150KW短波發(fā)射機(jī)PSM調(diào)制控制器技術(shù)與分析

陳建平

摘要：短波發(fā)射機(jī)工作過(guò)程需要高功率的直流高壓，發(fā)射機(jī)狀態(tài)是否穩(wěn)定，很多部分取決于這大功率供電系統(tǒng)，現(xiàn)有系統(tǒng)能否帶動(dòng)整機(jī)工作，是關(guān)鍵的機(jī)房控制技術(shù)，文章對(duì)PSM短波發(fā)射機(jī)調(diào)制器進(jìn)行了原理分析，介紹了發(fā)射機(jī)PSM調(diào)制器的基本工作過(guò)程，并對(duì)發(fā)射機(jī)PSM調(diào)制器所出故障進(jìn)行了理論分析，在故障技術(shù)分析中通過(guò)對(duì)不同的現(xiàn)象，卻是相同故障器件，進(jìn)行了詳細(xì)地解析，一系列的總結(jié)，對(duì)今后的維修工作打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：發(fā)射機(jī)房 腔體改造 實(shí)施 效果

中圖分類號(hào)：TN838 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）12-0255-02

PSM調(diào)制器是用來(lái)產(chǎn)生高末級(jí)屏極電壓和高末級(jí)調(diào)制電壓的電路，分兩部分：一部分產(chǎn)生控制信號(hào)的調(diào)制器控制器（1A8），其二部分由48級(jí)功率模塊及低通濾波器組成的高末級(jí)屏極調(diào)制電壓。

是組成短波發(fā)射機(jī)高周系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到調(diào)諧系統(tǒng)的工作效率，對(duì)于廣播發(fā)射設(shè)備的正常運(yùn)行起著非常關(guān)鍵的作用。同時(shí)，該部分也是發(fā)射機(jī)房高能耗的一個(gè)主要組成部分。為了減低能耗和提高發(fā)射機(jī)的整機(jī)工作狀態(tài)。

1 TBH-522短波發(fā)射機(jī)簡(jiǎn)介

TBH-522型150KW PSM短波發(fā)射機(jī)屬于雙邊帶調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)，主要是供語(yǔ)言或音樂(lè)廣播，調(diào)制方式為脈沖階梯調(diào)制（PSM）工作方式的高電平調(diào)幅，該發(fā)射機(jī)將主整電源與調(diào)制器合二為一，短波發(fā)射機(jī)的工作原理，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是發(fā)射機(jī)和激勵(lì)器、天饋線共同組成發(fā)射系統(tǒng)，目前的系統(tǒng)按照發(fā)射機(jī)所采用的功率管類型來(lái)區(qū)分，一為真空管發(fā)射機(jī)，另一種為全固態(tài)發(fā)射機(jī)。真空管發(fā)射機(jī)具有高效率、低成本的優(yōu)勢(shì)，一般大功率的短波發(fā)射機(jī)均采用該類型，在特定的頻率下，其輸出功率固定，發(fā)射機(jī)具有一定線性度，可以通過(guò)調(diào)節(jié)輸出單元模塊來(lái)減低發(fā)射機(jī)的輸出功率。

發(fā)射機(jī)主要由五大部分組成：高周、低周、控制、冷卻和電源。

（1）低周通路：通過(guò)48功率模塊進(jìn)行PSM調(diào)制，將音頻信號(hào)進(jìn)行處理與放大，作用是向高周末級(jí)提供載波功率和邊帶功率。

（2）高周通路：主要由高前級(jí)和高末級(jí)兩級(jí)電子管調(diào)諧放大器組成，完成發(fā)射機(jī)輸出和天饋線之間的匹配，它是高頻信號(hào)的主要通路。

（3）控制系統(tǒng)：主要作用對(duì)發(fā)射機(jī)的電源進(jìn)行程序控制，當(dāng)發(fā)射機(jī)出現(xiàn)過(guò)荷后，對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行保護(hù)。

