全固態(tài)PDM3KW發(fā)射機改頻技術(shù)研究與實踐

張南

(河南廣播電視臺許昌中波轉(zhuǎn)播臺，河南許昌，461000）

1 發(fā)射機改頻概述

我臺播出1521KHz頻率節(jié)目使用的是海納廣播通訊設備有限公司生產(chǎn)的PDM 3KW發(fā)射機，主要由音頻電路、射頻電路、控制電路及電源部分等組成。其中，射頻電路系統(tǒng)主要由高頻激勵器、調(diào)諧回路、末級輸出網(wǎng)絡構(gòu)成。由于音頻電路、控制電路及電源部分等工作與載波頻率無關。因此，全固態(tài)PDM 3KW發(fā)射機的改頻研究主要是對它的高頻激勵器、中間放大器、中放調(diào)諧、載波通道、T型網(wǎng)絡、帶通濾波器進行改造以及天調(diào)網(wǎng)絡的匹配調(diào)整。使用的設備主要有數(shù)字頻率合成器一臺、示波器一臺、網(wǎng)絡分析儀一臺、數(shù)字萬用表一臺。

2 發(fā)射機射頻系統(tǒng)改造

2.1 高頻激勵器改頻

使用直接數(shù)字頻率合成器代替高頻激勵器。通過設置頻率合成器小盒中的頻率設置開關S1、S2、S3、S4分別設置工作載頻的千、百、十、個位數(shù)值[1]。因預置頻率為1557KHz，則其頻率設置開關S1、S2、S3、S4分別設置為0001、0101、0101、0111 即可，其中“1”置“ON”位置，“0”置“OFF”位置。用示波器檢測其輸出波形，發(fā)現(xiàn)圖形為4.8VP-P方波，處于4.5VP-P～5VP-P之間，符合要求。

2.2 調(diào)諧回路調(diào)試

調(diào)諧回路是指中間放大器和功率放大器之間的回路。中間放大器的場效應管輸出的是方波，而末級的功率放大器需要的是正弦波推動，調(diào)諧回路的主要作用是濾除方波中的諧波分量，輸出符合要求的正弦波，并使中放的負載阻抗為純電阻[2]。

2.2.1 中間放大器

在發(fā)射機中間放大器電路中，電阻R6是一個可變電阻，可以調(diào)整電路在載波狀態(tài)下的占空比。預置頻率1557KHz設置完成后，發(fā)射機開機，用示波器測量中間放大器N2端6腳處（10、12、15腳也可以）的輸出。經(jīng)查看，R6載波狀態(tài)的占空比為0.5，符合要求。

2.2.1 中放調(diào)諧

中放調(diào)諧電路如圖1所示，主要由L1、C1組成串聯(lián)諧振電路，串聯(lián)諧振對載波頻率是一個低阻值的電阻；L2與調(diào)制/功放所有功放模塊的總輸入電容組成并聯(lián)諧振，使中間放大器的負載阻抗變?yōu)檩^大的純電阻，中間放大器只要用較小的輸出電流即可推動全部的功率放大器。

圖1 中放調(diào)諧電路簡圖

調(diào)整C1、L1的串聯(lián)諧振，用示波器測量XS1-3，輸出的信號為正弦波。此時，調(diào)整L1，使示波器的顯示幅度最大；調(diào)整L2，仍用示波器測量XS1-3，使示波器的顯示幅度達到最大。這樣，中間放大器的負載阻抗變?yōu)榱思冸娮琛＝?jīng)測量，功放250的柵極電壓VGS=28VP-P，結(jié)果合適。這樣，中放調(diào)諧調(diào)試完畢。

2.3 末級輸出網(wǎng)絡調(diào)試

PDM 3KW發(fā)射機末級輸出網(wǎng)絡（見圖2）主要起到調(diào)諧、濾波和阻抗匹配的作用，如果這塊調(diào)試不理想，將嚴重影響發(fā)射機的工作效能[3]。

在圖2中，1L1、1C1串聯(lián)諧振于載波頻率，通過調(diào)整1L1，使得功率放大器的負載阻抗為純電阻，從而克服了合成變壓器和功放輸出變壓器以及1L2帶來的漏感影響。1L2和1C2并聯(lián)諧振于載波頻率，1L2用于調(diào)整阻抗匹配。阻抗微調(diào)電路由兩個串聯(lián)臂1L3、1C3與1L4、1C4和并聯(lián)臂1L5、1C5組成T型匹配網(wǎng)絡，其中1L5和1C5為三次諧波陷波器。1L3、1L4調(diào)整發(fā)射機負載阻抗與標準阻抗發(fā)生的偏差，使反射功率下降為零。

2.3.1 網(wǎng)絡元器件調(diào)整

根據(jù)公式f0=1/2πl(wèi)c可知，若要頻率1521KHz改為1557KHz，只需調(diào)整L、C參數(shù)即可，其中電感L可通過抽頭調(diào)整，只需更換電容元件[4]。因改頻前后頻率變化不大，我臺沒有更換網(wǎng)絡電容，僅通過調(diào)整電感抽頭來得到目標頻率。

