DX發(fā)射機(jī)降功率PAL邏輯控制工作原理

摘 要：在DX-200發(fā)射機(jī)中設(shè)置多種檢測(cè)保護(hù)電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與保護(hù)，使之在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)導(dǎo)致故障擴(kuò)大或損壞元器件。本文僅對(duì)DX-200發(fā)射機(jī)控制板（1A31）故障反饋降低功率的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：降低功率/恢復(fù)控制 衰減量 故障定時(shí) 測(cè)試向量

中圖分類號(hào)：U2313 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）07（b）-0009-02

1 故障降功率PAL簡(jiǎn)介

降功率保護(hù)是DX-200發(fā)射機(jī)所采取的重要保護(hù)措施之一。它是在天線駐波比和網(wǎng)絡(luò)駐波比越限、模塊溫度過高及風(fēng)量減弱情況下對(duì)設(shè)備實(shí)施降功率保護(hù)。在實(shí)施降功率保護(hù)過程中，發(fā)射機(jī)輸出功率一步步地降低，而決定功率輸出的衰減量取決于故障的類型與時(shí)間長(zhǎng)短。如果最初的故障持續(xù)時(shí)間很短，而且不再出現(xiàn)了，那么功率單元就可以一步一步地恢復(fù)到原來的功率。如果功放單元已處于極限功率衰減位置，但仍需要進(jìn)一步的降功率，那么這個(gè)功放單元就會(huì)關(guān)斷。

降功率保護(hù)是由降低功率PAL和降低功率時(shí)間PAL組成（方框圖略）。需要對(duì)功率進(jìn)行降低的那些故障信號(hào)加到降低功率PAL上，使輸出信號(hào)DB1、DB2、DB3的數(shù)字量隨之變化，這個(gè)數(shù)字量分別控制模擬輸入板上電阻衰減器開關(guān)（U12）改變功放單元的功率輸出電平；與此同時(shí)，降低功率計(jì)間PAL接收降低功率PAL的狀態(tài)信號(hào)，開始對(duì)故障進(jìn)行計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí)結(jié)束后再一次檢查故障輸入，以決定是繼續(xù)降功率還是開始恢復(fù)功率。

2 故障降功率PAL的分析

2.1 故障過荷降功率FOLDBACK

FOLDBACK=！DB2&！DB3&！DB1&！UP&！DOWN；（注：本文的邏輯表達(dá)式均是由22V10的燒點(diǎn)讀出）從降功率表達(dá)式可看出，在沒有降功率信號(hào)時(shí)DB1、DB2、DB3、UP、DOWN均為低電平，PIN 23為高電平。如果任意降功率信號(hào)OMAV X、OMON X、OTFB X、AFR X、出現(xiàn)低電平脈沖或低電平時(shí)，F(xiàn)OLDBACK轉(zhuǎn)低，與之對(duì)應(yīng)的降功率邏輯電平（DB1、DB2、DB3、）出現(xiàn)跳變，與此同時(shí)，減功率輸出端（DOWN）變?yōu)?.25 ms高電平，至（U2-6）開始啟動(dòng)降功率時(shí)間PAL的4分鐘降功率減計(jì)時(shí)。

從邏輯表達(dá)式可以看出，降功率控制器無論是降功率或升功率， FOLDBACK均為低電平出現(xiàn)。

2.2 降功率限值FBLIM

FBLIM=！DB2&！DB3&！DB1&！UP&DOWN；

如果在OMAV X、OMON X或者OTFB X故障連續(xù)降功率降低至-12DB，DB1、DB2、DB3邏輯電平分別為0、0、1時(shí)，為降功率的功率極限值。如果繼續(xù)出現(xiàn)降功率信號(hào)，F(xiàn)BLIM（降功率限值）轉(zhuǎn)為高電平信號(hào)，此信號(hào)送至U3（故障管理器）作關(guān)機(jī)處理。此時(shí)，DB1、DB2、DB3邏輯電平分別被清零0、0、0。

2.3 恢復(fù)功率UP

UP.D=OTFBX&OMAVX&OMONX&！UP&！DOWN&（AFRX&DB2&DB3&DB1&！O1

#AFRX&DB2&UPTIM #！DB2&DB3&UPTIM #AFRX&DB 1&UPTIM）；

在恢復(fù)功率UP的邏輯表達(dá)式可以很直觀的看出，每一個(gè)邏輯表達(dá)式都有它的實(shí)際意義和操作，例如。

（1）第一個(gè)邏輯表達(dá)式為風(fēng)量減弱（AFRX）恢復(fù)功率邏輯表達(dá)式，由于風(fēng)量減弱降功率故障沒有恢復(fù)功率計(jì)時(shí)。因此，在風(fēng)量恢復(fù)正常后0.25 ms立即步進(jìn)返回到全功率。

