TSW2500型短波發(fā)射機控制系統(tǒng)簡介

李文君

【摘 要】瑞士THALES公司生產(chǎn)的TSW2500型500kW短波發(fā)射機是目前世界上最先進的短波發(fā)射機。發(fā)射機控制和調(diào)諧系統(tǒng)全部采用計算機和數(shù)字信號處理技術(shù)實現(xiàn)，本文主要分析了其控制系統(tǒng)硬件組成與功能定義。

【關(guān)鍵詞】TSW2500；短波；發(fā)射機；控制系統(tǒng)

1 TSW2500型短波發(fā)射機簡介

瑞士THALES公司生產(chǎn)的TSW2500型500kW短波發(fā)射機是目前世界上最先進的短波發(fā)射機。該發(fā)射機采用高可靠性的TSM調(diào)制器，音頻信號采用數(shù)字信號處理方式，運行穩(wěn)定、指標(biāo)好，通過簡單的改造就可以進行數(shù)字AM廣播（DRM）；發(fā)射機控制和調(diào)諧系統(tǒng)全部采用計算機和數(shù)字信號處理技術(shù)實現(xiàn)，操作方便，自動化程度高，在整個短波廣播頻段內(nèi)都能實現(xiàn)自動調(diào)諧，有多種可選工作模式（AM、DCC、DRM），具有計算機輔助（故障）診斷功能，并能方便的實現(xiàn)遠程監(jiān)控；射頻電路設(shè)計簡潔、可靠，整機采用兩只電子管，輸出網(wǎng)絡(luò)采用3π網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，損耗低、效率高、故障率低。

2 TSW2500型500kW短波發(fā)射機的主要特點

1）在整個短波廣播頻段內(nèi)均可穩(wěn)定地輸出額定功率；

2）高效率、低損耗；

3）采用高可靠性的TSM調(diào)制器（THALES公司生產(chǎn)的PSM脈階調(diào)制器，以下簡稱為TSM）；

4）失真度低；

5）發(fā)射機在整個短波廣播頻段內(nèi)都能實現(xiàn)自動調(diào)諧；

6）使用彩色顯示器和專用鍵盤，操作簡單、方便；

7）具有計算機輔助（故障）診斷功能；

8）有多種工作模式（AM、DCC、SSB）可供選擇；

9）調(diào)制器采用數(shù)字信號處理方式，維護量小；

10）射頻電路設(shè)計簡潔；

11）調(diào)制器雙功率模塊有風(fēng)冷和水冷兩種方式可供選擇；

12）發(fā)射機占地面積??；

13）通過計算機接口，可方便地實現(xiàn)遠程控制；

14）可存貯300多個預(yù)置頻率。

3 TSW2500型500kW短波發(fā)射機的主要組成部分

TSW2500型500kW短波發(fā)射機的主要組成部分有：控制系統(tǒng)、射頻部分、TSM部分、電源部分、冷卻部分以及為保護工作人員的安全而配置的相關(guān)安全裝置。

3.1 發(fā)射機控制系統(tǒng)

發(fā)射機控制系統(tǒng)是用戶和發(fā)射機之間的一個互相聯(lián)系的鏈路，它一方面按照正確的順序開關(guān)發(fā)射機的各個分系統(tǒng)，另一方面，如果有故障發(fā)生，將執(zhí)行需要的開關(guān)動作；而且它還控制自動頻率改變的工作順序和優(yōu)化發(fā)射機的調(diào)諧功能。

3.1.1 中央控制系統(tǒng)（ECAM）

該系統(tǒng)用于協(xié)調(diào)和監(jiān)測順序控制系統(tǒng)和馬達控制系統(tǒng)的所有部件，顯示測量值，保存發(fā)射機操作的歷史紀(jì)錄，還具有用于遙控和計算機控制的接口。各測量值以彩色條形圖和數(shù)字方式實時顯示，同時顯示各馬達定位（MP）和馬達開關(guān)（MS）的當(dāng)前位置，警告提示和故障信息以列表方式顯示。

3.1.2 順序控制系統(tǒng)

順序控制系統(tǒng)用來控制和監(jiān)測發(fā)射機的開關(guān)機步驟，發(fā)射機安全系統(tǒng)和TSM控制系統(tǒng)通過該系統(tǒng)與ECAM進行聯(lián)系。

3.1.3 馬達控制系統(tǒng)

馬達控制系統(tǒng)根據(jù)ECAM提供的預(yù)置值來自動控制和監(jiān)測馬達和開關(guān)的位置，也可通過手動操作對馬達和開關(guān)進行定位。

3.1.4 計算機控制

可采用Station Master Plus系統(tǒng)接到ECAM上的串行接口進行遠程控制。

3.2 發(fā)射機自動調(diào)諧系統(tǒng)

發(fā)射機調(diào)諧過程分兩個步驟執(zhí)行：粗調(diào)和細調(diào)。

粗調(diào)是通過將各馬達調(diào)整到工作頻率的預(yù)置調(diào)諧位置（新開頻率的馬達預(yù)置位置可通過內(nèi)插法計算得到）來實現(xiàn)的，調(diào)諧過程迅速準(zhǔn)確。

