液冷全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)主要特點(diǎn)和原理

王紅熳

（貴州廣播電視臺(tái)，貴州 貴陽(yáng) 550002）

1 發(fā)射機(jī)特點(diǎn)

（1）發(fā)射機(jī)配有多用途電視數(shù)字激勵(lì)器,通過(guò)簡(jiǎn)單軟硬件升級(jí)可轉(zhuǎn)換為用戶(hù)所需的數(shù)字電視制式發(fā)射。通過(guò)控制器面板上的按鍵切換模擬或數(shù)字工作方式，發(fā)射機(jī)能夠發(fā)射模擬電視或數(shù)字電視。

（2）數(shù)字激勵(lì)器配置的IF輸入特別適合在模擬電視向數(shù)字電視發(fā)射的實(shí)驗(yàn)或過(guò)渡時(shí)，模擬/數(shù)字信號(hào)在同一頻道，不同時(shí)間發(fā)射的場(chǎng)合。

（3）采用最新的大功率橫擴(kuò)散金屬氧化物硅場(chǎng)效應(yīng)管（LDMOS FET）。

（4）整機(jī)自動(dòng)電平控制（整機(jī)ALC）。發(fā)射機(jī)輸出功率穩(wěn)定。

（5）發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)余量大，整機(jī)由8個(gè)1400Wps功放模塊組成。

（6）由大功率場(chǎng)效應(yīng)管組成的寬帶功率放大器可以覆蓋整個(gè)米波段。1400Wps功率放大器具有自動(dòng)保護(hù)及狀態(tài)顯示功能，每個(gè)功率放大器內(nèi)配備4個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)電源。

（7）每個(gè)RF功放單元均由獨(dú)立的4組開(kāi)關(guān)電源供電并帶獨(dú)立的自保電路，對(duì)過(guò)流，過(guò)壓，過(guò)熱，過(guò)驅(qū)，過(guò)反射等都能起到有效的保護(hù)作用。功放單元可熱插拔。

（8）無(wú)源功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)：由于每個(gè)功率放大器內(nèi)部配有前級(jí)放大器，激勵(lì)器的輸出信號(hào)可送到各功放單元直接放大。無(wú)需中間放大級(jí)。整機(jī)功放鏈路無(wú)瓶頸支路。

（9）每個(gè)功率放大器內(nèi)帶有微處理器，在前面板的顯示屏上每個(gè)功放單元的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息和歷史報(bào)警信息；同時(shí)配置有RS232接口，無(wú)須配專(zhuān)用軟件，可直接連接PC機(jī)的操作系統(tǒng)自帶的超級(jí)終端軟件檢測(cè)功率放大器所有運(yùn)行參數(shù)。

（10）發(fā)射機(jī)支持?jǐn)嚯娭貑?，?dòng)力電突然掉電并恢復(fù)供電后，發(fā)射自動(dòng)重啟并恢復(fù)到掉電前的運(yùn)行狀態(tài)。

（11）帶有工控微處理器的中央控制單元?？娠@示發(fā)射機(jī)和每個(gè)功率放大器的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。發(fā)射機(jī)具備SNMP/Web browser and RS232等遠(yuǎn)程接口，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)遙測(cè)遙控。

（12）每個(gè)功率放柜的交流變壓器可承受6KV浪涌電壓。整機(jī)分布式供電方式。激勵(lì)器、功放單元獨(dú)立帶電源。

（13）發(fā)射機(jī)配備六腔數(shù)字輸出濾波器，減少了模擬升級(jí)數(shù)字時(shí)的費(fèi)用和工作難度。

（14）采用通用元器件。元器件生產(chǎn)廠家和供貨渠道眾多。部件采用系列化、積木化設(shè)計(jì)，降低了備件數(shù)及維修費(fèi)用。

（15）PA模塊水平安裝在機(jī)架內(nèi)，裝卸和檢測(cè)非常方便。

2 液冷發(fā)射機(jī)冷卻系統(tǒng)主要特點(diǎn)