（2）第二、三、四邏輯表達(dá)式為OTFBX、OMAVX、OMONX?；謴?fù)功率邏輯表達(dá)式。例如：由于溫度和駐波比故障功率衰減至-10 dB，此時(shí)，DB1、DB2、DB3降功率數(shù)字量為1、0、1。當(dāng)UPTIM（恢復(fù)功率計(jì)時(shí)）脈沖上升延到來時(shí)，如果沒有故障信號(hào)輸入，第三或四邏輯表達(dá)式為1。DB1、DB2、DB3降功率數(shù)字量跳變?yōu)?、1、1，功率衰減升為-6 dB；與此同時(shí)，UP信號(hào)送至（U2）4分鐘計(jì)時(shí)器，4分鐘計(jì)時(shí)器結(jié)束后，UPTIM出現(xiàn)0.25 ms脈沖，在上升延到來時(shí)，如果沒有故障信號(hào)輸入，第二或四邏輯表達(dá)式為1。DB1、DB2、DB3降功率數(shù)字量跳變?yōu)?、1、1，功率衰減升為-3 dB；與此同時(shí)UP信號(hào)送至（U2）進(jìn)行下一個(gè)周期的4分鐘計(jì)時(shí)。以此類推。

3 VSWR故障降功率的分析

3.1 VSWR降功率故障分析

降功率控制器對(duì)天線或網(wǎng)絡(luò)VSWR故障的處理是一樣的，現(xiàn)以天線駐波比故障為例。

如果輸出監(jiān)測(cè)板上的VSWR PAL（U26）在20秒鐘時(shí)間內(nèi)就收到了5個(gè)天線VSWR脈沖，OM.AV.X.線就會(huì)變?yōu)榈碗娖匠掷m(xù)250 us。降功率控制器立刻（在0.25 ms內(nèi)）變?yōu)榈谝粋€(gè)降功率電平點(diǎn)-0.5 dB。為了進(jìn)一步地了解VSWR故障降功率原理，可通過VSWR測(cè)試向量了解整個(gè)升、降功率的全過程。如圖1所示。

（1）左邊的區(qū)域?yàn)榻倒β手敝两倒β蕵O限FBLIM脈沖出現(xiàn)關(guān)機(jī)過程，可通過“DB”數(shù)字量對(duì)應(yīng)降功率的等級(jí)。（2）右邊的區(qū)域?yàn)榻倒β省⒒謴?fù)功率的全過程，也可通過“DB”數(shù)字量對(duì)應(yīng)恢復(fù)功率的等級(jí)。

3.2 VSWR正?；謴?fù)功率的分析

如果功率輸出達(dá)到了安全的工作電平值（假定還沒有被關(guān)斷），在這個(gè)點(diǎn)上不再出現(xiàn)降功率故障了，4分鐘之后，降功率計(jì)時(shí)PAL的加計(jì)時(shí)（UPTIM）輸出端將會(huì)變?yōu)?.25 ms高電平。這個(gè)脈沖又傳送回降功率控制器，給出信號(hào)再檢測(cè)一下那個(gè)故障輸入端，當(dāng)降功率控制器查看到那個(gè)故障輸入端已變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，它就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)0.25 ms的升功率脈沖，這個(gè)升功率計(jì)時(shí)脈沖，使恢復(fù)控制器移到下一個(gè)衰減量小的步進(jìn)檔。

如（圖2）右邊區(qū)域所示，當(dāng)VSWR故障降功率數(shù)字量為DB1、DB2、DB3=1、1、1（-6 dB）時(shí)，4分鐘之后不再出現(xiàn)降功率故障，DB1、DB2、DB3在0.25 ms內(nèi)跳變?yōu)?、1、0，并啟動(dòng)功率恢復(fù)程序，進(jìn)行下一個(gè)4分鐘計(jì)時(shí)器。這個(gè)過程在4分鐘的步進(jìn)時(shí)間內(nèi)是連續(xù)的，如果在功率恢復(fù)過程中，OMAV X一直為高電平，從-6 dB功率的衰減恢復(fù)到全功率狀態(tài)需5個(gè)計(jì)時(shí)脈沖周期20分鐘時(shí)間，直至FOLDBACK跳變?yōu)楦唠娖剑倒β释Ｖ?，各存?chǔ)器被復(fù)位置“零”，設(shè)備恢復(fù)到全功率運(yùn)行。

4 溫度過高故障降功率的分析

為了使功放模塊在安全的溫度區(qū)域內(nèi)工作，機(jī)內(nèi)設(shè)置兩個(gè)溫度傳感器，使之在模塊超溫的情況下，對(duì)發(fā)射機(jī)實(shí)施降功率保護(hù)。

