TSW2500型短波发射机浮动载波节能情况实验分析

　　摘要：浮动载波方式可有效减少载波功率在总发射功率频谱中所占的比重，而保持边带功率不变，从而起到在保证播出效果的同时节约能源、提高效率。采用浮动载波技术，解决调幅广播发射机在覆盖场强和收听效果不受影响的情况下，大幅度降低发射机电能消耗的问题，因而有显着的社会效益和经济效益。

　　0 引言

　　所谓的浮动载波（简称DAM或DCC），是使发射机高频被调级电子管的直流屏压随调制信号的动态电平的大小而浮动。为了保证有良好的接收质量，在无调制信号（m=0）时，要保留一定的载波电压。例如0.6,有调制信号时，载波电压就按节目信号动态电平的大小不同在0.6~1之间变化，那么节约的载波功率将在64%~0之间变化，而含有信息的边带功率与载波恒定的传统调幅方式相比完全相同。普通调幅广播的载波电压恒定为1,浮动载波调幅广播发射机的载波电压在运行过程中的平均值约为0.7~0.8左右，因此，平均节约载波功率约为51%~36%左右，如果某部发射机的的高末被调级的效率是50%,节约1千瓦的载波功率就会带来节约2千瓦的功率消耗。

　　浮动载波方式可有效减少载波功率在总发射功率频谱中所占的比重，而保持边带功率不变，从而起到在保证播出效果的同时节约能源、提高效率。同时，具备减轻大功率器件（比如调制变压器、真空电容、电子管等）的负担，降低器件的运行温度、提高使用寿命，减小线路老化程度，提高发射机运行可靠性等优点。

　　我台500kW TSW2500型短波发射机具备三种模式的浮动载波调制方式，分别为DCC1/6,DCC2/6,DCC3/6,即调幅度为零时，分别对应载波电平向下浮动1dB,2dB和3dB,在无调制信号的情况波功率分别为：400kW,300kW,250kW.我台分别进行了浮动载波1/6档、浮动载波段2/6档和浮动载波3/6档的试验。

　　一、浮动载波DCC模式的可行性

　　调幅广播发射机输出的高频功率包括载波功率和边带功率。载波功率是固定的，不随调制信号的变化而变化，其数值远远大于边带功率。随调制信号而变化的边带功率，即使在100%调制时，边带功率也只占载波功率的一半。通常，广播节目的平均调幅度很低，若按20%计，边带功率也只占载波功率的2%.通常，发射机即使采用了音频信号的动态压缩技术，平均调幅度也只能达到0.4左右，也就是说，不含信息的载波功率平均只占发射总功率的92.6%.

　　

　　调幅广播发射机的输出功率Pc与发射机的载波功率和调幅度m有关，对于正弦调制信号而言，发射机输出的有效功率为：

　　

　　式中m2/2Pc是发射机输出的的携带信息的边带功率Ps,当m=1时，P~=1.5Pc,而Ps=0.5Pc.相对边带功率随调幅度m的变化关系是：

　　

　　经计算可知，当m<0.5时，发射的总功率中所含的边带功率小于10%.

　　普通双边带AM信号的无失真发射机接受的条件是不允许双边带幅度之和超过载波幅度。因此可以得出结论，尤其是在调制信号不大时，载波功率可相应降低。

　　DAM（或称DCC）可使式2的不利关系得到改善。在无调制信号（节目空隙）或小调制信号时，使载波功率降低，在大调制信号时载波幅度有上升至额定值。

　　

　　式中UC、UΩ、R分别代表载波电压（有效值）、调制信号电压（有效值）、发射机负载电阻。

　　采用D C C方式工作时，载波功率部分（式中前项）会因不同的载波受控特性而变化，而边带功率部分（式中后项）与调制信号电压的大小有关。由于DCC工作时，调制信号电压的大小与普通调幅时保持完全相同，因此，DCC与DSB两种调制方式保持相同的边带功率。

　　无论在DSB还是DCC方式，调幅度的定义是完全相同的，都是指调制信号电压与载波电压之比。在DSB方式时，由于载波电压保持恒定，理想情况下调幅度与调制信号电压的大小成正比，他们的关系是线性的。在DCC方式时，调幅度与调制信号电压之间的关系不在保持线性，且随着载波受控特性曲线形状的不同而不同。在载波电压小于1时，浮动载波调幅的调幅度都比普通调幅时大，正是由于这种关系，才能保持与普通调幅方式时有相同的边带功率，是收听效果不受影响。

　　采用DCC模式工作，操作简单，不改变原机器线路，不影响机器本地操作，不影响远程计算机控制。

　　二、实测DCC模式下机器的三大指标及收测效果情况

　　1.两种模式下指标对照

　　我台在试验期内，分别对A机房0 1、02、03号发射机的指标进行了测试，在DSB和DCC模式下，6MHZ、13MHZ、17MHZ实测三大指标对照表如表2-4所示。

