GZ－G1K－ⅠPDM發(fā)射機(jī)原理、檢修、天調(diào)網(wǎng)絡(luò)改造

周鳳岐，林秉信，王 娟（.吉林省琿春市中波轉(zhuǎn)播臺(tái)，吉林 琿春 33300；.吉林省琿春市廣播電視臺(tái)，吉林 琿春 33300）

1 概 述

為更好地安全優(yōu)質(zhì)播出，提高效率、減少停播率，琿春市廣播電視臺(tái)根據(jù)春化臺(tái)實(shí)際情況，經(jīng)臺(tái)長(zhǎng)辦公會(huì)議決定，給春化轉(zhuǎn)播臺(tái)1 530 kHz發(fā)射機(jī)配備購(gòu)置哈爾濱正泰公司生產(chǎn)的ZT－G1KW－Ⅲ型PDM發(fā)射機(jī)一部作為備機(jī)。2013年5月訂貨，7月下旬到貨。設(shè)備配置發(fā)射機(jī)一部、ZT－TJ型中波天線(xiàn)交換器假負(fù)載一體機(jī)一臺(tái)及其它配件等。

2013年8 月16 日琿春市廣播電臺(tái)技術(shù)科組織技術(shù)人員到春化轉(zhuǎn)播臺(tái)進(jìn)行安裝準(zhǔn)備工作。現(xiàn)場(chǎng)將備機(jī)擺放對(duì)位，交換器假負(fù)載擺放兩部發(fā)射機(jī)，并用軟饋線(xiàn)與交換器假負(fù)載連接，以上各項(xiàng)工作對(duì)位完善后，備機(jī)接地線(xiàn)及三相四線(xiàn)供電。

1.1 交換器的連接及工作原理

交換器配線(xiàn)連接圖如圖1所示。交換器的工作電源取自發(fā)射機(jī)三相的任意一相火線(xiàn)和零線(xiàn)（N），為交換器開(kāi)關(guān)電源提供220 V供電，經(jīng)開(kāi)關(guān)電源輸出24 V直流電壓，給各個(gè)工作狀態(tài)及繼電器控制電路供電。

1.2 交換器斷電的情況

交換器斷電的情況下，由于各繼電器無(wú)工作電壓，繼電器無(wú)動(dòng)作，將一直保持A機(jī)接天線(xiàn)，B機(jī)接假負(fù)載。

1.3 打開(kāi)工作電源開(kāi)關(guān)K1時(shí)的情況

（1）交換器K2打在手動(dòng)、開(kāi)關(guān)K3打在A(yíng)機(jī)上時(shí)，繼電器J1、J2不吸合，XD1紅燈亮顯示A機(jī)接天線(xiàn)，XD4綠燈亮顯示B機(jī)接假負(fù)載；開(kāi)關(guān)K3打在B機(jī)時(shí)繼電器J1、J2吸合，此時(shí)，XD2綠燈亮顯示A機(jī)接假負(fù)載，XD3紅燈亮顯示B機(jī)接天線(xiàn)。

（2）轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K2打在自動(dòng)時(shí)，如果先開(kāi)A機(jī)，則A機(jī)的取樣電壓220 V加到JX－3端，繼電器JA首先吸合，其JA的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，切斷了繼電器J1、J2的工作電壓，使真空繼電器鎖定在A(yíng)機(jī)接天線(xiàn)上，B機(jī)接假負(fù)載的工作狀態(tài)，同時(shí)指示燈XD1紅燈亮，XD4綠 燈亮，顯示A機(jī)接天線(xiàn)，B機(jī)接假負(fù)載的工作指示狀態(tài)。此時(shí)JA、JB已經(jīng)鎖定，再開(kāi)B機(jī)也無(wú)法使交換器切換工作狀態(tài)。如果先開(kāi)B機(jī)，則B機(jī)的取樣電壓220 V加到JX－4端，繼電器JB首先吸合，其JB的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，切斷了繼電器JA供電。同時(shí)JB的常開(kāi)接點(diǎn)接通，繼電器J1、J2吸合，交換器切換到A機(jī)假負(fù)載，B機(jī)接天線(xiàn)的工作狀態(tài)，此時(shí)XD2亮綠燈指示A機(jī)假負(fù)載，XD3亮紅燈B機(jī)接天線(xiàn)的工作指示狀態(tài)，JA、JB已經(jīng)鎖定，再開(kāi)A機(jī)也無(wú)法使交換器切換工作狀態(tài)。另外，圖中CJ1、CJ2分別為A機(jī)、B機(jī)的主整電源交流接觸器KF。JX－3、4分別接在KF的下端（輸出端）。