（4）冷卻系統(tǒng)：對(duì)各個(gè)大功率器件進(jìn)行風(fēng)冷和或水冷，保證其正常工作。

（5）電源系統(tǒng)：由一次和二次電源組成，一次電源由外部向發(fā)射機(jī)提供能源，二次電源由一次電源轉(zhuǎn)化為各個(gè)規(guī)格的電源，包括各種直流穩(wěn)壓和整流電源。

相關(guān)參數(shù)與具體指標(biāo)如表：

2 PSM調(diào)制器的工作原理

低周調(diào)制部分，低周為脈沖階梯調(diào)制（PSM）。該發(fā)射機(jī)將主整電源與調(diào)制器合二為一，省掉了主整電源將直流加音頻信號(hào)在調(diào)制器中進(jìn)行等間隔量化，然后再進(jìn)行環(huán)形調(diào)制（如圖1），給后面的48個(gè)PSM功率單元發(fā)出控制信號(hào)，并且根據(jù)每一個(gè)功率單元發(fā)回的狀態(tài)信號(hào)調(diào)整控制工作指令，整體工作的流程細(xì)節(jié)，主要提供給發(fā)射機(jī)11KV的主供工作電源，原理是將高壓整流器化整為零，將高末電子管所需的電壓由其控制成串聯(lián)供電，將一塊塊模塊供電電壓累疊上去，每個(gè)功率模塊的控制由音頻控制系統(tǒng)調(diào)控，當(dāng)發(fā)射機(jī)進(jìn)行工作時(shí)，接入的音頻信號(hào)，由音頻控制系統(tǒng)調(diào)制成數(shù)字信號(hào)去控制各個(gè)功率模塊的開(kāi)關(guān)，這樣實(shí)際是全部的電子開(kāi)關(guān)均由所帶載的音頻控制，即間接地將輸出電壓上疊加了音頻調(diào)制電壓。用PSM形式直流供電，其EMI比PDM小，輸出頻譜更有規(guī)律，效率高，尤其在輕負(fù)載下，同時(shí)PSM瞬間響應(yīng)速度比PDM更快，干擾抑制能力更強(qiáng)?？墒?，PSM的輸出波紋較大，但這可以通過(guò)優(yōu)化措施來(lái)抑制，因此PSM模式的直流供電是一種良好的調(diào)制方式。

3 PSM調(diào)制器的故障與分析

3.1 故障實(shí)例1

故障現(xiàn)象：試機(jī)中，粗調(diào)進(jìn)入細(xì)調(diào)后，前級(jí)調(diào)諧，功率表不起，高末陽(yáng)壓小，陽(yáng)流無(wú)，末級(jí)簾柵表頭打到頭。按升/降功率，電壓不能正常升高或降低。

3.1.1 故障查找

功率表不起，末級(jí)陽(yáng)壓很小，簾柵打表頭，升/降功率無(wú)用，分析應(yīng)是功率模塊開(kāi)通少引起的陽(yáng)壓?jiǎn)栴}，到機(jī)旁觀察，發(fā)現(xiàn)48功率模塊正常工作燈大部分不亮。對(duì)音頻調(diào)制一路進(jìn)行排查，一一更換控制電路，發(fā)現(xiàn)更換完環(huán)形調(diào)制器后，故障排除。

3.1.2 原因分析

環(huán)形調(diào)制器的作用是將收到的A/D轉(zhuǎn)換器送來(lái)的要求合上的開(kāi)工數(shù)和本單元合上的開(kāi)關(guān)數(shù)相比較，將功率開(kāi)關(guān)的數(shù)字電平轉(zhuǎn)換成使功率模塊合或斷的指令信號(hào)，同時(shí)對(duì)48功率模塊循環(huán)使用，有效地延長(zhǎng)模塊的壽命。

當(dāng)需要增加接通一個(gè)單元時(shí)，接通斷開(kāi)時(shí)間最長(zhǎng)的一位，當(dāng)需要斷開(kāi)一個(gè)單元時(shí)，斷開(kāi)接通時(shí)間最長(zhǎng)的一位，如果接通的單元數(shù)目保持不變，則按三角波頻率（60HZ）斷開(kāi)一位最先接通的，接通一位最先斷開(kāi)的，依此規(guī)律循環(huán)往復(fù)。

