PDM 调制方式下中波发射机失真度控制方法研究

引言

随着广播传播技术的不断发展，中波发射机作为一种重要的广播设备，长期以来一直在广播领域发挥着不可替代的作用。尤其是随着数字调制方式的广泛应用，发射机的性能要求越来越高，其中失真度控制问题逐渐成为影响信号质量和广播效果的重要因素。PDM 调制（脉冲密度调制）作为一种高效的调制方式，在中波发射机中得到了越来越多的应用。其通过将模拟信号转化为一系列脉冲的密度，从而提高信号的传输效率和抗干扰能力。

然而，PDM 调制方式的引入也带来了新的挑战，特别是在发射机失真度方面。由于 PDM 调制方式的特点，使得中波发射机在高功率输出时容易产生非线性失真，影响到最终广播信号的质量。因此，如何在 PDM 调制下有效控制发射机的失真度，成为了当前研究的一个重要课题。

一、PDM 调制方式的基本原理及其应用特点

PDM 调制（脉冲密度调制）是一种将模拟信号转化为脉冲序列的调制技术。在 PDM 调制中，模拟信号的幅度信息通过脉冲的密度变化进行表示。设模拟信号为 x(t) ，经过 PDM 调制后输出的脉冲序列为 p (n) ，在单位时间 T 内，脉冲个数N 与模拟信号幅度成正比，即 （k 为比例常数）。

与传统的脉冲宽度调制（PWM）不同，PDM 调制通过脉冲的密度直接映射模拟信号的幅度值，从而使得信号在传输过程中更加稳定并具有更高的抗噪声能力。这种调制方式的优势在于可以有效地压缩信号的带宽，提高传输效率，并减少由信号失真引起的质量下降问题。

在中波发射机中，PDM 调制方式的应用使得广播信号的传输效率得到了显著提高。然而，由于 PDM 调制信号的特性，其在高功率输出时容易产生非线性失真，特别是在发射机的功率放大器和调制器中。非线性失真不仅会导致信号的波形畸变，还会使得广播信号的频谱产生失真，影响信号的清晰度和稳定性。因此，如何有效控制 PDM 调制方式下的失真度，成为了中波发射机设计中的关键问题。

二、PDM 调制方式下发射机失真度的原因分析

PDM 调制方式下的失真度问题，通常由发射机中的非线性元件引起。首先，功率放大器是导致失真的主要来源之一。在 PDM 调制下，功率放大器在处理高密度脉冲信号时，由于其线性度有限，容易产生增益压缩和交调失真，导致信号的失真。尤其是在高功率输出时，功率放大器的非线性效应会更加明显，产生的失真对广播信号的质量影响巨大。设功率放大器的输入信号为 uin(t)，输出信号为 uout(t)，非线性特性可近似表示为（ ,a₃ 为非线性系数），其中二次项及更高次项会产生失真。

其次，PDM 调制信号本身的特性也容易引发失真。在传统的调幅或调频系统中，信号的幅度变化较为平滑，而 PDM 信号则通过脉冲的密度变化来表达模拟信号的幅度信息，这种变化较为突兀，容易引发功率放大器等元件的非线性响应。此外，由于 PDM 调制方式对带宽的要求较高，在频率上会存在一定的带宽限制，这也可能导致信号的失真。

最后，发射机中其他电路的非线性特性，如调制器、滤波器和解调器等，也可能对 PDM 调制信号造成失真。特别是在高频高功率应用中，电路的非线性效应更加明显，需要特别关注这些电路的设计和调试。

三、PDM 调制方式下失真度控制方法的探讨

针对 PDM 调制方式下中波发射机的失真度问题，研究者们提出了多种有效的控制方法。首先，优化功率放大器的线性度是降低失真度的关键。通过采用线性化技术，如预失真补偿技术，可以显著提高功率放大器的线性度，减少其非线性效应对信号的影响。预失真补偿技术通过在发射机中引入一个与功率放大器非线性效应相反的预失真电路，能够有效地校正信号的畸变，提高信号的质量。

其次，采用先进的反馈控制技术也是控制失真度的重要手段。在 PDM 调制方式下，反馈技术可以实时监测发射机输出信号的失真情况，并根据失真程度自动调整功率放大器的工作状态，减少失真带来的影响。反馈控制技术不仅能够提高信号的线性度，还能在不同的工作条件下保证信号的稳定性。

此外，选择合适的调制方式和信号处理技术，也是降低失真度的有效方法。例如，采用多级调制技术和频率优化技术，能够有效减少信号传输过程中的失真。通过合理的调制设计，可以减少高频噪声的干扰，提高信号的清晰度和稳定性。

四、实验研究与验证

为了验证上述失真度控制方法的效果，本文设计了多个实验进行测试。在实验中，分别采用不同的功率放大器设计、预失真补偿技术以及反馈控制方法，对比了不同方案在PDM 调制方式下的信号质量和失真度。实验结果表明，通过优化功率放大器的设计和采用预失真补偿技术，能够显著降低 PDM 调制下的失真度，并提高广播信号的稳定性和清晰度。此外，反馈控制技术的引入，也在不同工作条件下保持了较为稳定的信号质量，证明了其有效性。

五、结论

本文通过研究 PDM 调制方式下中波发射机的失真度控制方法，提出了优化功率放大器线性度、采用预失真补偿技术、引入反馈控制等一系列有效的解决方案。通过实验验证，证明了这些方法能够显著降低失真度，提高信号质量，为中波发射机的设计和优化提供了理论支持和实践指导。随着技术的不断进步，未来在 PDM 调制方式下中波发射机失真度控制的研究仍然具有广阔的发展前景，特别是在高功率和高频率应用中，进一步优化失真度控制方法将成为提高系统性能的重要方向。

参考文献：

[1] 吴承琴 .TS-03C PDM 全固态中波发射机调制推动器维护 [J]. 东南传播 ,2012,(04):123-125.

[2] 孙 昌 龙 .DX 中 波 发 射 机 DRM 改 造 分 析 [J]. 科 技 与 企业 ,2014,(15):142+144.

[3] 张海象 . 立体声调频广播发射机的检测方案探讨 [J]. 信息记录材料 ,2023,24(01):204-206.