TSW2500型發(fā)射機(jī)模擬信號(hào)板分析

摘 要：TSW2500型發(fā)射機(jī)是THALES公司生產(chǎn)的500KW短波發(fā)射機(jī)，模擬信號(hào)板是用來對發(fā)射機(jī)運(yùn)行模擬參數(shù)的采樣和處理。

關(guān)鍵詞：TSW2500型發(fā)射機(jī)模擬參數(shù)采樣處理

中圖分類號(hào)：TN838

TSW2500型發(fā)射機(jī)的模擬板用來對發(fā)射機(jī)運(yùn)行模擬參數(shù)進(jìn)行采樣和處理，并將處理結(jié)果通過發(fā)射機(jī)顯示器進(jìn)行顯示。所有測量值通過該板都被轉(zhuǎn)換到10V的滿刻度值。此外，還包含一些額外的測量電路：用于燈絲調(diào)壓器控制THYRO-P、電池監(jiān)測以及±15V直流電源監(jiān)測。

1 I/O信號(hào)

下列是監(jiān)測信號(hào)：VfilV1/VfilV2（高前/高末燈絲電壓）；IaV1/VaV1（高前屏流/屏壓）；Ig1V2/Vg1V2（高末柵流/柵壓）；Ig2V2/Vg2V2（高末簾柵流/簾柵壓）；IaV2/VaV2（高末屏流/屏壓）；入射功率；反射功率；反射系數(shù)；屏級(jí)功耗APD；PHI1；PHI2。

所有測量電阻的選取都是按以下方式進(jìn)：在測量電路輸入端獲得的取樣電壓范圍為0.9～1.2V。所有電路都采用平衡輸入方式來避免接地環(huán)路對取樣信號(hào)造成影響，除了IaV2取樣電路的輸入阻抗Rin=1kΩ外，所有電流取樣電路的輸入阻抗都為100Ω，而所有電壓取樣電路的輸入阻抗為1kΩ。由于部分信號(hào)是調(diào)制信號(hào)，因此采用濾波電路以得到穩(wěn)定的平均值，并顯示在屏上。系統(tǒng)采用補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)對分壓器測量值和分流器測量值進(jìn)行誤差補(bǔ)償，電路的調(diào)整是通過插在濾波器和輸出緩沖器中間的各電位器完成。模擬輸出信號(hào)須送往幾個(gè)部分，因此每個(gè)輸出通過電壓跟隨器退耦以避免彼此影響。信號(hào)被送往以下系統(tǒng)：中央控制系統(tǒng)、順序控制器、模擬參數(shù)顯示、信號(hào)記錄器和馬達(dá)控制器。電流測量電路帶有瞬態(tài)檢測器，這樣能迅速判斷過流。這些瞬態(tài)檢測器的輸入信號(hào)都沒有經(jīng)過相應(yīng)的濾波器。去信號(hào)記錄器的信號(hào)也不經(jīng)過濾波處理。

2 測量電路

2.1 燈絲電壓

VfilV1和VfilV2的測量電路是相同的，它們都以一個(gè)真均方根值（TRUERMS）運(yùn)算模塊作為核心電路，以保證直流和交流電壓都能被正確測量、校準(zhǔn)和顯示。

信號(hào)通過平衡輸入放大器（放大倍數(shù)V=1）后，再被放大5倍并輸入到真均方根值運(yùn)算模塊中，其輸出送到一個(gè)fg=3Hz的二階低通濾波器。濾波器放大倍數(shù)V=1，且在50Hz時(shí)最小衰減46dB。后級(jí)電路結(jié)合誤差補(bǔ)償調(diào)整將信號(hào)放大到10V，其放大倍數(shù)V=1.38～2.8。之后通過4個(gè)緩沖器后分別連接到以下電路（系統(tǒng)）：中央控制系統(tǒng)、順序控制器、模擬參數(shù)顯示和信號(hào)記錄器。

