國產(chǎn)500kW短波發(fā)射機的調諧控制系統(tǒng)

羅天涯

摘要 本文主要對DF500A型國產(chǎn)500kW短波發(fā)射機的調諧控制系統(tǒng)的構架組成以及主要功能進行介紹，并對其自動調諧的設計方法和工作原理進行詳細分析，為安裝該機型的臺站同行們能夠借薦互相學習，對今后的運行維護有所幫助。

關鍵詞

短波發(fā)射機；調諧控制系統(tǒng)；組成；功能；設計方法；工作原理

中圖分類號G2

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2016）157-0076-02

DF500A型500kW短波發(fā)射機是國內近幾年來自主研制的大功率短波調幅發(fā)射機，該機型的電控邏輯系統(tǒng)主要以國產(chǎn)DFIOOA型lOOkW發(fā)射機為參考，高周系統(tǒng)仿照瑞士THALES公司生產(chǎn)的TSW2500型500kW短波發(fā)射機的設計制造。自動控制系統(tǒng)作為發(fā)射機的標配，本著安全播音，提高設備可靠性的目的，在吸取進口設備優(yōu)點的基礎上，采用CPLD+ARM7及工業(yè)控制計算機等技術平臺自主開發(fā)設計。新開發(fā)出的自動控制系統(tǒng)經(jīng)過幾年來的不斷升級優(yōu)化基本上能夠滿足設備運行的需要，其中調諧控制系統(tǒng)作為發(fā)射機自動控制的核心部分，對發(fā)射機的安全穩(wěn)定運行起到了至關重要的作用。

1 調諧控制系統(tǒng)的構架組成及主要功能

調諧控制的基本功能是通過控制調諧馬過裝置來調整射頻系統(tǒng)的可調電容和電感，使射頻系統(tǒng)工作在阻抗匹配最佳狀態(tài)。DF500A型短波發(fā)射機的調諧控制系統(tǒng)包括調諧控制器，調諧切換板（A183），馬達驅動器，調諧馬達裝置和調諧電源（圖1）。

1.1 調諧控制器

調諧控制器是DF500A型短波發(fā)射機核心控制的一部分，主要由母板、通信模塊（ARMI）、調諧模塊（ARM2）、AD板、DA板、通信接口板組成，其功能如下。

1.1.1 母板

母板負責鏈接AD板、DA板、通信控制板（ARMI）、調諧控制板（ARM2）和通信接口板，進行各個電路板之間信號的鏈接和轉換。

1.1.2 AD板

AD板的主要是把十二路馬達位置數(shù)據(jù)和各種表值數(shù)據(jù)的模擬數(shù)據(jù)轉換成數(shù)字量送給調諧控制板。

1.1.3 DA板

DA板主要是把調諧控制板傳送過來的十二路馬達控制信號由數(shù)字量轉換成模擬量去控制十二路電機。

1.1.4 通信接口板

通信接口板主要負責控制板和外圍設備的接口，光耦隔離進行電平轉換，驅動外圍設備。

1.1.5 通信控制板（ARMl）

通信控制板主要負責與上位機通信、與調諧控制板通信，并實現(xiàn)的一些邏輯功能。實現(xiàn)的邏輯功能有關機、黑燈絲、紅燈絲、高壓合、高壓斷、復位、快速燈絲、封鎖音周、封鎖PSM指令。

1.1.6 調諧控制板（ARM2）

調諧控制板主要負責調諧控制，與邏輯控制器、通信控制板通信，并實現(xiàn)一些邏輯功能。實現(xiàn)的邏輯功能有高功率、低功率、升功率、降功率和啟動調諧。

1.2 調諧切換板（A183）

控制切換MP02，MP05，MPIO，MPII四路電機進行粗調或細調。粗調時將上位機的馬達位置和A14板的馬達隨動信號分別送到馬達驅動板的TBI-2和TBI-12兩端。細調時將A10板的鑒相監(jiān)阻信號和上位機下發(fā)的補償信號分別送到馬達驅動板的TBI-2和TBI-12兩端。

1.3 馬達驅動器

馬達驅動器將輸入的兩路信號，A14板的馬達隨動信號（變化的直流電壓）和上位機的調諧數(shù)據(jù)（經(jīng)DA轉換后的固定直流電壓）進行比較、放大后，利用脈寬調制技術，控制一個±36V的直流電驅動調諧馬達運行。調諧馬達運行的速度根據(jù)運行的距離自動調節(jié)，并在快要到達指定位置時自動減速，從而達到精確定位。