　　

　　

　　通过以上比较，发射机不论工作在DSB还是DCC模式下，信噪比、失真度和频率响应都在容限值之内，处于甲级，发射机的输出指标没有大的差别。

　　2.两种模式下的实测播出效果

　　根据监测台统计我台试验期内，我台500KW发射机所有播出频率收测效果良好。

　　从表5中同期播出效果比对中我们可以看出，采用浮动载波模式播出后，服务区的收测效果没有发生明显变化。在出现信号弱、杂音大等效果不好的频率中，采用浮动载波前的同频率也有着同样的收测效果。比如：某时段播出的11MHz和6MHz在浮动载波前的得分是2分和0分；在浮动载波后的得分为1分和0分。下表是对采用浮动载波前后每个月的收测效果统计对照表，从表中我们可以看出达到3分及以上得分的频率占总播出频率的比例基本相同，说明浮动载波对播出效果的影响并不大。DSB与DCC播出效果对照表说明：

　　比率=3分（含3分）以上收测次数÷总收测次数×%

　　

　　三、设备稳定及备件消耗情况

　　1.设备的稳定情况对比

　　我台A、B机房日常播出频段范围为5MHz至17MHz,在试验阶段内全部500KW发射机运行状态稳定，控制系统和高频系统均未发现异常情况，表6为打火、过荷、过流数据统计：

　　

　　从以上数据可以看出，DCC与DSB模式相比较，DCC模式下发射机过流、过荷及打火次数明显减少，稳定了设备，减少了打火检修的次数，同时也减轻了检修人员的劳动强度。

　　2.大型器件损坏情况对比

　　真空器件损坏的一般情况是，长时间工作在高电压、高温度的高频电磁环境中，在DSB全功率的条件下，电容的损坏率较高，在采用DCC模式下，载波状态DCC载波电压分别是DSB的89%、79%、71%,只有当100%调制时，电压才与DSB相同，低调幅时均低于DSB.

　　

　　通过实测比较在DSB和DCC模式下，使用DCC模式，运行中真空电容及其他大型器件的温度下降明显，有利于延长真空电容及其他大型器件的使用寿命。表7所示为大型真空电容及大型器件温度比较。

　　根据全台真空器件损坏情况统计，在用DSB方式播出的五个月电容损坏八只，电子管损坏两只；在用DCC方式播出的五个月统计，电容损坏九只，电子管损坏一只，损坏的电子管其使用寿命均已超过额定使用寿命，电容损坏的原因有：击穿、漏水、性能下降等。其中10月份采用DCC播出的A机房损坏的四只电容有一只为指数线固定补偿电容因馈线落鸟引起指数线打火损坏，一只为电容漏水所至，两只击穿，且上述四只电容均已超过使用寿命。从统计数据来看未出现异常真空器件损坏情况，均属于正常损耗。

　　

　　四、节能降耗电量分析

　　浮动载波技术在保证边带功率不变的情况下，随调幅度的增加则载波功率也线性的增加。由于在设定的予置载波内经常会出现高调幅度，也就是比非浮动载波时边带功率要大，这样即保证了接收机的响度、减小了对收听不起作用的载波功率的浪费，又保证了较大调制度时正常载波边带功率，所以采用浮动载波技术可以大量节能。

　　A、B机房用电量详细情况见附表。其中：B机房比A机房多带两台400KVA场地照明变压器，所带负载约50kw（不含电缆和变压器损耗），和一部500KW发射机（黑灯丝状态）约60kw,两个机房的行政附属设备用电包括暖气、照明、空调等也都记入了机房总用电量之中。此外，备机因培训、试验备件等原因经常在假负载上加高压，也会使B机房的用电量大于A机房。表9所示为TSW2500发射机试验浮动载波用电量分析报。

　　通过对前DCC模式和DSB模式下单机播出平均用电量的比对，我们可以发现6月份执行DCC1/6模式时，单机每小时平均用电较DSB模式时省电约16%;7月份执行DCC2/6模式时，单机每小时平均用电较DSB模式时省电约19%;8月至11月执行DCC3/6模式时，单机每小时平均用电较DSB模式时省电26%.

　　采用浮动载波技术，解决调幅广播发射机在覆盖场强和收听效果不受影响的情况下，大幅度降低发射机电能消耗的问题，因而有显着的社会效益和经济效益。

　　综上所述，从广播覆盖效果、用电损耗、器件损耗等方面的统计数据可以看到，浮动载波在不影响不出效果和确保发射机稳定运行的情况下，可以达到节约电能的目标。可在广播覆盖任务的发射机中广泛推广使用。（作者：宋翠平）