数字发射机A/D（模数）转换技术研究

摘要：我们知道数字调幅（DAM）中波发射机里包含有A/D(模数)转换电路，其主要功能是实现时间上连续模拟信号向时间上离散数字信号的转换。经过A/D转换以后的数字信号就可以进行调制编码，从而实现对射频功放的控制，同时使“数字幅度调制”形成。再经过D/A（数模）转换实现数字信号向模拟信号的转换。该技术的应用，能够使数字调幅（DAM）中波发射机取得最佳音频效果。

关键词：数字调幅 中波发射机 A/D转换 D/A转换

中图分类号：TN83文献标识码：A文章编号：1007-9416(2012)07-0057-01

1、数字发射机A/D（数模）转换的原理

1.1 抽样分析

控制模拟信号的输入可以利用电子开关、控制开关来实现，从而得到采样后的输出信号。如果发现抽样脉冲存在则电子开关处于接通状态，这时的输出信号采样后作为模拟信号输入；如果发现没有抽样脉冲存在则电子开关处于断开状态，这时的输出信号采样后为“0”。因此，其采样输出信号是幅度连续、时间离散的脉冲信号。结合抽样定理可知，如果FP＞2Fωmax（FP代表抽样频率；FΩ代表模拟信号最高频率），由于抽样后的各周期频谱无重叠现象产生，所以原信号不存在失真现象，如果FP＝2Fωmax时，则为最低抽样频率情况。其需要满足条件如下：

FP≥2Fωmax该式就是抽样定理。据此我们知道，FP代表带限信号，FΩ代表最高频率，其最高频率ωΩ=2πFΩ，也就是说，如果|ω|＞ωΩ，则F (jω)=0。如果|ω|<ωΩ，则F(jω)为有限值。如果ω<2ωΩ，则原连续信号频谱周期重复后，可能使各频移频谱发生重叠，这时不能通过抽样信号实现对原连续信号的恢复，该现象叫做“频率混叠”。如果想避免频率混叠发生，必须满足FP≥2Fωmax这一条件。相反低通滤波器在UΩ信号还原过程中即会出现失真现象。

1.2 量化和编码分析

通过抽样获取的离散脉冲信号仍是模拟形式，尚未离散，不能使用数码表示出来。此时幅度值需要舍零取整，即量化的过程。其量化单位的表示符号为“Δ”。其与数字信号最低有效位（LSB）中的“1”数量相同。数值量化后通过二进制代码表示出来，完成编码过程。通常A/D（数模）转换包括直接转换以及间接转换两种情况，具体可通过多种方法实现。本文的数字发射机应用的是由美国制造28脚A/D转换器（型号1671JQ），作为12位高速A/D转换器的一种，其能够在800ns以内实现转换，并且拥有高达1.2MHz以上的数据采集频率，同类产品中拥有较高性价比。

1.3 D/A转换器

指数字量向模拟信号的转换工具。一般也分为直接和间接D/A转换两种，相比A/D转换器而言，其电路结构非常简单。本文应用的D/A转换器芯片是DACO808LCN、AD565AJD两种类型。其实，通过发射功放、功率合成器和带通滤波器也能够实现数字音频信号向模拟调幅波信号的转换。

2、数字发射机A/D（数模）转换电路

这里使用的发射机（DM10），A/D（数模）转换电路的组成包括：N28（模拟输入电路）、N1（转换器）、N3、N4（数据锁存器）等，功能是实现模拟信号向数字信号的转变。模拟信号通过模拟输入板（A35）出来时，包括音频信号（负极性）和直流信号两类，其中直流负责打开部分功放模块，此时发射机会有载波功率电平发出，而音频振幅值则实现对射频输出电压瞬时值的调制功能。

2.1 A/D转换器的功能

电路组成包括：N1、N3、N4以及K1、K3（线性延时器）。功能是实现正极性模拟信号（0～5V）向12bit二进制代码的转换，同时实现锁存功能。

这里电路N1采用AD1671芯片实现模拟信号向数字信号的转换。其转换时间在800ns以内，而数据采集频率达到1.2MHz以上，通常模拟输入电压位于0～5V之间，而采样脉冲一般在20～50ns之间。也就是说其输出数字量位于“0000 0000 0000”和“1111 1111 1111”之间。通过调整R7（电位器）可以对AIN2端输入直流电位进行控制，从而使发射机射频调幅度达到理想状态。A/D（数模）转换启动（ENCODE）时，通常模拟信号输入由N1的23脚进行，而采样脉冲输入通过N1的17脚进行，转换数据输出通过2-13脚进行，其中2脚和13脚分别代表最低有效位（LSB）和最高有效位（MSB）。DAV信号输出端在16脚，其为负脉冲信号，通过16脚时代表完成一个A/D转换周期，输出线数据（12根）为有效数据。DAV的负脉冲传送给线性延时器K1时需要延迟150ns，之后输出三路脉冲，分别送往转换检测电路，以实现对A/D转换是否正确的监测；以及线性延时器K3延时60ns后，将数据写入外部锁存器N3和N4；还有调制编码板读取数据。

2.2 数据锁存器

这里的数据锁存器N3、N4为8D触发器，其拥有公共时钟以及复位功能，主要对A/D转换的数字信号进行锁存。其中12bit数字信号在N3、N4的D输入端，而线性延时器K3（60ns延时）DAV负脉冲位于时钟端，如果负脉冲处于上升沿或者结束期，则能够触发N3、N4工作，执行写入N1数据操作，而N3、N4输出端就是A/D转换后的数字信息。再经过缓冲后输送给调制编码板中，同时完成开/关功放模块的功能。

3、使用体验及注意事宜

我们应用数字发射机使数模转换得以实现，改变了过去调幅广播低功率、易失真的缺点，能够使高频大功率信号整机进行输出，并且由模数转换后的音频信号直接控制，实现了小音频信号调制高功率信号的目的。

通过A/D转换板可以知道，其对接地方式有特别规定，数字信号通过接地“A”表示，模拟信号通过接地“B”表示，而还原音频电路则通过接地“A-A”表示，对于射频取样电路则应用底板接地的办法，其都有专用接地点。需要注意各接地线不能形成环路而造成互相干扰问题，尤其是远离检测装置以防止错误检测发生。

参考文献

[1]李占松.数字发射机中的模数转换技术[J].科技传播,2009年03期.

[2]郭红飞.数字调幅中波发射机模数转换器电源故障处理[J].西部广播电视,2005年08期.