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摘 要： 数字调频激励器是微波电台广播发射系统的重要部件，在总结阐释相关工作原理的基础上，针对数字调频激励器锁相电路系统的维护进行初步探讨。
关键词： 数字调频激励器；锁相电路；微波电台；维护
中图分类号：TN931 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0410130-01
数字调频激励器是相对模拟调频激励器而言的，其采用数字信号处理和直接数字频率合成技术对数字音频进行处理，在失真和信噪比等方面性能普遍优于模拟激励器，实现方法简单，可以精确控制输出信号的相位、频度和幅度，广泛应用于微波电台调频广播发射系统中。本文对数字调频激励器锁相电路维护的探讨，对研究与科学应用数字调频激励器具有重要的理论与现实意义
1 数字调频激励器概述
数字调频激励器决定着调频微波电台广播发射机的性能优劣，它还承担着调频发射机故障警报与处理的责任，即监控调频激励器及发射机整机，保证调频发射机的正常运行。数字调频激励器采用模块化结构，主要包括调频调制器、音频处理模块、激励器功放、电源模块和监控模块几部分。数字调频激励器对输入音频及其附加信道信号进行处理来合成基带信号，然后将基带信号调制到VHF波段载波上，经激励器功放放大输出，实现人性化、智能化的微波信号发射。
2 数字调频激励器各模块功能与原理
2.1 音频处理模块
音频处理模块主要功能是完成立体声的编码。具备国际先进技术的数字调频激励器音频处理模块，均提供了MONO/STERE
O/MPX信号及其附加信道信号的输入接口。数字激励器厂商在产品设计开发过程中也提供了多种可选的数字音频接口，以支持AES/EBU、S/PDIF等不同数字式输入。
2.1.1 音频的预处理
音频的预处理主要是调整音频输入信号的幅度，包括可控音频衰减器的衰减量设置、输入阻抗选择等。可控音频衰减器可以使在一定电平范围内对音频信号设置标称值，也称为标称电平。一般情况下，标称电平输入时，输出的基带信号对载波的调制频偏为75kHz。
2.1.2 预加重处理
预加重处理主要是在模拟开关控制预加重常数选择过程中，为数字调频激励器提供0、50μs、75μs等常数。
2.1.3 立体声编码器与限幅器
立体声编码主要是利用软开关方式对左右路信号进行处理，然后与19kHz导频混合。编码后的信号，包括左右路信号、抑制副载波调幅后左右路信号差和导频音。软开关方式与矩阵式、硬开关等编码方式相比，具有分离度高和失真小等特点。限幅器是当音频输入信号大大超过标称电平时，调整输出复合基带信号的幅度，保证总调制频偏不至于过大。
2.2 调频调制器
2.2.1 电平调理和VCO
电平调理主要是调整音频处理模块送入合成基带信号的幅度，使在标称音频输入时，保证基带信号总调制度为100%，即达到75kHz频偏。VCO主要是直接调频变容二极管，以产生系统所需要的振荡信号。
2.2.2 锁相频率合成器
锁相频率合成器，包括鉴相器、分频器等。VCO振荡频率经过分频后与基准频率进行比较，将输出差拍电压送入到环路滤波器中，锁定状态下鉴相器输出直流信号，同时给出锁定指示。
2.2.3 环路滤波器与捕捉带控制
调频调制器在滤除鉴相器输出差拍信号中的和频成分、高频干扰后，送入VCO中，使振荡频率向待锁定值逼近。捕捉带控制则是在锁定过程中，用来扩大捕捉带、加快锁定速度。锁定完成后，减小捕捉带，提高系统的抗干扰能力，以保持锁定状态的稳定。
2.2.4 输出放大级
输出放大级是对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。输出放大级仅在锁定状态下，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
激励器功放的主要功能是放大已调制载波，经过低通滤波器或者带通滤波器、定向耦合器后输出。推动级和末级对载波功率进行放大；对于末级功放管，其要求在丙类状态下工作。电源模块主要为数字调频激励器各模块进行供电，一般采用开关电源供电，对电源纹波和EMI等进行控制。针对不同国家、地区电网的参数不同，数字调频激励器电源电压及其工作频率容限范围的设计都比较宽。
