新型SW50-DPSM50KW短波發(fā)射機(jī)安裝調(diào)試及調(diào)諧方法

【摘要】新型SW50D PSM 50KW短波發(fā)射機(jī)工作頻率范圍3.2-26.1MHz，采用數(shù)字化技術(shù)的PSM調(diào)制器及電源模塊，高末級采用成熟的100KW大功率發(fā)射機(jī)所廣泛采用的雙同軸腔體技術(shù)，在高末級使用了性能優(yōu)良、工作穩(wěn)定的100KW功率量級4CV10000C金屬陶瓷四級管（超蒸發(fā)冷卻），前級采用4CX3000A金屬陶瓷四級管（風(fēng)冷），使該機(jī)具有功率余量大，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，自動化程度高，易于維護(hù)等特點(diǎn)。良好的掌握發(fā)射機(jī)安裝調(diào)試及調(diào)諧的方法，以期對相關(guān)工作者更高效的開展工作提供參考。

【關(guān)鍵詞】SW50D安裝調(diào)試;調(diào)諧方法

2018年10月26日我臺進(jìn)行了設(shè)備更新，更換了新型SW50D PSM 50KW短波發(fā)射機(jī)，主要工作任務(wù)為發(fā)射機(jī)主體安裝歸位、發(fā)射機(jī)各大組成系統(tǒng)安裝上機(jī)、平衡轉(zhuǎn)換器的改造及饋管的安裝、熱交換器及水冷機(jī)組的安裝。主機(jī)柜、PSM調(diào)制電源的安裝就位。

一、由廠家技術(shù)人員對主機(jī)柜中的主要組成部分進(jìn)行安裝。

（一）射頻放大系統(tǒng)

射頻放大系統(tǒng)是由頻綜、300W全固態(tài)寬帶放大器組件、柵地電路推動級和耦合腔高末級功放構(gòu)成三級放大鏈。輸出耦合采用T網(wǎng)絡(luò)。射頻輸出端裝有超高頻濾波器、定向耦合器，經(jīng)平衡轉(zhuǎn)換器由75Ω不平衡轉(zhuǎn)為300Ω平衡接到饋線上。

（1）射頻激勵器

采用數(shù)字DDS技術(shù)和FPGA、MCU芯片，特點(diǎn)：集成度高、穩(wěn)定性好，指標(biāo)好。

頻率范圍：3MHZ--30MHZ

頻率步進(jìn)間隔為：1HZ

雜散：優(yōu)于-75dBc

輸出功率調(diào)整精度：0.1dbm步進(jìn)

預(yù)置頻道為100個：00頻道-99頻道

（2）寬帶放大器（BBA）

寬帶放大器采用HF300-0130M型固態(tài)MOSFET放大模塊。頻率范圍1.6～30MHz;額定輸出功率300W，輸入/輸出阻抗50Ω;典型增益20dB;工作在AB類;效率為50%;功率增益波動優(yōu)于±1dB。寬放模塊可由射頻激勵器直接驅(qū)動。

（3）高頻推動級（IPA）/（V1）/末前級

推動級使用4CX3000A陶瓷四極管，工作在AB類，采用柵地電路形式，提高了整機(jī)高頻系統(tǒng)的穩(wěn)定性。屏極調(diào)諧回路電感采用盤香型電感。推動級裝有鑒相器等自動調(diào)諧裝置，最大輸出功率3kW。

（4）高末級功率放大器（PA）/（V2）/末級

采用100KW級超蒸發(fā)冷卻金屬陶瓷四級管

型號：4CV100000C、工作于丙類

與舊發(fā)射機(jī)的區(qū)別：燈絲電源采用交流穩(wěn)壓調(diào)壓器，正常狀態(tài)下電壓輸出約為354V，輸出電流約為10A左右，升壓時間為6分鐘，緩慢升高燈絲電壓能對燈絲起到保護(hù)作用，延長電子管使用壽命。