（1）在RF1#大臺(tái)階上安裝了射頻放大器溫度傳感器。（2）在擴(kuò)展的發(fā)射機(jī)接口板上設(shè)置了環(huán)境溫度傳感器。

下面仍以測(cè)試向量證明溫度故障降功率全過程。

4.1 溫度過高故障降功率的分析

當(dāng)OT.FB.X輸入變成低電平時(shí)，0.25 ms內(nèi)衰減量立刻從0、0、0跳變至第一個(gè)降功率電平點(diǎn)0、1、1，如（圖2）左邊區(qū)域所示：對(duì)應(yīng)的是-3 dB功率電平點(diǎn)上，降功率控制器將等候4分鐘再一次檢查故障輸入，如果OT.FB.X仍為低電平，功率電平下降另一個(gè)降功率點(diǎn)-6.0 dB功率電平點(diǎn)上，如果OT.FB.X一直保持低電平，每隔4分鐘降下一檔功率電平點(diǎn)，直至降功率極限（FPLIM）出現(xiàn)高電平，將功放單元關(guān)斷。如果功放單元在降功率時(shí)達(dá)到關(guān)斷狀態(tài)了，就不能自動(dòng)恢復(fù)了。功放單元必須要選擇一個(gè)功率電平后才能重新起動(dòng)。

4.2 溫度正?；謴?fù)功率的分析

降功率PAL對(duì)溫度故障與溫度恢復(fù)的處理是不同的，對(duì)溫度故障的處理是：第一個(gè)降功率點(diǎn)為-3.0 dB；而溫度正?；謴?fù)功率時(shí)，則時(shí)一步步地恢復(fù)，而不是一步恢復(fù)到0 dB擋。下面測(cè)試向量圖說明。

如（圖2）右邊區(qū)域所示，設(shè)定因溫度故障降功率至第一個(gè)功率電平點(diǎn)-3.0 dB， DB1、DB2、DB3為0、1、1，4分鐘后檢測(cè)到故障消失，啟動(dòng)恢復(fù)功率程序，在第一個(gè)降功率電平-3.0 dB，而恢復(fù)功率為-2.0 dB，以此類推。也就是說，當(dāng)溫度故障時(shí)，0.25 ms內(nèi)功率電平降至-3.0 dB；而當(dāng)溫度正常時(shí)恢復(fù)到0衰減狀態(tài)則需要16分鐘時(shí)間。

5 風(fēng)量減弱故障降功率的分析

5.1 風(fēng)量減弱降功率的分析

當(dāng)某一風(fēng)量檢測(cè)電路檢測(cè)到風(fēng)量下降時(shí)，調(diào)制編碼板輸出AFR（風(fēng)量減弱）為風(fēng)量減弱低電平，此時(shí)，從風(fēng)量減弱故障降功率測(cè)試向量（圖3）得知，DB1、DB2、DB3數(shù)字量從0、0、0跳變?yōu)?、1、1。與之對(duì)應(yīng)的功率降低-6dB功率。這是唯一的可衰減量。如果風(fēng)量仍然不能使功放單元在已降低的功率電平上達(dá)到足夠的冷卻，調(diào)制編碼器板和輸出監(jiān)測(cè)器板上的風(fēng)流動(dòng)監(jiān)測(cè)電路就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)風(fēng)流動(dòng)故障關(guān)機(jī)低電平，將功放單元關(guān)斷。

5.2 風(fēng)量正?；謴?fù)功率的分析

恢復(fù)功率過程比較簡(jiǎn)單，與駐波比、溫度故障降功率的操作有所不同：風(fēng)量減弱故障只有唯一的可衰減量，也是最低極限的衰減量；沒有使用4分鐘計(jì)時(shí)電路。所以，如果AR.F.X輸入變?yōu)楦唠娖?，恢?fù)控制器就會(huì)立刻（在0.25 ms內(nèi)）步進(jìn)返回到全功率；關(guān)機(jī)指令不是通過FBLIM（降功率限值）至U3進(jìn)行關(guān)閉功放單元的操作的，而是從調(diào)制編碼器板和輸出監(jiān)測(cè)器板上的風(fēng)流動(dòng)監(jiān)測(cè)電路產(chǎn)生的風(fēng)流動(dòng)故障低電平，將功放單元關(guān)斷。

6 結(jié)語

通過對(duì)DX-200發(fā)射機(jī)降功率控制的分析研究，感覺到設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)理念上十分清晰，在故障降功率的三個(gè)輸入變量的處理上，采用3種不同的處理方式，使設(shè)備的運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。比如：駐波比降功率的處理：對(duì)于單次的駐波比越限，采用RF封鎖，給調(diào)制編碼器清零；對(duì)于連續(xù)的駐波比越限的處理則是在很短的時(shí)間（0.25 ms）降功率直至關(guān)機(jī)。對(duì)于溫度過高故障的處理：首先把功率降到一個(gè)絕對(duì)安全的功率等級(jí)，再定時(shí)檢測(cè)故障是否存在，若故障依然存在則降至下一個(gè)故障等級(jí)直至關(guān)機(jī)。而對(duì)于風(fēng)量故障的處理與前者的處理方法有所不同。我們知道，不論是水冷或是風(fēng)冷發(fā)射機(jī)，都采用閉環(huán)式冷卻方式，因此，對(duì)風(fēng)流量的要求比較嚴(yán)格，所以，當(dāng)檢測(cè)到風(fēng)量減少時(shí)，發(fā)射機(jī)輸出功率立即降至1/4功率輸出，以確保設(shè)備在絕對(duì)安全的功率等級(jí)上運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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