開(kāi)備機(jī)空氣開(kāi)關(guān)，交換器供電，檢驗(yàn)交換器、自動(dòng)、手動(dòng)、主備指示，假負(fù)載是否正常，各項(xiàng)電壓、接點(diǎn)檢驗(yàn)正常后，將交換器控制開(kāi)關(guān)拔向自動(dòng)位置，電源開(kāi)關(guān)拔向開(kāi)的位置，此時(shí)可以開(kāi)啟主機(jī)。當(dāng)主機(jī)開(kāi)啟后，輸出功率為零，高駐波保護(hù)面板指示DS2亮，封鎖調(diào)制。當(dāng)開(kāi)備機(jī)時(shí)，交換器指示備機(jī)輸出對(duì)向假負(fù)載，輸出功率及反射指示都在正常范圍內(nèi)工作。當(dāng)將主機(jī)對(duì)向假負(fù)載時(shí)，主機(jī)功率輸出也只能調(diào)試到400 W左右，說(shuō)明主機(jī)有故障存在。與此同時(shí)，備機(jī)輸出通過(guò)交換器送向天線(xiàn)，然而備機(jī)告警，反射保護(hù)封鎖調(diào)制，無(wú)法送出RF射頻信號(hào)，顯示屏顯示駐波比過(guò)大，因此可判定天調(diào)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障。

圖1 自動(dòng)／手動(dòng)天線(xiàn)交換器原理圖

2 故障現(xiàn)象

根據(jù)主機(jī)與備機(jī)對(duì)比，首先將輸出天線(xiàn)饋管接頭與交換器拆解開(kāi)，將示波器連接在饋管接頭上，測(cè)試觀(guān)察哪個(gè)頻率倒送引起的駐波比過(guò)大。經(jīng)觀(guān)察發(fā)現(xiàn)示波器顯示有頻率585 kHz、130 V峰峰值的高電平通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)及饋管倒送到發(fā)射機(jī)，引起發(fā)射機(jī)反射保護(hù)，并封鎖調(diào)制。過(guò)去主機(jī)能夠?qū)F射頻送出，雖然輸出功率達(dá)不到滿(mǎn)功率，也應(yīng)該能維持低功率送出RF射頻信號(hào)，現(xiàn)在卻發(fā)生了輸出功率為零的現(xiàn)象，為什么？此時(shí)將主機(jī)出現(xiàn)的不正常故障暫時(shí)放下，主要研究和檢查天線(xiàn)倒送引起的備機(jī)保護(hù)封鎖，無(wú)法送出RF射頻信號(hào)的故障。

3 故障分析

根據(jù)故障現(xiàn)象，與廠(chǎng)家技術(shù)人員實(shí)地繪制了1 530 kHz統(tǒng)調(diào)房天線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行分析。

在實(shí)地繪制原設(shè)計(jì)的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)里，只有對(duì)1 143 kHz頻率的阻塞網(wǎng)絡(luò)，而沒(méi)有585 kHz的陷波網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過(guò)了解春化臺(tái)最先開(kāi)播的是1 530 kHz和1 143 kHz兩部發(fā)射機(jī)，天調(diào)設(shè)計(jì)只有1 143 kHz的阻塞。后期隨著無(wú)線(xiàn)廣播“村村通”工程和對(duì)延邊朝鮮語(yǔ)廣播的需要，增設(shè)了585 kHz延邊朝鮮語(yǔ)廣播設(shè)備，根據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)際情況，1 143 kHz和585 kHz兩個(gè)頻率采用雙頻共塔。對(duì)其天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試，使兩個(gè)頻率的發(fā)射機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，至今沒(méi)有出現(xiàn)互相干擾的情況發(fā)生。然而當(dāng)初設(shè)計(jì)只考慮這兩個(gè)頻率的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)改造，沒(méi)有考慮對(duì)1 530 kHz天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的改造和重新設(shè)計(jì)，致使1 530 kHz天調(diào)網(wǎng)絡(luò)及天饋線(xiàn)產(chǎn)生585 kHz倒送的故障，引起發(fā)射機(jī)駐波比保護(hù)及封鎖調(diào)制。