2.2 電流測量

信號(hào)通過平衡輸入放大器（放大倍數(shù)V=2）后，輸入到一個(gè)fg=3Hz的三階低通濾波器。濾波器的放大倍數(shù)V=1，在40Hz時(shí)最小衰減值大于60dB。后級(jí)電路結(jié)合誤差補(bǔ)償調(diào)整將信號(hào)放大到10V，其放大倍數(shù)V=4.15～5.8。之后先通過緩沖器連接到以下電路：中央控制系統(tǒng)、順序控制器和模擬參數(shù)顯示。另外Vg1V2和IaV2兩個(gè)信號(hào)還送到了馬達(dá)控制器，作為自動(dòng)調(diào)諧控制信號(hào)。IaV2電路還有一個(gè)無緩沖的額外輸出，送到模擬數(shù)據(jù)采集板上的屏耗（APD）監(jiān)測電路。在進(jìn)行此處理的同時(shí)，信號(hào)在經(jīng)過輸入放大器之后經(jīng)過放大后（放大倍數(shù)V=2.5）給信號(hào)記錄器。這就確保了在有調(diào)制信號(hào)時(shí)，即使調(diào)制度m=1也可以獲得全部信息。當(dāng)過流（如達(dá)到2×In）時(shí)，也可以獲得更多信息。在經(jīng)過輸入放大器之后信號(hào)直接送給瞬態(tài)檢測器。該電路不可調(diào)，且被設(shè)計(jì)成對已調(diào)制信號(hào)不響應(yīng)（m=1，梯形調(diào)制，調(diào)制頻率為5kHz）。

2.3 電壓測量

VaV2電壓信號(hào)通過平衡輸入緩沖放大器（放大倍數(shù)V=1）后，輸入到一個(gè)fg=3Hz的三階低通濾波器。濾波器的放大倍數(shù)V=1，且在40Hz時(shí)最小衰減值大于60dB。后級(jí)電路結(jié)合誤差補(bǔ)償調(diào)整將信號(hào)放大到10V，其放大倍數(shù)V=8.3～11.5。之后通過緩沖器連接到以下四個(gè)電路：中央控制系統(tǒng)、順序控制器、模擬參數(shù)顯示和連在后面的馬達(dá)控制器。測量電路提供一個(gè)無緩沖的額外輸出，送到模擬數(shù)據(jù)采集板上的屏耗（APD）監(jiān)測電路。在送往濾波電路的同時(shí)，還送往一個(gè)放大倍數(shù)V=5的無濾波功能的電路，該電路用于信號(hào)記錄器，其信號(hào)直接從輸入級(jí)之后取得。信號(hào)通過平衡輸入放大器（放大倍數(shù)V=1）后，輸入到一個(gè)fg=4.8kHz的RC低通濾波器，用于抑制干擾。并結(jié)合誤差補(bǔ)償調(diào)整將信號(hào)放大到10V，其放大倍數(shù)V=8.3～11.5。

2.4 入射功率

入射功率檢測器的輸出電平為8.0V（在額定功率時(shí)R1>1MΩ）。經(jīng)過分壓器處理后，在YCS07板輸入放大器處的輸入信號(hào)電壓為0.9V。經(jīng)過放大倍數(shù)為1.014的輸入級(jí)，當(dāng)發(fā)射機(jī)輸出1.2倍的額定功率時(shí)，本級(jí)輸出電壓為1.0V（最終處理后的代表P+的輸出電壓為10V）。為了得到調(diào)制信號(hào)的平均值，后面接了一個(gè)fg=3Hz的三階低通濾波器，在40Hz處最小衰減大于60dB。緊跟著濾波器后的是一個(gè)放大系數(shù)V=8的放大器，為了補(bǔ)償射頻測量鏈路中的誤差和頻率響應(yīng)，放大后的信號(hào)使用一個(gè)乘法器根據(jù)輸出功率校正值CPFD信號(hào)按以下公式進(jìn)行校正：K1#=0.625×（1±0.1）Ref±0.2×K1（→6.25V±0.625±2.0V）。該公式對應(yīng)著D≥±2.4dB的頻率響應(yīng)補(bǔ)償，以及一個(gè)±0.8dB的對整個(gè)曲線進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男ＵＵ鎸?shí)校正值“K1”是來自于馬達(dá)控制器的一個(gè)±10V信號(hào)。隨后的信號(hào)被放大2倍后得到信號(hào)“V+”，該信號(hào)分別用于計(jì)算反射系數(shù)并經(jīng)過平方后得到與功率“P+”成比例的電壓值，這一電壓通過5個(gè)緩沖器分別送到以下電路：中央控制系統(tǒng)（ECAM）、順序控制器、模擬參數(shù)顯示、信號(hào)記錄器和馬達(dá)控制。送到屏極損耗監(jiān)測電路的信號(hào)沒有經(jīng)過緩沖器。