（5）耦合腔體

與我臺曾使用的SW-50B相比，該機(jī)高末級輸出網(wǎng)絡(luò)采用腔體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)功率等級達(dá)100KW采用雙同軸腔體技術(shù)，在頻率高低端覆蓋、高頻系統(tǒng)穩(wěn)定性、設(shè)計(jì)功率余量、便于檢修維護(hù)等方面比老式槽路線圈方式均有極大優(yōu)勢。能夠?qū)崿F(xiàn)無磨損、短波全頻帶無斷點(diǎn)調(diào)諧。屏蔽效果好，電磁輻射小。

滑動短路板實(shí)現(xiàn)換頻粗調(diào)諧，短路板移動時，用氣動方式將觸點(diǎn)打開，通過短路板底部軸承及導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)無磨損電感調(diào)諧。全腔內(nèi)壁均采用紫銅板，整體附著導(dǎo)電氧化膜，高頻電氣性能優(yōu)良。腔體彈簧外圈接點(diǎn)共208點(diǎn)，每個內(nèi)圈接點(diǎn)72點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)采用耦合腔體做電感的π型網(wǎng)絡(luò)。短路板做換頻粗調(diào)并能有效地消除射頻反射。

（6）T網(wǎng)絡(luò)

本機(jī)選用90°T 網(wǎng)絡(luò)，接在腔體組成的л網(wǎng)絡(luò) 之后，作為負(fù)載匹配電路。當(dāng)負(fù)載駐波比變化時，可通過90°T網(wǎng)絡(luò)調(diào)整，給л網(wǎng)絡(luò)提供一個穩(wěn)定的75Ω負(fù)載。

注：初調(diào)時T網(wǎng)絡(luò)上部分觸點(diǎn)應(yīng)調(diào)到線圈最低點(diǎn)，下部分觸點(diǎn)調(diào)到線圈最高點(diǎn)。

（7）耦合分壓器

定向耦合器采用美國生產(chǎn)的100KH6和50KH6定型組件，其作用是輸出功率和反射功率的取樣。

（8）超高頻濾波器（VHF）

采用分布參數(shù)雙諧振形式“超高頻濾波器”，輸入、輸出阻抗為75Ω。對發(fā)射機(jī)的高次諧波和雜散輸出有較好的抑制度。

（二）PSM調(diào)制原理及該機(jī)調(diào)制器系統(tǒng)

該機(jī)調(diào)制原理為：發(fā)射機(jī)調(diào)制級采用了50個完全相同的功率開關(guān)模塊。其中48個功率開關(guān)模塊為射頻末級提供屏壓，其余兩個功率開關(guān)模塊為射頻末級提供簾柵壓（每個功率開關(guān)模塊上都附有一個功率開關(guān)控制器版，用來控制保護(hù)管和開關(guān)管）。當(dāng)音頻信號通過PSM控制器，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字控制信號，通過光纜傳輸，控制相應(yīng)的電子開關(guān)，使得48個獨(dú)立電壓源有相應(yīng)數(shù)目的電壓源接通或斷開，產(chǎn)生一個隨音頻信號變化的階梯形的輸出電壓，經(jīng)低通濾波器，得到相應(yīng)的調(diào)制電壓加到被調(diào)級上的過程。

該機(jī)調(diào)制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)了配套的數(shù)字功率模塊，全程數(shù)字化處理。階梯放大的過程中，通過功率模塊采取循環(huán)導(dǎo)通的策略，降低IGBT的開關(guān)速度來降低模塊在開關(guān)跳變過程中的熱損耗，同時保證了各個功率模塊的負(fù)載平衡，延長模塊的平均使用壽命。

（三）發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

該發(fā)射機(jī)采用一臺工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和一臺單片機(jī)系統(tǒng)作為發(fā)射機(jī)的控制單元，實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)的自動控制、自動調(diào)諧、實(shí)時監(jiān)測、數(shù)據(jù)巡檢、故障診斷、故障記憶和故障保護(hù)，具備遠(yuǎn)程遙控通訊接口（RS422）可與計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心連通。

該機(jī)的控制系統(tǒng)包括：微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、自動調(diào)諧和自動匹配系統(tǒng)及音頻控制系統(tǒng)。工控機(jī)、單片機(jī)系統(tǒng)、伺服控制接口板、控制面板及儀表和監(jiān)視器部分、PSM控制組合和射頻激勵器等裝在一個機(jī)柜轉(zhuǎn)軸門上。