4 故障排除

根據(jù)1 530 kHz天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的原設(shè)計(jì)，本著對(duì)參數(shù)影響小、改動(dòng)小的原則，在其天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的輸入端加接了串并聯(lián)陷波回路。因工作頻率1 530 kHz高于陷波頻率585 kHz，根據(jù)有關(guān)資料采用此種陷波回路。在并聯(lián)回路L1、C1中，當(dāng)ωL1＝1／ωC1時(shí)，對(duì)1 530 kHz頻率整個(gè)并聯(lián)回路呈純阻性，且阻抗值最大，該回路對(duì)陷波頻率585 kHz而言呈感性，其電抗值為X1；而串聯(lián)回路L2、C2中，感抗XL＝ωL，和ω成正比；容抗XC＝－1／ωC，和ω成反比。當(dāng)ωL2＝1／ωC2時(shí)，對(duì)585 kHz頻率而言呈容性，其電抗值為X2，當(dāng)X1和X2大小相等，發(fā)生串聯(lián)諧振，將585 kHz頻率陷波吸收入地，如圖2。

首先用網(wǎng)絡(luò)分析儀，設(shè)置在1 530 kHz頻率上，測(cè)試L1、C1并聯(lián)阻抗、調(diào)諧L1，使L1、C1并聯(lián)諧振阻抗對(duì)1 530 kHz的頻率無(wú)窮大。然后接入L2、C2串聯(lián)諧振電路，將網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)置在585 kHz頻率上，測(cè)試其串并聯(lián)諧振阻抗，調(diào)諧L2，使串并聯(lián)的諧振阻抗對(duì)585 kHz的頻率接近于零，即阻抗－5Ω。以上調(diào)整工作完成后，接入天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的輸入端，再將網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)置在1 530 kHz頻率上，對(duì)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的阻抗匹配進(jìn)行調(diào)整，使網(wǎng)絡(luò)分析儀的顯示為實(shí)部49.5Ω、虛部－1.24、VSWR1.25。將饋管接口接入交換器接口，此時(shí)開(kāi)啟備機(jī)，輸出功率調(diào)到1 kW，反射功率接近零，射頻RF信號(hào)輸出正常無(wú)調(diào)制封鎖報(bào)警出現(xiàn)，則證明天饋線(xiàn)系統(tǒng)恢復(fù)正常。

圖2 陷波回路

5 運(yùn)行情況

通過(guò)以上的檢查、維護(hù)、改造和調(diào)試，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)及備機(jī)的阻抗匹配良好，發(fā)射機(jī)運(yùn)行正常。關(guān)閉備機(jī)，開(kāi)啟主機(jī)，主機(jī)的輸出功率為400 W左右，高駐波報(bào)警指示DS2亮紅燈。PA功放盒故障指示DS2、DS5亮紅燈，此顯示說(shuō)明主機(jī)功放盒存在故障，關(guān)閉主機(jī)，檢查功放盒，發(fā)現(xiàn)三個(gè)功放盒單元中有一個(gè)嚴(yán)重?fù)p壞。調(diào)換備用功放盒后，重新安裝到主機(jī)上，開(kāi)啟主機(jī)逐漸調(diào)節(jié)功率控制鈕，使功率上升到750 W左右后，功放盒故障報(bào)警指示恢復(fù)正常，而功率控制鈕再無(wú)法使功率上升到1 kW左右。如圖3，通過(guò)對(duì)駐波比保護(hù)電路分析和測(cè)試，正常時(shí)取自定向耦合器的反射電壓經(jīng)J5－6進(jìn)入接口板，此電壓應(yīng)在0.5 V以下，當(dāng)此點(diǎn)電壓升至3～4.6 V時(shí)，Q1和Q2組成的間歇振蕩器開(kāi)始工作，其振蕩頻率為3 Hz。U2是帶內(nèi)部時(shí)鐘頻率的可變分頻計(jì)數(shù)器，U5是16進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器，15腳為計(jì)數(shù)脈沖輸入端，10腳為計(jì)數(shù)器使能端，高電平做加計(jì)數(shù)，低電平做減計(jì)數(shù)。當(dāng)駐波比＞1.2，反射電壓＞3 V時(shí)，U5開(kāi)啟計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到32次時(shí)，監(jiān)視板上高駐波報(bào)警指示燈DS2亮。同時(shí)由Q4組成的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸出駐波減縮功率電平降低射頻功率。當(dāng)駐波比＞1.5，反射電壓信號(hào)＞5 V時(shí)，U1D－12腳電壓超過(guò)U1D－13腳的比較電壓4.6 V后，U1D－14腳輸出15 V駐波減縮功率信號(hào)電平，立即將發(fā)射機(jī)功率控制信號(hào)降到零，RF輸出為零。經(jīng)分析主機(jī)輸出功率為零，是由130 V峰峰值倒送電平超過(guò)U1－13腳比較電壓4.6 V以上，引起U1動(dòng)作，高駐波保護(hù)U1－14腳輸出15 V高電平強(qiáng)制功率控制信號(hào)為零，RF輸出為零。

