一种海事中频发射机射频激励器

技术领域

本发明属于发射机射频激励领域，具体涉及一种海事中频发射机射频激励器。

背景技术

发射机的主要任务是实现通过有用的低频信号来对高频载波信号的调制，将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。发射机广泛应用于电视，广播，雷达等各种民用、军用设备。主要可分为调频发射机，调幅发射机，光发射机等多种类型。射频信号激励器是发射机中最为关键的模块和环节，是整部发射机的“心脏”。

调频广播发射机主要用于将调频广播电台的语音和音乐节目以无线方式发射出去。调频发射机首先将音频信号和高频载波调制为调频波，使高频载波的频率随音频信号发生变化，再对所产生的高频信号进行放大，激励，功放和一系列的阻抗匹配，使信号输出到天线，发送出去的装置。高频信号的产生有频率合成，PLL等方式。我国的商业调频广播的频率范围为88MHz～108MHz，校园为76MHz～87MHz，西方国家为70MHz～90MHz。

调幅发射机实现调制所占的频带窄，并且与之对应的调幅接收设备简单，所以调幅发射机广泛地应用于广播发射。所谓调幅，就是指使振幅随调制信号的变化而变化，严格的讲，就是指载波振幅与调制信号的大小成线性关系，而它的频率和相位不变。振幅调制分为4种方式：AM(普通调幅)、DSB(抑制载波双边带调幅)、SSB(单边带调幅)、VSB(残留边带调幅)。

由于调频发射机采用的甲乙类功放管的效率很低，而想要实现有效的广播传播，必须要在接收端建立有效的场强；如果选择使用丁类放大器，则每个功放模块的输出会出现功率变化与激励幅度变化不对应的情况。这样，则末级功放就无法实现无失真地放大输出。

由于先前所使用的中波的调制方式也只能产生双边带的调制信号，这对相对狭小的长波频率资源是很大的浪费，且在MCW(SSB单边带调制)方式下的丁类放大模式的功放模块是无法实现无失真放大的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种海事中频发射机射频激励器，能耗利用率能够得到显著提高，且热损耗也明显降低。

为了达到上述目的，本发明包括射频频率合成器、调制信号控制电路、FSK混频器和相位调制器；

射频频率合成器用于生成不同发射频率的射频信号，对应发送至调制信号控制电路和FSK混频器；

调制信号控制电路用于根据发射方式和输出功率对射频信号进行调制，发送到相位调制器；

FSK混频器用于将收到的射频信号与FSK信号进行混频，生成发射频率的FSK信号，发送至相位调制器；

相位调制器用于调整接收到的信号的相位，并发送至功率放大器。

射频频率合成器包括标准振荡器、固定分频器、鉴相器、可变分频器、低通滤波器和压控振荡器；

标准振荡器用于给固定分频器提供固定振荡频率；

固定分频器用于将接收到的振荡频率分为参考频率，参考频率再分别经过两个分频器，产生对应的参考频率，发送至调制信号控制电路；

鉴相器用于比较可变分频器和固定分频器发送的信号的相位，并生成误差信号发送至低通滤波器；

低通滤波器用于对收到信号进行滤波，并将滤波后的信号发送至压控振荡器；

压控振荡器用于消除信号的相位误差，作为FSK混频器的载波信号。

FSK混频器包括视频移相网络、低通滤波器、音频移相网络和两个双平衡调制器；

射频移相网络用于接收FSK信号的载波信号，并进行移相，将移相后的信号发送至对应的双平衡调制器；

低通滤波器用于接收AF相移网络信号，滤波后并发送到音频移相网络；

音频移相网络用于对接收到的信号进行移相，将移相后的信号发送至对应的双平衡调制器；

两个双平衡调制器用于对接收到的信号进行调制。

相位调制器采用PTAM方法进行调制。

相位调制器包括射频信号选择电路、输出功率校正电路、低通滤波器、脉冲相位调制电路和调制停止电路；

射频信号选择电路用于选择由射频发生器给出的两种载波信号其中之一；

输出功率校正电路用于校正由给功放提供直流供电电压的波动所引起的输出功率变化；

低通滤波器用于对收到的信号进行滤波；

脉冲相位调制电路用于对收到的信号进行脉冲调制。

调制停止电路用于当射频发生器的PLL未锁定，按键信号为空，或射频载波信号不连续时，调制停止电路就切断输出驱动，停止功率放大器电路的工作。

脉冲相位调制电路用于根据两路已调制的调相信号，经过末级功放放大后再进行合成，得到已调制射频信号。

脉冲相位调制电路输出的两相载波信号振幅相同，而相位彼此相差180度。

与现有技术相比，本发明的发射机激励器的调制方式采用PTAM(相位幅度调制)系统来实现。该方法在开关模式下处理传送的射频信号，并且对于后面的功放模块，在该模式下，采用D类放大器能够实现振幅放大的功能。因此，能耗利用率能够得到显著提高，且热损耗也明显降低。输出匹配部分由预置系统的可变电感线圈和固定电容组成，对负载阻抗进行谐波抑制和匹配。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明中频率合成器的电路原理框图；