3 数字调频激励器锁相电路的维护
数字调频激励器锁相电路系统，是一种典型的动态控制环路，通过载波取样-分频处理-控制三个阶段的处理，达到锁定振荡器工作频率的目的。在锁相电路日常维护过程中判断是否存在故障的依据是鉴相器的工作状态。笔者经过长期的实践总结了一些行之有效维护方法，以下分五个步骤阐述数字调频激励器锁相电路的维护。
1）接通电源启动数字调频激励器，检测锁相电路电源的工作电压是否正常。如果电压值与标称值之间存在出入，表示锁相电路故障由电源故障引起，然后将重点放在检修电源故障上。
2）如果锁相电路电源工作电压正常，则需检查编程开关的接触状况。笔者多年的实践，认为故障多由分频预置开关引发，主要原因是开关触点落有灰尘，加之调频发射机风扇的震动，引发接触不良，导致程序分频器工作异常。可以在对开关进行清洗后，对预置开关加装防尘罩，以避免故障的再次发生。
3）如果预置开关工作良好，则需要检查鉴相器输入端的比较信号是否异常，查看故障原因、确定可能的故障范围。一般基准晶振分频回路由晶振和分频两部分组成，元件数量相对较少，可以先检测这一部分。实践表明，该类故障多由基准晶振外接电容器变值引起，表现为电路间歇性失锁，经过调整可变电容器电容量后可以排除故障。
4）如果鉴相器基准频率工作正常，需要检测载频采样输入是否异常。该部分构件较多，维护工作量也要大一些。首先，检测固定分频器采样输入，如正常表示压控振荡器不存在问题，故障点可能由固定分频输出级或程序分频级导致，反之，则压控振荡级存在故障；依此方法类推，进行逐级排除。通常程序分频级存在故障的可能性较大，因为程序分频级的集成电路构成较多，可以采用测试集成电路引脚电阻的方法确定故障所在。
5）如果上述检测都无问题，可以进一步检测环路滤波电路和鉴相器。检查环路滤波电路目的是确认滤波电容漏电情况，鉴相器检查则可以通过更换集成电路的方法确定故障。
4 结束语
数字调频激励器锁相电路内部各部件相互依赖性较高，信息流控制处理更是复杂，要想准确找出故障所在，有一定的难度。为了较好地解决此类问题，本文所阐释的检修方法与思路对排除微波电台数字调频激励器锁相电路故障具有重要意义。
关键词： 数字调频激励器；锁相电路；微波电台；维护
中图分类号：TN931 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0410130-01
数字调频激励器是相对模拟调频激励器而言的，其采用数字信号处理和直接数字频率合成技术对数字音频进行处理，在失真和信噪比等方面性能普遍优于模拟激励器，实现方法简单，可以精确控制输出信号的相位、频度和幅度，广泛应用于微波电台调频广播发射系统中。本文对数字调频激励器锁相电路维护的探讨，对研究与科学应用数字调频激励器具有重要的理论与现实意义
1 数字调频激励器概述
数字调频激励器决定着调频微波电台广播发射机的性能优劣，它还承担着调频发射机故障警报与处理的责任，即监控调频激励器及发射机整机，保证调频发射机的正常运行。数字调频激励器采用模块化结构，主要包括调频调制器、音频处理模块、激励器功放、电源模块和监控模块几部分。数字调频激励器对输入音频及其附加信道信号进行处理来合成基带信号，然后将基带信号调制到VHF波段载波上，经激励器功放放大输出，实现人性化、智能化的微波信号发射。
2 数字调频激励器各模块功能与原理
2.1 音频处理模块
音频处理模块主要功能是完成立体声的编码。具备国际先进技术的数字调频激励器音频处理模块，均提供了MONO/STERE
O/MPX信号及其附加信道信号的输入接口。数字激励器厂商在产品设计开发过程中也提供了多种可选的数字音频接口，以支持AES/EBU、S/PDIF等不同数字式输入。
2.1.1 音频的预处理
音频的预处理主要是调整音频输入信号的幅度，包括可控音频衰减器的衰减量设置、输入阻抗选择等。可控音频衰减器可以使在一定电平范围内对音频信号设置标称值，也称为标称电平。一般情况下，标称电平输入时，输出的基带信号对载波的调制频偏为75kHz。
2.1.2 预加重处理