圖3 高駐波比保護(hù)原理圖

根據(jù)以上分析，測(cè)試高駐波保護(hù)板J5－6反射功率采樣接點(diǎn)電壓3 V，比正常值0.5 V高出2.5 V。引起此點(diǎn)電壓增高是由定向耦合器的入射檢測(cè)器A1送出的。因?yàn)檎r(shí)，在T1次級(jí)負(fù)載電阻R1、R2上建立的電壓代表發(fā)射機(jī)RF輸出電流電平；由于RF電壓檢測(cè)器A2通過(guò)J1轉(zhuǎn)接送來(lái)的代表發(fā)射機(jī)RF輸出電壓加到T1次級(jí)中心抽頭，這兩個(gè)電壓在T1負(fù)載電阻R1、R2上合成。當(dāng)次級(jí)中心抽頭電壓正好調(diào)到無(wú)反射功率時(shí)，R1和R2上電壓絕對(duì)值相同。當(dāng)反射功率為零時(shí)，R1上的電壓與中心抽頭的電壓，正好幅值相等方向相反，反射功率輸出為零，表示中心抽頭送來(lái)的是反向電壓；R2上的電壓和中心抽頭電壓，正好幅值相等、相位相同，兩電壓之和，表示為正向入射功率。當(dāng)反射功率存在時(shí)，R1上的電壓與中心抽頭電壓正好幅度相等、方向相同，反射功率輸出為兩電壓之和；R2上的電壓與中心抽頭的電壓正好幅度相等、方向相反，入射功率輸出為兩電壓之差。即：

通過(guò)分析入反射波檢測(cè)器工作過(guò)程，由RF電壓檢測(cè)器為T(mén)1中心抽頭提供的參考電壓電平發(fā)生了變化，而使入反射檢測(cè)器A1輸出的反射功率采樣電平上升到3 V。將數(shù)字表接到定向耦合器J3輸出端，分別試調(diào)C10可變電容和L1電感組成的RF電壓監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字表顯示由3 V逐漸減小到0.5 V。調(diào)節(jié)功率控制發(fā)射機(jī)，功率指示能升到1.2 kW，高駐波保護(hù)指示DS2恢復(fù)正常，至此發(fā)射機(jī)的改造維修工作完成。

6 總 結(jié)

此次改造、檢修的過(guò)程中，引發(fā)許多思考。引起發(fā)射機(jī)駐波保護(hù)的主要原因是天調(diào)網(wǎng)路存在設(shè)計(jì)缺陷，也與技術(shù)維護(hù)人員在日常工作中經(jīng)驗(yàn)積累不足有關(guān)，而使585 kHz頻率倒送130 V峰峰值的電壓，造成1 530 kHz主機(jī)功放盒損壞。而且長(zhǎng)時(shí)間工作在駐波比保護(hù)的狀態(tài)下，致使發(fā)射機(jī)不能滿(mǎn)功率輸出。通過(guò)此次改造檢修，提高了技術(shù)維護(hù)人員的實(shí)踐能力，為以后的維護(hù)工作提出了新的要求和努力方向。