图3为本发明中相位模式SSB调制电路原理框图；

图4为本发明中PTAM电路原理图；

图5为本发明中信号控制电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1，本发明包括射频频率合成器、调制信号控制电路、FSK混频器和相位调制器；

射频频率合成器用于生成不同发射频率的射频信号，对应发送至调制信号控制电路和FSK混频器；

调制信号控制电路用于根据发射方式和输出功率对射频信号进行调制，发送到相位调制器；

FSK混频器用于将收到的射频信号与FSK信号进行混频，生成发射频率的FSK信号，发送至相位调制器；

相位调制器用于调整接收到的信号的相位，并发送至功率放大器。

本发明由在音频频带中输入键信号或FS信号来获得的发射频率作为载波的射频输出单元。激励器单元设计在405-535K赫兹的范围内可预设到6个频率。能够给出CW(A1A)，MCW DSB(A2A)，MCW SSB(H2A)和FSK(F1B)等四种发射模式供选择，这四种模式可以通过从外部给定一个mark/space的联络信号，或通过给定一个在音频频带内的FS信号(1700Hz±85Hz)来操作。

实施例：

本发明所的激励器整体电路原理图如图1所示。该电路产生在405khz-535khz频带范围内的任意频率CW-，MCW-，或FSK调制射频信号。具体的，它包括了一个射频发生器，用于产生指定发射频率的射频信号并生成FS调制频率；以及一个调制器，用于产生调制信号和实现PTAM方法调制。

参见图2，射频发生器包括频率合成器电路，其生成发射频率的射频信号；以及FSK混频器电路，其将1700Hz±85Hz的FSK信号和合成器输出混频，生成发射频率的FSK信号。频率合成器电路是由参考信号产生FR电路和锁相环PLL电路组成。

PLL电路是一个反馈回路系统，由鉴相器PD，低通滤波器LPF，压控振荡器VCO和可变分频器VFD组成。鉴相器PD将可变分频器VFD的频率fv的相位即由压控振荡器VCO输出频率除以N所得与参考频率fr的相位相比较。如果有相位误差，该误差信号通过低通滤波器送给压控振荡器的输出控制，低通滤波器的输出信号控制压控振荡器VOC从而消除错误。从压控振荡器VCO而来的频率精度一直保持在一个与参考频率相当的值，压控振荡器VCO的频率等于FR乘以N。因此，输出频率可通过在各步骤中改变N来获得不同值。固定频率分频器对从标准振荡器得到的频率进行分频，从而获得参考频率。OSC1是标准振荡器。它是一个具有10MHz振荡频率的晶体振荡器。此OSC1输出通过缓冲器提供给PLL-2001。PLL-2001有内置的固定分频器，鉴相器和可变分频器。在PLL-2001内部把l0MHZ频率除以625产生16kHz参考频率。

PLL-2001的固定频率分母和可变频率分母N从外部提供串行信号设置。每个发射模式的可变频率分母选择如下：

CW，MCW DSB(双边带) N＝4050-5350

MCW SSB(单边带) N＝4054-5354

FSK N＝4033-5333

压控振荡器VCO输出送到PLL-2001，分频以产生fv。鉴相器比较频率fv和频率fr的相位，误差信号提供到低通滤波器LPF。低通滤波器LPF消除误差输出的高次谐波，维持PLL的稳定。

当PLL未锁定时由压控振荡器VCO电路向外部给出控制信号。压控振荡器VCO频率的变化受从-10v到-1v变化的电压控制，从64MHz变到72MHz，再从72MH变z到86MHz。

压控振荡器VCO的输出信号除以40作为RF信号，它用来作为FSK信号的载波信号。除以160作为RF SIG1，作为从CW到MCW的载波频率信号。

FSK混频器电路由1700±85HZ FSK信号的带通滤波器和执行混合射频信号的混频器电路组成。

对于混频，SSB调制是利用AF的FSK信号作为调制信号。将FSK信号和载波信号之和的USB分量作为射频FSK信号来检索。

相位法用于SSB调制。这种方法不需要多余的边带滤波器。

图3是在相位法下的SSB调制图表。AF(音频)相移网络(PSN)有两个输出。他们在相位上相差90度，与此类似的射频PSN也有两个输出，他们的相位也相差90度。这些AF和射频PSN的输出信号是由两对双平衡混频器DBM进行调制。两个双平衡混频器DBM的输出信号是带有USB和LSB组分量的被抑制载波双平衡混频器DSB信号。两个双平衡混频器DBM的输出的USB上边带分量具有相同的相位，而LSB分量具有倒相。来自两个双平衡混频器DBM的输出信号相加会抵消LSB下边带，并产生仅具有USB上边带分量的SSB信号。

BPF滤波器在外部给定的AF FSK信号中删除不需要的分量。BPF包括有源滤波器和开关电容滤波器。

由合成器输出的射频信号比频率(ft-1.7)高四倍，该频率又比传输频率ft低1.7kHz.