2.5 反射功率

反射功率檢測器的輸出電平為8.0V（在1/3額定功率時(shí)R1>1MΩ，對應(yīng)VSWR=2.0）。經(jīng)過分壓器（Rin=1kΩ）處理后，在YCS07板輸入放大器處的輸入信號(hào)電壓為0.9V。經(jīng)過放大倍數(shù)為1.014的輸入級(jí)，當(dāng)發(fā)射機(jī)VSWR=2時(shí)，本級(jí)輸出電壓為1.0V。為了得到調(diào)制信號(hào)的平均值，后面接了一個(gè)fg=3Hz的三階低通濾波器，在40Hz處最小衰減大于60dB。緊跟著濾波器后的是一個(gè)放大系數(shù)V=8的放大器，為了補(bǔ)償射頻測量鏈路中的誤差和頻率響應(yīng)，放大后的信號(hào)使用一個(gè)乘法器根據(jù)反射功率校正值CPRV信號(hào)按以下公式進(jìn)行校正：K2#=0.625×（1±0.1）Ref±0.2×K2（→6.25V±0.625±2.0V）

該公式對應(yīng)著D≥±2.4dB的頻率響應(yīng)補(bǔ)償，以及±0.8dB的對整個(gè)曲線進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男Ｕ?。真?shí)校正值“K2”是來自于馬達(dá)控制器的±10V信號(hào)。隨后的信號(hào)被放大2倍后得到信號(hào)“V-”，該信號(hào)分別用于計(jì)算反射系數(shù)并經(jīng)過平方后得到與功率“P-”成比例的電壓值，電壓通過5個(gè)緩沖器分別送到以下電路：中央控制系統(tǒng)（ECAM）、順序控制器、模擬參數(shù)顯示、信號(hào)記錄器和馬達(dá)控制。送到屏極損耗監(jiān)測電路的信號(hào)沒有經(jīng)過緩沖器。直接從輸入放大器取得的信號(hào)經(jīng)過5倍的放大后送到信號(hào)記錄器。

3 計(jì)算電路

3.1 反射系數(shù)

全功率的反射系數(shù)r取決于V+和V-：r=V-/V+。為獲得r=0.5的顯示（此時(shí)對應(yīng)于VSWR=3，V-的測量只用來衡量VSWR=2），用于指示的反射系數(shù)采用公式r=0.66*V-/V+來計(jì)算。為防止除數(shù)為0，系統(tǒng)在入射功率小于20kW時(shí)將采用一個(gè)固定的常數(shù)值加入除數(shù)中。這一電壓通過4個(gè)緩沖器分配到以下電路：中央控制系統(tǒng)、順序控制、模擬參數(shù)顯示和信號(hào)記錄器。

3.2 屏極功率損耗APD計(jì)算功能

屏極功率損耗是采用Va，Ia，P+和P-的值來計(jì)算的。發(fā)射機(jī)的實(shí)際輸出功率為：Pout=P+-P-。這些參數(shù)用來得到P+和Pout#=0.5×P+-0.055×P-。P-則根據(jù)下列公式再第一步進(jìn)行處理：Pout#=0.5×P+-0.055×P-。

將Va和Ia兩個(gè)信號(hào)（都來自于YCS06）相乘以便計(jì)算輸入功率：Pin=Va×Ia。隨后根據(jù)發(fā)射機(jī)實(shí)際情況，通過調(diào)整電阻來調(diào)整參數(shù)n（n≤1），得到實(shí)際的輸入功率：Pin#=n×Va×Ia。