3.1.3 解決方法

更換環(huán)形調(diào)制器后，再觀察整機(jī)的運(yùn)行過(guò)程，恢復(fù)正常。

3.2 故障實(shí)例2

故障現(xiàn)象：試機(jī)中，一解除高壓，整機(jī)高末簾柵流過(guò)大，高末陽(yáng)壓無(wú)。

3.2.1 故障查找

對(duì)音頻PSM通路進(jìn)行排查，一一對(duì)應(yīng)更換，更換完A7環(huán)形調(diào)制器后，整機(jī)恢復(fù)正常。

3.2.2 原因分析

對(duì)A7板進(jìn)行維修（如圖2）：（1）測(cè)量各個(gè)供電電壓±5V，±12V均正常；（2）測(cè)量脈沖信號(hào)，正常輸入；（3）判別電路出錯(cuò)，芯片N3無(wú)法正常輸出判別開(kāi)關(guān)信號(hào)，每個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)對(duì)于0.1V，最大值為5V，即對(duì)應(yīng)的48開(kāi)關(guān)均合上，發(fā)現(xiàn)該輸出電壓已經(jīng)超過(guò)正常值。導(dǎo)致模塊開(kāi)關(guān)控制無(wú)法正常運(yùn)行，11KV的供電陽(yáng)壓全無(wú)，所以高末簾柵過(guò)荷。

原理：判別電路，由誤差放大器N3（LM318）組成了判別電路，N3的2腳接入實(shí)際開(kāi)關(guān)輸出匯總信號(hào)，3腳是來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換板的比較信號(hào)，一旦3腳大于2腳，N3輸出正電壓，反之負(fù)電壓，當(dāng)兩者相等則輸出0，電壓比較器N1是開(kāi)關(guān)合的判別電路，電壓比較器N2是開(kāi)關(guān)拉信號(hào)的判別電路。

3.2.3 解決方法

更換誤差放大器芯片LM318，重新加電試機(jī)，恢復(fù)正常。

3.3 故障實(shí)例3

故障現(xiàn)象：試機(jī)中，調(diào)諧正常后，加音頻試機(jī)，忽然整機(jī)掉高壓，恢復(fù)后，末級(jí)陽(yáng)流、陽(yáng)壓為零，到機(jī)旁觀察，發(fā)現(xiàn)48功率模塊正常輸出燈不亮，輸入燈正常。

3.3.1 故障查找

輸入燈正常，說(shuō)明前端的48模塊供電電壓正常，應(yīng)是PSM調(diào)諧信號(hào)沒(méi)輸入進(jìn)48模塊中。

落高壓，拉掉PSM開(kāi)關(guān)，檢查各個(gè)控制面板，均為正常。懷疑為接觸問(wèn)題，對(duì)機(jī)后各路PSM通路插板進(jìn)行重新拔插，重加恢復(fù)正常。

3.3.2 原因分析

音頻通路信號(hào)經(jīng)功率控制單元控制后變?yōu)榉凳芸氐摹耙纛l+直流”，然后在快速模數(shù)轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行等間隔量化，再進(jìn)行環(huán)形調(diào)制，可得每一功率單元的控制電信號(hào)，最后光電轉(zhuǎn)換后為光控制信號(hào)，經(jīng)光纖送到對(duì)應(yīng)功率開(kāi)關(guān)單元處。

3.3.3 解決方法

該故障陸續(xù)出過(guò)幾次后，更換PSM整個(gè)插槽，徹底解決接觸問(wèn)題。

3.4 故障實(shí)例4

故障現(xiàn)象：倒頻中，調(diào)諧均正常后，一加音頻，高末陽(yáng)壓變零，高末簾柵流打表頭。

3.4.1 故障查找

現(xiàn)象原因應(yīng)為模塊未能正常工作，機(jī)后觀察，48功率模塊一加音頻就全部封鎖，觀察機(jī)前面板，發(fā)現(xiàn)A5功率控制板的第3個(gè)燈滅→亮（加音頻后），未能正常工作，該燈為PSM過(guò)流信號(hào)燈，觀察整個(gè)陽(yáng)壓陽(yáng)流均為正常，判定A5板自身問(wèn)題。