2.3.2 三次諧波調(diào)整

使用網(wǎng)絡分析儀設置三次諧波，即三倍本振頻率為4671KHz。將圖2中C點與1L3、1L4的連接斷開，用網(wǎng)絡分析儀連接1L5與地之間部分。調(diào)整1L5和1C5，測量兩者組成的串聯(lián)諧振，使其諧振頻率為4671KHz。觀察網(wǎng)絡分析儀參數(shù)實部、虛部數(shù)值，當實部和虛部均為0Ω時，1L5和1C5串聯(lián)諧振于三次諧波。此時，固定好1L5抽頭。

2.3.3 T型網(wǎng)絡調(diào)整

輸出端D連接50Ω假負載，重新連接圖3中C點，斷開圖2中B點，用網(wǎng)絡分析儀測B點T型網(wǎng)絡阻抗。先調(diào)整1L4來調(diào)節(jié)實部，再調(diào)整1L3來調(diào)節(jié)虛部。經(jīng)過反復調(diào)整1L4、1L3，使其阻抗趨于實部為50Ω、虛部為0Ω。此時，固定好1L3、1L4抽頭。

2.3.4 帶通濾波器調(diào)整

（1）斷開圖2中B點以及1L2的抽頭2，用網(wǎng)絡分析儀測試1L2、1C2并聯(lián)諧振電路。調(diào)節(jié)1L2的抽頭1，使網(wǎng)絡分析儀參數(shù)相位φ約為0°，1L2、1C2并聯(lián)諧振于載波頻率。此時，固定好1L2的抽頭1。（2）重新連接圖2中B點以及1L2的抽頭2，輸出端接50Ω假負載，用網(wǎng)絡分析儀測試A點輸入阻抗。調(diào)節(jié)1L2的抽頭2，使A處阻抗實部趨于合成變壓器輸出電阻30.50Ω；再調(diào)節(jié)1L1，使A處阻抗虛部趨于合成變壓器輸出電阻-j5。此時，固定好1L1抽頭、1L2的抽頭2。至此，PDM3KW發(fā)射機末級輸出網(wǎng)絡調(diào)試基本完成。

檢查所有元器件安全可靠后將其緊固，連接假負載開機。分別以半功率和小功率運行20分鐘，經(jīng)觀察得知，各項參數(shù)均在合理范圍內(nèi)，且元器件溫度正常。2小時后再次檢查，無其他故障。PDM3KW發(fā)射機射頻電路系統(tǒng)改造成功。

3 發(fā)射機天線網(wǎng)絡調(diào)整

3.1 天線網(wǎng)絡調(diào)整

目前，我臺共有南、北兩個發(fā)射塔，分別采用1098KHz和1521KHz、927KHz和1287KHz的雙頻共塔天調(diào)網(wǎng)絡模式，鐵塔高度76米。在設計天調(diào)網(wǎng)絡時，目標頻率1521KHz用的是3KW的發(fā)射機，對927KHz和1287KHz的影響較小，沒有對北塔設計阻塞網(wǎng)絡。因此，在對PDM 3KW發(fā)射機天線網(wǎng)絡匹配中，我臺僅對南塔天調(diào)網(wǎng)絡（見圖3）進行調(diào)整。

在網(wǎng)絡調(diào)整的過程中，以南塔天調(diào)網(wǎng)絡阻抗為主，根據(jù)“實部為主、為先，虛部調(diào)試為輔、為后”的原理，利用網(wǎng)絡分析儀進行反復調(diào)整[5]。具體做法如下:（1）斷開饋線端；（2）從L12、C8間斷開，從L13、L16間斷開，斷開C8與L13，用網(wǎng)絡分析儀夾子連接，使C8與L13組成串聯(lián)諧振。調(diào)整L13，使虛部為0，實部越小越好；恢復C8與L13連接，使其成為阻塞1557KHz；（3）斷開 L1、C1和 L2、C2間，使 L1、C1組成串聯(lián)諧振，調(diào)整L1，虛部為0，使其阻塞557KHz；（4）斷開L10，另一端接地，調(diào)整L10，使其阻塞1098KHz和927KHz。

3.2 開機試播

南塔匹配網(wǎng)絡調(diào)整后，將發(fā)射機轉(zhuǎn)換到天線播出，開低功率，熱調(diào)，觀察發(fā)射機各表頭指示，無異常。之后，開滿功率，查看發(fā)射機槽路和天調(diào)網(wǎng)絡，無過熱和打火現(xiàn)象。PDM 3KW發(fā)射機從1521KHz到1557KHz的改頻工作圓滿成功。

4 結(jié)論

圖2 末級輸出網(wǎng)絡簡圖

全固態(tài)PDM 3KW發(fā)射機改頻完成后，經(jīng)過發(fā)射場強測試，改頻后的發(fā)射機各項指標符合廠家要求，達到了我臺的預期指標。不僅消除了節(jié)目干擾源，取得了良好的播出效果。

在整個改頻中，由于我臺事先組織得當，前期技術(shù)分析和方案論證成熟，實施的各個環(huán)節(jié)準備充分，不僅為節(jié)目的正常開播爭取了時間，而且為我臺節(jié)約了數(shù)萬元設備購置資金，進一步使我臺人員熟悉了全固態(tài)發(fā)射機的設計思想和工作原理，提高了我們對電路分析實踐的能力，為今后發(fā)射機設備維護和資源再利用提供了直接的經(jīng)驗。

圖3 南塔天調(diào)網(wǎng)絡圖