（1）放大機(jī)柜配有獨(dú)立的外液冷卻單元，冷卻單元包括液體泵、冷卻液容器、過(guò)濾器和控制溫度及流量的控制板，熱交換器（含風(fēng)扇）以及與主機(jī)中央控制單元通訊接口。

（2）液冷系統(tǒng)為封閉式冷卻系統(tǒng)。

（3）放大器的功放部分和電源部分一體化設(shè)計(jì)，均為液冷。

（4）液冷系統(tǒng)配備雙水泵主備配置，一臺(tái)水泵故障，另一臺(tái)自動(dòng)開(kāi)啟工作。從而避免了一臺(tái)水泵故障，需要人工操作的不必要停機(jī)問(wèn)題。

（5）功放管緣體溫差可小于15℃

（6）每個(gè)功率放大器出/入冷卻液溫差≤4.3℃

（7）冷卻系統(tǒng)采用液冷密閉設(shè)計(jì)，冷卻液采用N型防凍液和軟化水的混合液。

機(jī)柜內(nèi)的冷卻管采用耐壓和防腐蝕不銹鋼管。

3 整機(jī)框圖

3.1 發(fā)射機(jī)組成

1）中央邏輯控制及自動(dòng)切換單元；2)2臺(tái)多用途電視數(shù)字激勵(lì)器；3)8臺(tái)1.5KW末級(jí)功率放大器；4)1套功率分配/合成系統(tǒng)；5)1套輸出濾波器；6)1套電源分配系統(tǒng)；7)1套液冷冷卻系統(tǒng)；8)2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)19英寸機(jī)柜。

3.2 發(fā)射機(jī)中央控制單元

中央控制單元(TransmitterSupervisor&Controller)由工控微機(jī)和控制接口板組成，前面板由液晶顯示屏、功能按鍵及整機(jī)狀態(tài)指示燈組成，還配有RS232接口，使用超級(jí)終端軟件，即可在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)查看運(yùn)行發(fā)射機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

中央控制單元與組成發(fā)射機(jī)的其它功能單元之間的通訊是通過(guò)ELINK串行總線來(lái)實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)功能單元中都配置了CPU微處理器控制板，中央控制單元據(jù)此可獲得所有功能單元的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)的信息。

中央控制單元通過(guò)ELINK串行總線連續(xù)監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)的各個(gè)功能單元，包括激勵(lì)器和功率放大器，顯示各個(gè)功能單元工作參數(shù)和工作狀態(tài)，并管理發(fā)射機(jī)的所有動(dòng)作?？娠@示發(fā)射機(jī)整機(jī)信息，如直射功率、反射功率、負(fù)載直射反射功率、放大器每個(gè)功放模塊的實(shí)時(shí)工作信息，以及液冷卻系統(tǒng)的參數(shù)，如每個(gè)功放模塊輸入功率、輸出功率、反射功率，工作電壓電流、冷卻液入/出溫度。

中央控制單元還配有RS485接口，與其它如激勵(lì)器、功率放大器構(gòu)成RS485接口總線，可滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)發(fā)射機(jī)遙測(cè)遙控。

在中央控制單元中的微處理器uPC，出現(xiàn)故障的情況下，發(fā)射機(jī)可照常工作。此時(shí)它將維持故障前的狀態(tài)參數(shù)。中央控制單元為雙路供電。在遭遇突然停電而恢復(fù)后，控制單元將可使發(fā)射機(jī)自主恢復(fù)其在停電之前的狀態(tài)下工作。在中央控制單元斷電的情況下，發(fā)射機(jī)將繼續(xù)在半自動(dòng)狀態(tài)下安全運(yùn)行。使發(fā)射機(jī)可照常工作；也可對(duì)激勵(lì)器和功率放大器做相關(guān)按鍵設(shè)置，使各功能模塊獨(dú)立于中央控制單元運(yùn)行。

3.3 多用途數(shù)字激勵(lì)器主要特點(diǎn)