3.4.2 原因分析

A5的顯示燈：1燈該輸入點(diǎn)在發(fā)射機(jī)上沒(méi)有使用，實(shí)際電路被短路；2燈駐波比過(guò)大保護(hù)，當(dāng)發(fā)射機(jī)出現(xiàn)駐波比過(guò)大時(shí)，從電控的保護(hù)單元輸入低電平信號(hào)進(jìn)行保護(hù)，正常未高電平信號(hào)；3燈PSM過(guò)流，當(dāng)調(diào)制器出現(xiàn)過(guò)流時(shí)，從輸入輸出板（1A8A11）輸入高電平信號(hào)進(jìn)行保護(hù)（亮），正常時(shí)為低電平信號(hào)（滅）； 4燈粗調(diào)完成，發(fā)射機(jī)進(jìn)行粗調(diào)時(shí)，通過(guò)此點(diǎn)對(duì)PSM部分進(jìn)行封鎖，封鎖時(shí)，從自動(dòng)調(diào)諧套箱送來(lái)低電平信號(hào)（亮），不封鎖時(shí)送入高電平信號(hào)（滅）；5燈沒(méi)有應(yīng)用，實(shí)際為短路；6燈工作指令，該信號(hào)為調(diào)制器工作運(yùn)行信號(hào)，輸出高電平，封鎖PSM，輸出低電平。

3.4.3 解決方法

更換功率控制板A5，對(duì)發(fā)射機(jī)試機(jī)，一切恢復(fù)正常。

3.5 故障實(shí)例5

故障現(xiàn)象：試機(jī)中，調(diào)諧均正常后，一加音頻，高末陽(yáng)流陽(yáng)壓打滿表頭，高末簾柵流變低到0.2A，功率不到20KW，外部監(jiān)測(cè)有載無(wú)調(diào)。音頻不加，狀態(tài)又恢復(fù)正常。

3.5.1 故障查找

調(diào)諧完成后，加音頻，故障方出，說(shuō)明出在加音頻這一塊上，調(diào)制各板均有可能出現(xiàn)同類現(xiàn)象，只能依次更換板塊，發(fā)現(xiàn)更換完A5板后，故障解除。

3.5.2 原因分析

A5功率控制板，有升降功率的控制，均要求調(diào)諧完成后才能工作，發(fā)射機(jī)狀態(tài)陽(yáng)壓急劇升高，和升功率有關(guān)，當(dāng)D6C的9腳在調(diào)諧完成后，有升功率信號(hào)，輸入高電平使E8導(dǎo)通，輸出低電平信號(hào)，此低電平信號(hào)一路使D5B輸出高電平至D6D的12腳開(kāi)通秒脈沖信號(hào)，同時(shí)使V12導(dǎo)通使D5A的1、2腳接地，D5A的3腳輸出高電平經(jīng)D6A、D5C、D6C后輸出低電平選中D10調(diào)諧功率電子電位器。該信號(hào)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致電位器一直處于升功率的指令狀態(tài)。

3.5.3 解決方法

更換功率控制板A5后正常，對(duì)整機(jī)進(jìn)行加電測(cè)試，一切恢復(fù)正常。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了TBH522短波發(fā)射機(jī)的PSM調(diào)制器在運(yùn)行過(guò)程中碰到的一些常見(jiàn)故障，以及對(duì)這些故障的分析、處理，從中結(jié)合了發(fā)射機(jī)的運(yùn)行原理，同樣的故障器件，卻是不同的故障現(xiàn)象，對(duì)日常維護(hù)TBH-522短波發(fā)射機(jī)的值班檢修人員有很好的學(xué)習(xí)和參考價(jià)值。

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