证了较大调幅度时正常载波和边带功率，不影响收听效果，又保证发射机在低调幅度时，减小了对收听不起作用的载波功率的浪费，从而达到了节约电能的目的[2]。如图1 所示，利用C3 编码器的位置切换，与其中一条通路连通，将直流+3.3 伏电压通过1KΩ 下拉电阻下拉电平后进入控制芯片EPM3256AQC208-7，实现控制芯片的载波浮动的模式选择。

4 浮动载波测试环境的搭建

测试环境搭建共使用到ATS-1 音频分析仪、FMAB 调制分析仪、调幅度仪，双通道模拟示波器。首先断开9400 音频处理器至PSM调制器的音频电缆，使ATS-1 音频输出口（OUTPUTS）与PSM 调制器的音频输入相连接，利用ATS-1 为发射机提供单音频信号。射频信号采样线分别接入FMAB,、调幅度仪、示波器，FMAB 使用时需要加装50Ω 衰减器，确保测试电压符合仪器正常工作范围，起到保护仪器作用，利用 FMAB 测试发射机的三大指标，利用调幅度仪观察调幅度，利用示波器测量载波电压、载波幅度、调幅度，详情如图2 所示。

5 浮动载波的各项特性测量

5.1 测量方法步骤

（1）确认机械编码在0db，以载波功率450kW 为例，发射机未加音频信号，用示波器测量载波电压。

图1：浮动载波通路示意图

图2：测试环境平面图

图3：浮动载波特性图

表1

表2：三大指标测试表

表3：发射机设备运行表值

（2）将旋钮依次转动至1、3、6 档，测量相应的载波幅度。

（3）确认旋钮在0db，载波功率450kW,加1kHz 正弦波信号至10%调幅度，用示波器测量载波电压。

（4）保持音频信号电压不变，将旋钮依次转动至1、3、6 档，用示波器依次测量相应载波幅度和调幅度。

（5）按照步骤3 和4，依次测量调幅度20%-100%时不同DCC 衰减量对应的载波幅度和调幅度。

5.2 测试项目说明及数据

如图3 所示。

图5

图6

（1）调幅度 m=(max-Vmin/ Vmax+Vmin)*100%。

（2）音频电压为ATS-1 调整调幅度大小时对应的电压值。

（3）Vmax ，Vmin 为包络波的最大峰值与最小峰值。

（4）载波幅度VPP= Vmax+Vmin/2。

（5）表1 为测试数据。

（6）图4 →图7 为图3 的CCM 曲线，横坐标为调幅度（音频电压），纵坐标为载波幅度（Vpp）

图7

5.3 测试结论

（1）通过测试数据来看，机械编码器值设定越大则载波电平的浮动幅度也越大。

（2）DSB 模式调幅度10%-80%时，DCC1、3、6 档相对于DSB 模式调幅度大幅升高，DSB 调幅度90%- 100%时，DCC1、3、6 档相对于DSB 模式调幅度基本上没有变化。

6 DSB与DCC模式下三大指标的测试

6.1 测试方法

A03 机开机f：11985kHz，利用搭建好的测试平台分别测试了三大指标。

6.2 测试数据

如表2 所示。

6.3 测试结论

通过表2 数据可以发现，DCC 三种模式下谐波失真与频率响应完全可以达到甲级标准，而DCC6 档下的杂音电平没有达到甲级标准，由此可见在模式选择时可优先选择DCC1/3 档。

7 浮动载波的节能效果

7.1 测试方法

在A03 机上利用搭建好的测试平台开机测试11985kHz，107#254°，载波功率升至450kW，在m=0.5 时依次切换DCC1/3/6 档，记录发射机表值，m=0.6、0.7、0.8 时以此类推，由于播音中的语言类节目平均调幅度在70%左右，所以只记录了m＞0.5 时的表值情况。

7.2 测试数据

如表3 所示。

7.3 节能效果举例计算

例如在m=0.7 时节能效果的计算， DSB 模式：P 平均=P 载+P 边=460+112.7=527.7kW 。DCC3 档 模 式：P 平 均=P 载+P 边=281+68.8=349.8kW，即DCC3 模式相对于DSB 模式下节约了527.7-349.8=222.9kW，由于每度用电量等于1kW/小时，工业用电1 元左右，即在m=0.7 时每小时每台500kW 发射机节约222.9 度电，节约222.9 元钱。

8 结语

在短波发射机中DF500A 型500kW 发射机属于大功率发射机，消耗的电量较大，使用浮动载波模式可以节省可观的能源，在实际测试中，浮动载波模式下发射机工作状态稳定，调幅度大幅增加，大型真空器件工作温度相比较DSB 模式下较低，由此可见因此浮动载波功能在DF500A 型500kW 短波发射机上具有很强的实用性和应用意义。