预加重处理主要是在模拟开关控制预加重常数选择过程中，为数字调频激励器提供0、50μs、75μs等常数。
2.1.3 立体声编码器与限幅器
立体声编码主要是利用软开关方式对左右路信号进行处理，然后与19kHz导频混合。编码后的信号，包括左右路信号、抑制副载波调幅后左右路信号差和导频音。软开关方式与矩阵式、硬开关等编码方式相比，具有分离度高和失真小等特点。限幅器是当音频输入信号大大超过标称电平时，调整输出复合基带信号的幅度，保证总调制频偏不至于过大。
2.2 调频调制器
2.2.1 电平调理和VCO
电平调理主要是调整音频处理模块送入合成基带信号的幅度，使在标称音频输入时，保证基带信号总调制度为100%，即达到75kHz频偏。VCO主要是直接调频变容二极管，以产生系统所需要的振荡信号。
2.2.2 锁相频率合成器
锁相频率合成器，包括鉴相器、分频器等。VCO振荡频率经过分频后与基准频率进行比较，将输出差拍电压送入到环路滤波器中，锁定状态下鉴相器输出直流信号，同时给出锁定指示。
2.2.3 环路滤波器与捕捉带控制
调频调制器在滤除鉴相器输出差拍信号中的和频成分、高频干扰后，送入VCO中，使振荡频率向待锁定值逼近。捕捉带控制则是在锁定过程中，用来扩大捕捉带、加快锁定速度。锁定完成后，减小捕捉带，提高系统的抗干扰能力，以保持锁定状态的稳定。
2.2.4 输出放大级
输出放大级是对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。输出放大级仅在锁定状态下，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
激励器功放的主要功能是放大已调制载波，经过低通滤波器或者带通滤波器、定向耦合器后输出。推动级和末级对载波功率进行放大；对于末级功放管，其要求在丙类状态下工作。电源模块主要为数字调频激励器各模块进行供电，一般采用开关电源供电，对电源纹波和EMI等进行控制。针对不同国家、地区电网的参数不同，数字调频激励器电源电压及其工作频率容限范围的设计都比较宽。
3 数字调频激励器锁相电路的维护
数字调频激励器锁相电路系统，是一种典型的动态控制环路，通过载波取样-分频处理-控制三个阶段的处理，达到锁定振荡器工作频率的目的。在锁相电路日常维护过程中判断是否存在故障的依据是鉴相器的工作状态。笔者经过长期的实践总结了一些行之有效维护方法，以下分五个步骤阐述数字调频激励器锁相电路的维护。
1）接通电源启动数字调频激励器，检测锁相电路电源的工作电压是否正常。如果电压值与标称值之间存在出入，表示锁相电路故障由电源故障引起，然后将重点放在检修电源故障上。
2）如果锁相电路电源工作电压正常，则需检查编程开关的接触状况。笔者多年的实践，认为故障多由分频预置开关引发，主要原因是开关触点落有灰尘，加之调频发射机风扇的震动，引发接触不良，导致程序分频器工作异常。可以在对开关进行清洗后，对预置开关加装防尘罩，以避免故障的再次发生。
3）如果预置开关工作良好，则需要检查鉴相器输入端的比较信号是否异常，查看故障原因、确定可能的故障范围。一般基准晶振分频回路由晶振和分频两部分组成，元件数量相对较少，可以先检测这一部分。实践表明，该类故障多由基准晶振外接电容器变值引起，表现为电路间歇性失锁，经过调整可变电容器电容量后可以排除故障。
4）如果鉴相器基准频率工作正常，需要检测载频采样输入是否异常。该部分构件较多，维护工作量也要大一些。首先，检测固定分频器采样输入，如正常表示压控振荡器不存在问题，故障点可能由固定分频输出级或程序分频级导致，反之，则压控振荡级存在故障；依此方法类推，进行逐级排除。通常程序分频级存在故障的可能性较大，因为程序分频级的集成电路构成较多，可以采用测试集成电路引脚电阻的方法确定故障所在。
5）如果上述检测都无问题，可以进一步检测环路滤波电路和鉴相器。检查环路滤波电路目的是确认滤波电容漏电情况，鉴相器检查则可以通过更换集成电路的方法确定故障。
4 结束语
数字调频激励器锁相电路内部各部件相互依赖性较高，信息流控制处理更是复杂，要想准确找出故障所在，有一定的难度。为了较好地解决此类问题，本文所阐释的检修方法与思路对排除微波电台数字调频激励器锁相电路故障具有重要意义。