模擬電視/數(shù)字電視雙模式工作，在前面板上通過(guò)按鍵即可實(shí)現(xiàn)模擬或數(shù)字電視節(jié)目切換播出；微處理器和DSP的全數(shù)字化信號(hào)處理，數(shù)字信號(hào)處理板可以處理不同的數(shù)字業(yè)務(wù)；選擇DVB-T/H（內(nèi)置），通過(guò)增加數(shù)字中頻調(diào)制器實(shí)現(xiàn)、DVB-T2、ATSC DTV、DAB、ISDB-Tb、DMB-T、CMMB 等信號(hào)的發(fā)射；I/Q直接射頻調(diào)制；內(nèi)置模擬電視/數(shù)字電視數(shù)字線性和非線性預(yù)校正電路，手動(dòng)或自適應(yīng)（選配）；10MHz基準(zhǔn)信號(hào)輸入。

3.4 功率放大器

采用LDMOSFET技術(shù)；寬帶單通道放大，功率放大單元工作頻率可覆蓋整個(gè)米波段；功率放大單元具有自動(dòng)保護(hù)及狀態(tài)顯示功能；每個(gè)功放單元PA內(nèi)部均帶有4組開(kāi)關(guān)電源,出現(xiàn)故障后,降低的功率最小；每個(gè)功放單元PA內(nèi)帶有微處理器，在前面板的顯示屏上顯示功放單元的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息和歷史報(bào)警信息；數(shù)據(jù)可通過(guò)RS485接口協(xié)議獲得；同時(shí)配置有RS232接口，無(wú)須配專(zhuān)用軟件，可直接連接PC機(jī)的操作系統(tǒng)自帶的超級(jí)終端軟件檢測(cè)功率放大器所有運(yùn)行參數(shù)；播出時(shí)，功率放大單元可帶電插拔檢修。

4 液冷卻系統(tǒng)

發(fā)射機(jī)機(jī)柜配有對(duì)應(yīng)的液冷系統(tǒng)，液冷系統(tǒng)包括置于每個(gè)1.5KW功放模塊中的液冷卻散熱板、吸收負(fù)載液冷卻散熱板、兩組水泵(可預(yù)設(shè)交替時(shí)間讓兩臺(tái)水泵定時(shí)輪流工作)可互為備份、水泵柜、熱交換器、水過(guò)濾器、溫度傳感器和冷卻液流量傳感器等。冷卻系統(tǒng)液冷卻控制單元檢測(cè)到數(shù)據(jù)也通過(guò)ELINK被送到中央控制單元。

5 綜述

意大利優(yōu)康公司生產(chǎn)的全固態(tài)LDMOS-FET數(shù)字電視/模擬電視雙模式液冷發(fā)射機(jī)提供了高線性的、AB類(lèi)的寬帶放大，滿(mǎn)足電視信號(hào)中標(biāo)準(zhǔn)的VHFⅢ波段（170到250MHz）。

意大利優(yōu)康公司生產(chǎn)的全固態(tài)LDMOS-FET數(shù)字電視/模擬電視雙模式液冷發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)既可工作在數(shù)字電視DTV模式（對(duì)于中國(guó)制式需作簡(jiǎn)單軟硬件升級(jí)）、也可工作在模擬電視ATV模式。

額定RF輸出功率：數(shù)字電視DTV模式為3KWrms，而模擬電視ATV模式為10kW同步頂功率。

高效的1.5KW功率放大器采用了高效率、高功率增益LDMOS功率晶體管。

每個(gè)1.5KW功率放大器是液體冷卻。通過(guò)蛇形冷卻管道冷卻與功率晶體管和開(kāi)關(guān)電源相接的散熱板，大大地降低了有源器件的溫度，大大地延長(zhǎng)了系統(tǒng)使用的壽命。

意大利優(yōu)康公司生產(chǎn)的全固態(tài)LDMOS-FET數(shù)字電視/模擬電視雙模式液冷發(fā)射機(jī)，其具有噪聲小、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行費(fèi)用低、故障率極低、指標(biāo)優(yōu)良、智能化程度高和操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。