信號(hào)Pout′和Pin′相減后，經(jīng)過放大系數(shù)V=4.8的放大后，得到與損耗功率成比例的電壓：Pv=（Pin#-Pout#）×4.8。

10V對應(yīng)于0.5×Pnominal的功率損耗。這一電壓通過緩沖器輸入到5個(gè)電路：中央控制系統(tǒng)（ECAM），順序控制，模擬參數(shù)顯示，信號(hào)記錄器和馬達(dá)控制。

4 鑒相器的相位處理功能

來自驅(qū)動(dòng)級(jí)鑒相器的信號(hào)PHI1為±4V范圍的信號(hào)，對應(yīng)著±100o的相位測量范圍。馬達(dá)控制器需要的控制信號(hào)為V=0～10V的電壓值，其中0o對應(yīng)于5V電平。為了消除因調(diào)制對信號(hào)造成的影響，信號(hào)在通過平衡輸入放大器后由一個(gè)三階低通濾波器進(jìn)行濾波，濾波器在40Hz時(shí)最小衰減大于60dB。隨后的放大器（放大系數(shù)V=2）進(jìn)行補(bǔ)償和頻率校正，補(bǔ)償范圍為：±0.16×K3。其中校正系數(shù)K3是來自馬達(dá)控制器的±10V的信號(hào)，校正范圍為±20o。整個(gè)測量范圍±100o并非必需的。在下列電路中被限制為±60o，對應(yīng)±5V的電壓信號(hào)，該信號(hào)被增加5V后轉(zhuǎn)換為馬達(dá)控制需要的0～10V信號(hào)。信號(hào)被限制為-5V并在校正后取半壓，然后在隨后的放大器再被放大（放大系數(shù)V=2），最后通過+10V的限幅后經(jīng)輸出緩沖器送到馬達(dá)控制器。

來自末級(jí)鑒相器的信號(hào)PHI2為±4V范圍的信號(hào)，對應(yīng)著±100o的相位測量范圍。馬達(dá)控制器需要的控制信號(hào)為V=0～10V的電壓值，其中0o對應(yīng)于5V電平。

為了消除因調(diào)制對信號(hào)造成的影響，信號(hào)在通過平衡輸入放大器后由一個(gè)三階低通濾波器進(jìn)行過濾，濾波器在40Hz時(shí)最小衰減大于60dB。隨后的放大器（放大系數(shù)V=2）執(zhí)行補(bǔ)償和頻率校正，補(bǔ)償范圍為：±0.16×K4。其中校正系數(shù)K4是來自馬達(dá)控制器的±10V的信號(hào)，校正范圍為±20o。

整個(gè)測量范圍±100o并非必需。在下列電路中被限制為±60o，對應(yīng)±5V的電壓信號(hào)，該信號(hào)被增加5V后轉(zhuǎn)換為馬達(dá)控制其需要的0～10V信號(hào)。信號(hào)被限制為-5V并在校正后取半壓，然后在隨后的放大器再被放大（放大系數(shù)V=2），通過+10V的限幅后送到馬達(dá)控制器。馬達(dá)控制的輸出緩沖前面有一個(gè)fg=8Hz的附加RC低通濾波器，用來抑制從保持切換到采樣時(shí)產(chǎn)生的調(diào)制干擾。

5 結(jié)束語

通過對TSW2500型發(fā)射機(jī)的模擬信號(hào)板的分析，理解和掌握該發(fā)射機(jī)的模擬信號(hào)監(jiān)測、計(jì)算、控制原理，有助于提高維護(hù)水平和處理故障的能力，提高了安全傳輸發(fā)射任務(wù)的保障能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]張學(xué)田.廣播電視技術(shù)手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社.

[2]馬場清太郎（日）.運(yùn)算放大器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社.

作者簡介：李梁（1980.5-），男，浙江人，本科（在讀工程碩士），工程師，工作崗位：發(fā)射機(jī)房副主任，負(fù)責(zé)電臺(tái)發(fā)射機(jī)的維護(hù)及技術(shù)開發(fā)工作。

作者單位：國家新聞出版廣電總局831臺(tái)，浙江蘭溪 321106