USB信号经低通滤波器后被整形为方波，作为射频SIG2信号送到调制器。

FSK信号检测电路检测FSK信号电平的降低并停止调制。

调制器由调制电路构成，实现PTAM方法相位调制，而调制信号控制电路根据发射方式和输出功率控制信号调制。

调制电路由射频信号选择器电路，输出功率校正电路，低通滤波器，脉冲相位调制电路和调制停止电路组成。

射频信号选择电路选择由射频发生器给出的两种载波信号其中之一。这两个载波信号是CW/MCW的载波RF SIG1和用于FSK的载波RF SIG2。他们都是方波。根据ENBL FSK信号作为控制信号进行选择。

输出功率校正电路校正由给功放提供直流供电电压的波动所引起的输出功率变化。

EPA SIG信号是通过除以电源电压EPA产生的。当EPA＝250v时，EPA SIG约为直流6.8V。该电压变化量控制在直流下限+6V和上限+9V的范围内。

射频频率载波信号的方波振幅是正比于EPA变化的。在下一级脉冲相位调制过程中，这种变化转化为调制因子的变化，并对EPA变化引起的输出功率变化进行相应的校正。

LPF消除载波信号方波中的高次谐波，将其整形为一个正弦波。

脉冲相位调制电路框图如图4所示。采用PTAM方法的激励器发射的不是完整的调制信号，而是两路已调制的调相信号，它们的幅度不变，相位随着发射信号不断变化，从而保证了末级功放工作在丁类状态。两路信号经过末级功放放大后还需要再合成一次才能实现最终完整的已调制射频信号。其中的两相输出的载波信号振幅相同，而相位彼此相差180度。

调制停止电路的作用是如果射频发生器的PLL未锁定，按键信号为空，或射频载波信号不连续，则调制停止电路就切断输出驱动，停止功率放大器电路的工作。

调制信号控制电路包括输出功率控制电路，按键信号滤波电路，MCW调制音频滤波电路，调制信号选择电路，以及调制信号限幅电路。

输出功率控制电路通过控制调制信号的电平来控制输出功率。

由激励器单元的控制部分设置为CONT LEVEL的直流信号作为设置输出的信号给出。

在额定值范围内CW或MCW模式下按键开或关时产生的按键信号的滤波电路对波形进行整形，以保持边带电平。

控制电路传送按键信号。当出现抖动或当按键信号在开、关过程中的传输速率高于50波特最大传输率时，阻止这些信号用于调制器。

由按键信号控制打开或关闭的直流信号发送到有源低通滤波器。低通滤波的输出成为调制信号，其边缘由按键的开、关操作而产生平滑变化。

调制音频滤波电路为MCW抑制MCW模式的音频信号中的高次谐波。有MCW SSB和MCWDSB两个滤波器。

MCW DSB(A2A)的音频信号从射频发生器给出作为MOD SIG1的800HZ方波信号产生。当按键关闭时，方波信号输出为0V。当按键为开时，它是一个的从0开始平滑变化到直流按键信号电平的800Hz正弦波。

低通滤波器实现消除高阶高次谐波，并形成800Hz正弦波。A2A MOD RV4是一个用来设定正弦波振幅电平的半固定电阻。它的输出幅值被设定为等于CW连续波(ALA)。在这个时候，调制系数约为80％。

相类似的，MCW SSB(H2A)音频信号由射频SIG2产生的400HZ方波信号生成。

从低通滤波器IC19输出的400Hz正弦波不含直流电平。H2A CARR NULL RV6因此被设定为在传输谱中最小的载波值。H2A MOD RV5设置的振幅输出可相等于连续波(ALA)。

调制信号选择器电路依据发射模式进行调制信号开关切换。它根据控制电路给出的EMSN代码做出选择。被选中的调制信号发送到调制电路去。

调制信号的限幅电路能够控制调制信号的幅度大小，使得输入相位调制电路的调制信号电平不会超过射频载波信号的峰值电平。可以从图5看出，限幅电路能够防止当调制信号电平变化的大于载波信号电平时，调制器的输出为空这种现象的发生。