1.4 調諧馬達裝置

全機共有12套調諧馬達裝置，對應調諧12路可調電感電容。

1.5 調諧電源

調諧時為12路調諧馬達提供±36V直流電源。

2 自動調諧系統(tǒng)的設計方法及工作原理

DF500A型500KW短波發(fā)射機的自動調諧系統(tǒng)是按照先進的控制技術設計的，必要的預存數(shù)據(jù)使得系統(tǒng)可以快速、準確地粗調；鑒相器、負載阻抗以及電流檢測器的使用，保證了系統(tǒng)能夠更加快速準確地細調。發(fā)射機調諧系統(tǒng)主要分為兩個執(zhí)行步驟：粗調和細調，圖2為自動調諧流程圖。

2.1 粗調

粗調是通過將各路直流馬達調整到預先存儲的調諧數(shù)據(jù)位置或計算獲取的調諧數(shù)據(jù)位置。發(fā)射機在調機期間，調機者通過上位機兩個數(shù)據(jù)庫存儲兩種調諧數(shù)據(jù)：即熱播數(shù)據(jù)和出廠數(shù)據(jù)，存儲的數(shù)據(jù)包括12路調諧馬達的位置值和5路MS波段開關狀態(tài)，以及屏壓屏流、相位誤差、調諧步長等工作參數(shù)。

當系統(tǒng)進行自動調諧的粗調時，首先到熱播數(shù)據(jù)中去查找，如有保存的數(shù)據(jù)，則將該數(shù)據(jù)下發(fā)至調諧控制器將各路馬達調諧到位。如找不到對應的頻率數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)會自動到出廠數(shù)據(jù)里去找，如果仍沒有對應的數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)會根據(jù)出廠數(shù)據(jù)自動采用內插法在相鄰兩個頻率之間通過計算獲得調諧數(shù)據(jù)（MS開關默認選擇為較近頻率的MS開關狀態(tài)）。

粗調流程分為第一次置位和第二次置位兩個步驟完成，第一次粗調為預調，將馬達置位到目標位置的左側（目標值減50）。第二次置位為再調過程，將馬達置位到目標位置。當調諧元件到達相應的位置后，粗調結束，發(fā)射機高壓合，前級屏壓升至5KV開始進入細調階段。

2.2 細調

細調是在粗調位置的基礎上，通過鑒相器，鑒阻器和電壓電流互感器實時鑒測到調諧數(shù)據(jù)進行微調，使發(fā)射機工作在最佳工作狀態(tài)。細調分為前級細調和末級細諧兩個步驟。

1）前級細調

前級細調以存儲的前級鑒相值作為調諧參考，當檢測到的鑒相值與存儲的數(shù)值相比誤差不在允許范圍內，則根據(jù)誤差和步長調整MP02調諧馬達，開始MP02先通過試探性的小范圍移動，來判斷出轉動方向（鑒相值減小的方向）。然后，馬達再根據(jù)判斷出的方向來控制MP02馬達，使馬達轉動到鑒相器輸出為零的位置。

前級細調完成后，解除封鎖PSM調制器，按程序升屏壓至lOkV時停止，開始進入末級自動細調階段。

2）末級細諧

末級細調的目的在于使射頻放大器的諧振回路調諧于當前的工作頻率和達到預先設計的工作狀態(tài)，并使負載上獲得的功率最大。末極細調按三個步驟先后進行：調諧、調載、再調諧。

首先進行調諧，末級調諧與前級調諧的工作原理一樣。同樣以存儲的末級鑒相值作為調諧參考，當檢測到的鑒相值與存儲的數(shù)值相比誤差不在允許范圍內，則根據(jù)誤差和步長調整MP05或MPIO馬達。（注意：IOMHz以上調MPIO，IOMHz以下調MP05）

當調諧完成后開始調載，調載采用ARM鑒阻器R=U/I的方式調整，在預存的數(shù)據(jù)中，利用已知的屏壓除以屏流得出電阻值，當進行細調的時候，再根據(jù)實時檢測到的屏壓屏流計算出實時電阻，兩者相減，如果差值為零，不再細調；如果不匹配，根據(jù)計算差值（或為正值或者為負值）換算成電壓，輸出到馬達驅動器，直接驅動馬達（MPII）進行細調。

調載完成后，系統(tǒng)會再次檢查末級鑒相器的值來判斷是否處于調諧狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)鑒相值不在允許范圍內，則驅動調諧馬達再次進行細調。當末級調諧完成后，系統(tǒng)立即切換至高功率開始升屏壓，并根據(jù)程序設定的典型值：末級屏壓14KV，末級屏流4IA，輸出功率500KW，在升功率過程中只要有一個值達到要求，則停止升屏壓，并解除音周，發(fā)射機開始播音。

3 結論

DF500A型500kW短波發(fā)射機的末級調諧網(wǎng)絡由3個Ⅱ網(wǎng)絡，共7個可調元件組成，組合方式有很多，比以往機型的末級網(wǎng)絡更加復雜，這給自動調諧的設計帶來很大的困難。目前，該機型自動調諧的基本方法和原理已經(jīng)通過驗證，現(xiàn)在廠家正在全力解決全頻段內自動調諧的一致性、可靠性問題。