調(diào)頻發(fā)射機(jī)3+1備份系統(tǒng)改造

寧夏廣播電視總臺(tái) 曹玉虹

一、改造背景

我臺(tái)發(fā)射88.4MHz,90.1MHz,93.6MHz三套調(diào)頻廣播，播出時(shí)三部發(fā)射機(jī)的輸出功率通過(guò)多功器（三功器）合成后在共用天線(xiàn)上發(fā)射。雖然在實(shí)際使用中調(diào)頻發(fā)射機(jī)性能穩(wěn)定、故障率低、功放支持熱插拔，但如果電控系統(tǒng)及其他關(guān)鍵部件出現(xiàn)問(wèn)題，依然會(huì)造成較長(zhǎng)時(shí)間停播。

出于安全播出考慮，我臺(tái)在2011年4月安裝了調(diào)頻發(fā)射機(jī)3+1備份系統(tǒng)，如圖1所示。廠家的備份系統(tǒng)雖然在物理結(jié)構(gòu)上形成了3+1備份，但操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)繁瑣、流程復(fù)雜、運(yùn)行緩慢。“自動(dòng)”方式下的最快切換時(shí)長(zhǎng)在100秒左右，“手動(dòng)”方式下極易出錯(cuò)，多次損壞多功器的吸收負(fù)載和同軸開(kāi)關(guān)；備機(jī)的主備激勵(lì)器也不能同時(shí)改頻，不能自動(dòng)切換?；谏鲜鲆蛩?，我臺(tái)決定改造3+1備份系統(tǒng)。

圖1 調(diào)頻發(fā)射機(jī)3+1備份系統(tǒng)

二、改造思路

改造3+1備份系統(tǒng)，必須解決以下問(wèn)題：信號(hào)源切換；激勵(lì)器改頻；三部同軸開(kāi)關(guān)邏輯關(guān)系以及備機(jī)啟動(dòng)流程。

由于三部調(diào)頻發(fā)射機(jī)主機(jī)缺少主備激勵(lì)器的切換裝置，主激勵(lì)器出現(xiàn)故障后，需要將輸入輸出線(xiàn)纜拔插到備激勵(lì)器恢復(fù)播出，恢復(fù)時(shí)間大概60秒。發(fā)射機(jī)功放功率輸出到多功器，多功器的三個(gè)輸入口的特定頻率是88.4MHz,90.1MHz,93.6MHz，若輸入頻率與特定頻率不符，就會(huì)因反射功率過(guò)大造成設(shè)備損壞。為確保設(shè)備安全，激勵(lì)器改頻期間需抑制射頻輸出或關(guān)閉功放，若想在自動(dòng)、手動(dòng)狀態(tài)下對(duì)激勵(lì)器快速改頻，就需要增加硬件設(shè)備。鑒于備激勵(lì)器本身就沒(méi)有接入系統(tǒng)，所以決定將三臺(tái)備激勵(lì)器分別接入播出信號(hào)并設(shè)定播出頻率，以避免信號(hào)源切換和激勵(lì)器改頻。實(shí)際使用中，主發(fā)射機(jī)若出現(xiàn)故障，只需開(kāi)啟備機(jī)和相應(yīng)的備激勵(lì)器即可恢復(fù)播出。

圖2 同軸開(kāi)關(guān)控制原理

系統(tǒng)中最能直接反映發(fā)射機(jī)工作位置信息（天線(xiàn)或負(fù)載）的設(shè)備是同軸開(kāi)關(guān)，同軸開(kāi)關(guān)由限位開(kāi)關(guān)、電機(jī)、指示燈及接口端構(gòu)成，如圖2所示。電機(jī)的不同輸入端接入電源后，可以向正反兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到位后，限位開(kāi)關(guān)自動(dòng)切斷電機(jī)電源并發(fā)出到位指示信號(hào)。

正常工作狀態(tài)下，3+1備份系統(tǒng)的三部發(fā)射機(jī)接到多工器，備機(jī)接到假負(fù)載，此時(shí)假定三個(gè)同軸開(kāi)關(guān)電機(jī)的輸入電源都在正向端。當(dāng)某一發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障，為切換備機(jī)相應(yīng)同軸開(kāi)關(guān)電機(jī)正向端電源取消，反向端電源接入，此時(shí)電機(jī)會(huì)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，到位后備機(jī)接到多工器代替故障機(jī)工作，故障機(jī)接到假負(fù)載維修。只有故障機(jī)恢復(fù)到位，備機(jī)才能代替其他主機(jī)工作，因此，同一時(shí)刻三個(gè)同軸開(kāi)關(guān)電機(jī)正向端或全部接入電源，或只有一個(gè)同軸開(kāi)關(guān)的反向端接入電源。

備機(jī)的啟動(dòng)流程為：關(guān)故障機(jī)，切換故障機(jī)的同軸開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟備機(jī)。備機(jī)的開(kāi)機(jī)流程是先開(kāi)風(fēng)機(jī)，再開(kāi)末級(jí)功放，最后開(kāi)激勵(lì)器。激勵(lì)器鎖相、緩沖輸出達(dá)到額定功率后恢復(fù)播出。

三、改造方案

如圖3所示，三臺(tái)不同信號(hào)源、不同頻率的備激勵(lì)器輸出接到合路器的輸入，合路器的輸出又接到備機(jī)功放輸入。如圖4所示，備激勵(lì)器的電源受備機(jī)及同軸切換開(kāi)關(guān)控制。

圖3 備激勵(lì)器連接圖

圖4 備激勵(lì)器電源控制圖

假如播出中88.4MHz發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障，值班員需要進(jìn)行如下操作：關(guān)閉88.4MHz主機(jī)；切換88.4MHz主機(jī)的同軸開(kāi)關(guān)（切換命令下達(dá)后該同軸開(kāi)關(guān)電機(jī)的反向端接入電源，該電源同時(shí)送入88.4MHz激勵(lì)器電源控制繼電器，繼電器閉合）；同軸開(kāi)關(guān)到位后開(kāi)啟備機(jī)（備機(jī)會(huì)按風(fēng)機(jī)、功放、激勵(lì)器的順序加電，當(dāng)備機(jī)激勵(lì)器電源控制繼電器閉合后88.4MHz激勵(lì)器開(kāi)啟，90.1MHz和93.6MHz激勵(lì)器因相應(yīng)激勵(lì)器電源控制繼電器不能閉合而無(wú)法通電）；備機(jī)恢復(fù)播出。

四、使用效果

雖然改造費(fèi)用不足千元，改造完成后的3+1備份系統(tǒng)缺少自動(dòng)切換，但手動(dòng)切換操作簡(jiǎn)單、使用方便，主備機(jī)能迅速切換并在切換時(shí)不會(huì)損壞設(shè)備。同時(shí)主備機(jī)的切換時(shí)間在30秒內(nèi)完成（關(guān)主機(jī)5秒、轉(zhuǎn)動(dòng)同軸開(kāi)關(guān)5秒、開(kāi)備機(jī)20秒），大大縮短了停播時(shí)間，提升了我臺(tái)的安全保障級(jí)別，確保了安全播出。