細調(diào)是通過大量的傳感器（如相位、負載和電流檢測器等）提供的動態(tài)調(diào)諧數(shù)據(jù)進行調(diào)諧的。射頻驅(qū)動級的細調(diào)根據(jù)鑒相器1提供的誤差信號來調(diào)整MP2和MP4；射頻末級的細調(diào)根據(jù)鑒相器2和一個鑒阻器提供的誤差信號來調(diào)整MP10和MP11。

4 控制系統(tǒng)硬件組成

順序控制系統(tǒng)由YCS04順序控制器板和相關(guān)的接口板組成。YCS系列的數(shù)據(jù)采集單元作為一個I/O擴展；24V直流輸入輸出板與二進制信號電氣隔離（型號YCS01和YCS02），并作為與傳感器相聯(lián)系的接口電路；SCI01和SCI02型濾波器板利用繼電器提供一個直流24V或交流220V輸出的選擇；模擬信號的采集則是用YCS06和YCS07型模擬板完成；SCI03型濾波器板提供模擬信號的濾波。

4.1 數(shù)據(jù)輸入板YCS01

輸入板YCS01的數(shù)據(jù)輸入IN-A1...IN-B32被設(shè)計為5V TTL電平。輸入端被提供一個RC抑制電路。邏輯輸入數(shù)據(jù)被列于EPLD數(shù)據(jù)單中。輸入可以通過一個短時脈沖波形干擾（glitch）采集電路讀出來（就像在控制器中一樣）：在某時刻出現(xiàn)一個0，并在鎖存器中已經(jīng)存儲了該0，當(dāng)數(shù)據(jù)被讀出時，存儲器就可以再次通過P-FF-RESET被清零。

4.2 數(shù)據(jù)輸出板YCS02

前面板的LED用于提供錯誤信息。它們是由順序控制器的端口0...7來控制的。輸出端OUT1...16（端口8，9）是用于輸出的5V信號，不需要任何保護鏈路的輸出。OUT 15和16提供有開路的集電器，用于固定5V的上拉電阻。

4.3 數(shù)據(jù)采集板YCS03

數(shù)據(jù)采集單元作為順序控制器的一個I/O擴展，二進制I/O線和LED可以軟件讀和寫，控制是順序控制器通過專用總線（8比特，并聯(lián)）實現(xiàn)的。所有的輸入信號通過兩個保護邏輯的EPLD鏈接在一起，保護邏輯與軟件不相關(guān)，它們的輸出被直接送入順序控制器。

4.4 順序控制器板YCS04

順序控制器板控制和監(jiān)控發(fā)射機的開啟和故障信息的處理借助于控制器板內(nèi)的軟件，保護功能與軟件相互獨立并以并聯(lián)方式動作，它們（保護功能）是依靠硬件鏈接（EPLD），比較器和觸發(fā)器完成的。

控制器模式下的命令輸入是通過內(nèi)部鍵和顯示執(zhí)行的，其余則是從高層的VEM系統(tǒng)（ECAM）通過串行ECAM接口（RS422）送來的。

4.5 模擬信號板YCS06

發(fā)射機運行狀態(tài)值如電壓、電流值等是由發(fā)射機的顯示器顯示出來，因此，所有被測變量必須經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，即10V為滿刻度。YCS06的作用就是實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換這個目的，因此它包含一些附加測量電路。

4.6 模擬信號板YCS07

YCS07包含反射計，屏耗監(jiān)視，相位處理（發(fā)射機自動調(diào)諧），反射功率瞬態(tài)探測。

功率測量信號來自安裝在定向耦合器內(nèi)的RF探測器，相位信號來自相位探測器。功率測量信號在YCS07板內(nèi)經(jīng)過處理使該板具有反射計，屏耗監(jiān)視，反射功率瞬態(tài)探測的功能；相位信號在YCS07板內(nèi)經(jīng)過處理可以為發(fā)射機調(diào)諧是否到位提供信息。

4.7 控制器板SCS01

控制器板是一個通用的處理器板，為了構(gòu)成一個處理器單元配備有必要的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和專用的主板。

控制器板除處理器外還包含下列主要功能：

1）外部存儲器。（下轉(zhuǎn)第137頁）

（上接第106頁）2）串行接口。

3）輸入濾波器用于A/D轉(zhuǎn)換器 處理器的二進制I/O功能和地址/數(shù)據(jù)總線是由專用的主板實現(xiàn)的。Intel公司MCS-96系列的80C196KB型號的微控制器用做處理器，振蕩器由一個芯片和一個外部的12MHz石英晶體組成。

5 總結(jié)

通過對Tsw2500型短波發(fā)射機控制系統(tǒng)的硬件組成分析，對其控制系統(tǒng)有了一定的認識，對日常維護工作有重要的參考作用。由于篇幅有限，未詳細介紹各個板卡的具體電路結(jié)構(gòu)原理，今后有機會愿與大家共同探討。

[責(zé)任編輯：王楠]