【摘要】作为DX10KW中波发射机的重要组成部分，RF系统负责发射机射频功率的放大和被数字音频信号调制，实现数/模转换，生成带有量化台阶的已调信号，最后在末级带通滤波器的作用下产生典型的RF调幅波输出。
【关键词】数字频率直接合成;前置放大;分配;合成;滤波器与T网络
射频系统包括数字频率直接合成（DDS）电路，前级放大电路（包括缓冲和一块功放模块构成的前置），射频功率推动电路（3块功放模块组成），射频分配电路，射频放大部分（48块功放模块），功率合成电路（二进制功率合成和主功率合成）及带通滤波器和T网络电路。射频电路整体框图如图1所示。
图1 射频电路整体框图
一、数字频率直接合成
数字频率直接合成（DDS）产生RF载波信号，由温补振荡器电路、倍频电路、数字频率合成单片机电路、信号放大电路、外部信号放大电路及RF信号自动切换电路组成，输出信号送至缓冲放大电路。电路中有一个外（同步）激励信号输入接口电路，它可将外来信号放大整形后作为机器的RF激励信号，实现主、备RF激励信号自动切换功能。根据我国中波频率间隔9kHz，数字频率合成器最小频率间隔设计为9kHz。采用输出精度为9216kHz的温补晶体振荡器输出正弦载波信号，然后经过倍频电路倍频后的信号作为单片机数字频率合成电路的输入信号，采用拨码开关来控制单片机实现输出频率的控制，产生需要的载波频率，输出4～4.5Vp～p的载频方波信号。
二、前级放大
前级放大电路的前一部分为缓冲放大电路。数字频率合成器输出的RF载波信号由缓冲放大电路负责信号的放大和波形整理。缓冲放大电路分成3个放大级，第一级接受来自数字频率合成器的载波信号进行波形整理和放大，第二级和第三级负责把信号放大到满足推动功放部分需要的水平。第一级主要组成部分是MOS时钟驱动集成电路，首先将4～4.5Vp～p的方波信号放大成15Vp～p方波信号送给第二级放大器。第二级放大器工作状态为开关方式，RF方波信号驱动两个BUZ71A场效应管的发射极在电源电压和地之间切换。宽带耦合网络将放大后的RF信号送至功率合成变压器T1的初级绕组上。第三级放大电路由两只IRF350场效应管组成，合成变压器T1的次级输出两路信号，这两路信号相位差180O，两个IRF350交替导通，输出的RF方波信号在地和+30V之间变化。
前级放大电路的后一部分是前置放大电路，它由一块RF放大器模块组成。4只IRF350场效应管组成D类桥式开关放大器模块，前置放大器只用半桥工作，电源使用+30～+60VDC供电，根据实际使用驱动信号情况调整滑动变阻器来调整供电电压。前置放大的射频输出经过串联调谐网络送到驱动信号分配电路的输入端，通过调谐功率合成部分母板后面的电感电容使射频驱动信号最大。
三、射频功率推动合成
射频推动部分包括3块RF放大器模块组成的射频推动级部分，推动功率合成部分和推动电源调整部分组成。3块RF放大器模块插在推动合成母板上。射频推动级的3块RF放大器模块分别将前置放大器经射频分配后的6路射频信号放大后，在推动合成器上进行功率合成输出。第一块RF放大器模块以全桥方式工作，但它的二两个半桥的电源电压由推动电源自动调整供电，当发射机功放部分有RF模块发生损坏时加重了推动负荷或市电发生波动时也引起推动电平的波动，第一块RF放大器模块的电源电压会相继升高或降低以动态补偿推动负荷变化，从而获得稳定的射频推动信号电平。第2块和第3块RF放大器模块也是以全桥方式工作，电源直接取自发射机的非稳压+115VDC经推动电源调压板供电。推动器2和推动器3并在一起提供了大部分固定的推动功率。
推动功率合成器由3个推动合成器模块的输出和接入的阻抗匹配网络及合成变压器初级串联构成。通过调整调节电感抽头，可使输出网络谐振于工作频率。调节合成变压器的初级抽头可调整三个合成变压器输出的电压比。推动合成器的次级是一根穿过三个合成变压器磁环中心的铜棒。铜棒下端与推动合成器母板上的通地点铜排固定，上端则与推动功率分配板中央孔联接。合成器将来自功率推动器各部份的射频推动电压叠加起来，输出到RF功率分配电路。
四、RF分配
分配电路由分配器板和由使用铁氧体磁环材料的分配变压器组成。射频分配电路将来自推动合成的RF信号均匀分配成96路RF信号，作为48块RF功放模块的输入信号，每块功放模块需要两路RF输入信号。推动合成电路将母板上的3个功放模块输出的RF信号功率合成后经驱动分配变压器转换，输出幅度约30VP-P的射频推动电压。以RF分配器板中心为圆心周围均匀分布着12只插座，每个插座通过8根RF同轴电缆（50Ω）与功率合成器母板连接，依次连接到插在功率合成母板的48块功放模块上，总计96根电缆，必须确保电缆等长满足阻抗一致的要求。
五、功放
10KW发射机的功放部分由48块RF功率放大模块分别插在一块二进制射频功率合成母板和两块射频功率合成母板的插座里。所有功率放大板的结构和电性能是一样的，具有完全的互换性，每块功率放大板可用于上述应用的任一位置，对发射机的性能几乎毫无影响。
每一块功放模块使用四个IRF350功率MOS场效应管组成桥式开关放大器。这个桥由两个半桥组成，A半桥包括V1和V3，B半桥包括V2和V4。V1（V2）源极和V3（V4）漏极的连结点是半桥的输出端。每个半桥有一个驱动变压器，同相的射频驱动信号加在驱动变压器初级绕组上，次级两绕组在V1和V2（V3和V4）的栅极上产生两个有180°的激励信号，使得两MOS管交替地导通截止。当负载的一端接在一个半桥的输出端上而另一端接地时，就构成了半桥工作方式，这样在负载上可得到幅值等于电源电压的单极性方波的输出信号。如果将负载的两端分别接在两个半桥的输出端上，这样就构成了全桥工作方式。在两个半桥驱动变压器的输入端分别加上同幅同相的RF驱动信号，由于两变压器的次级绕组同名端接法相反，因而使两个半桥工作于反相状态，这样在负载上可得到其幅值是二倍于电源电压的双极性方波输出信号。因为每一个MOS管是工作在截止和饱和二种开关工作状态，并在极短时间内快速切换，而且可通过调整放大器的射频激励和数字开关信号的相位差，以确保其在“射频过零”时进行开关切换。
六、功率合成
功率合成器将48块RF放大器模块的输出信号进行电压合成。功率合成器实质上是一个RF合成变压器。每个功放模块的输出线圈为合成变压器的初级线圈，次级线圈为一根铜棒，它穿过各块功率放大器输出线圈的磁芯来耦合的，负载阻抗为4Ω。
发射机功率合成分成两个部分，二进制功率合成母板和主功率合成母板。二进制母板负责6个小台阶功放模块的功率合成和10个大台阶功放模块的功率合成。主功率合成部分由两块主功率合成母板构成，每块母板完成16个大台阶功率合成。功放部分的48块功放模块均插在3块功率合成母板上。功放母板的背面安装着功率合成变压器。48个功放模块放大输出后的信号串联叠加至合成变压器的初级上，次级完成RF信号的总合成，合成后的信号被送至滤波器部分。小台阶依次为1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64台阶，每个功放模块的输出端连接磁环功率合成变压器的初级绕组和效率线圈，四位二进制功放板供电（1/2、1/4、1/8、1/16）电源为 +115VDC，低两位二进制功放板（1/32、1/64）电源为 +30VDC。而其余的大台阶功放模块为+230VDC供电。大台阶的合成变压器初级绕组的圈数都是相同的，而在二进制台阶中，台阶越小，磁环初级绕组的圈数就越多。
48个功放模块放大输出后的信号被功率合成母板叠加成一个总的RF输出电压。3块功放母板每块背后均装16只磁环功率合成变压器，共48只垂直成一排，合成变压器的次级是一根φ20mm粗的铜杆，铜杆垂直穿过48个合成变压器的中心。RF功放模块导通时，作为合成器次级的铜杆会产生一定的RF电压。当大台阶和小台阶功放模块同时导通时，铜杆上会产生RF电压叠加，合成输出电压台阶。总的射频功率输出出现在合成器下端，阻抗约为4欧姆。通常发射机射频输出功率是10kW，这时功放电源的电流约为48A。
七、滤波器与T网络
发射机的输出网络由二阶带通网络与T型阻抗匹配网络两步部分所构成。如图2所示：
图2 滤波器与T网络
L1和C1构成串联谐振，L2和L3构成并联谐振，组成二阶带通滤波器。它的作用是滤波和阻抗匹配。滤除音频通带外多余频谱成份，主要是A/D转换的取样频率及其各种组合频率成份，而将具有量化台阶的射频功率调幅信号光滑处理成典型的调幅信号，以最后完成射频功率数/模（D/A）转换。与此同时，将射频功率合成器输出的低阻抗转换成输出检测点所需的50Ω纯阻。
L3、L4、L5与C3构成T型阻抗匹配网络。T形输出网络用于发射机和天线网络系统匹配。它有“调谐”和“负载”两个调整线圈来完成匹配，同时来衰减谐波。T型网络为高通匹配网络，输入、输出二支路为可变电感器;接地支路为谐振于载波的三次谐波的串联谐振支路，载波时呈现容性电抗。T型网络主要为匹配用户的不规则50Ω馈线阻抗。驻波比系数小于1.35馈线均能于之匹配。
八、结束语
DX系列发射机是我国当前使用最广泛的一类中波广播发射机，DX10KW发射机是DX系列发射机最常见的机型，为了提高维修质量和效率，电台维护人员熟练掌握发射机的RF功放系统的工作原理是必要的。