計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)設(shè)有三個功能模塊：顯示模塊、控制模塊、軟件模塊。

二、大功率平衡轉(zhuǎn)換器的改造及饋管的安裝

新發(fā)射機(jī)繼續(xù)使用原有的平衡轉(zhuǎn)換器主要部件，只將原來平衡變換器調(diào)諧馬達(dá)予以更換成五相步進(jìn)電機(jī)，調(diào)諧精度更加精確，有伺服器控制和檢測，在改裝后發(fā)現(xiàn)M7馬達(dá)不轉(zhuǎn)，查找電路圖后發(fā)現(xiàn)位于接線排A1上的控制線沒有接對，問題排除。

平衡變換器是將發(fā)射機(jī)輸出不平衡75Ω轉(zhuǎn)換成平衡的300Ω，可覆蓋3.9--26.1MHZ短波頻段范圍。其中主要元器件為補(bǔ)償電容，補(bǔ)償電容為2×1500PF真空可變陶瓷電容器。改電容的補(bǔ)償范圍寬不需要跟蹤調(diào)諧，僅用定點(diǎn)預(yù)置即可。

三、熱交換器及水冷機(jī)組的安裝

水冷機(jī)組的安裝位于本次裝調(diào)的最后一步，機(jī)柜就位、熔接快速熔接管、水機(jī)加水、水機(jī)運(yùn)行。

此次更新設(shè)備另一大主要改進(jìn)為水冷系統(tǒng)的改進(jìn)，該水冷系統(tǒng)采用獨(dú)立水冷柜模式，整體集成度高，將水泵、水箱、制水裝置、風(fēng)水熱交換器及控制保護(hù)裝置集成在一個機(jī)柜內(nèi)，占地小便于機(jī)房布置，維護(hù)方便。該冷卻水直接送到高末級電子管采用去離子水冷卻，它能有效提高高末級管的散熱效率。系統(tǒng)設(shè)有制水裝置，能提高水的電阻率，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全。管路的硬管與軟管連接處，裝有快速接頭，裝卸方便，污水溢流，便于高末級管更換。

11月4日整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝完畢，開始調(diào)試工作，于11月12日完成。

調(diào)試前期主要任務(wù)為檢查各大模塊之間接線是否正確，與圖紙上是否對應(yīng)，是否有虛接虛焊、短路接錯的接線端子，各控制模塊加電后是否有故障報警，是否有在運(yùn)輸過程中損壞的元器件。在檢查過程中發(fā)現(xiàn)PSM調(diào)制器組合對應(yīng)47、48號兩塊功率控制板指示燈不亮，懷疑為故障板，更換后故障仍存在，在經(jīng)過細(xì)心排查后發(fā)現(xiàn)為PSM組合控制器內(nèi)控制板A2807控制塊損壞，后從廠家發(fā)貨后更換機(jī)器恢復(fù)正常。

在檢查基本符合電氣接線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并且一切正常的情況下，開始加電試機(jī)。

調(diào)機(jī)最關(guān)鍵在于發(fā)射機(jī)各關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)諧，使發(fā)射機(jī)找到最佳匹配點(diǎn)從而使發(fā)射機(jī)達(dá)到最好的運(yùn)行狀態(tài)。在開始調(diào)各調(diào)諧點(diǎn)之前，需先將各調(diào)諧點(diǎn)調(diào)諧馬達(dá)歸位，意圖就是要將馬達(dá)電機(jī)去到最大限位處而后逆時針回位一圈，具體步驟我自己總結(jié)如下：

M1順時針擰最小，逆時針回一圈;

盤香電感擰最?。醋罾锶Γ?，回一圈;

M3（C1）電容順時針擰最小，馬達(dá)碰到上限位，逆時針回一圈;

M4（C2）電容順時針擰最小，馬達(dá)碰到上限位，逆時針回一圈;

M5（C3）電容順時針擰最小，馬達(dá)碰到上限位，逆時針回一圈;

M2（T網(wǎng)絡(luò)）上部觸點(diǎn)到線圈最下位，下部觸點(diǎn)到線圈最上位，后往回調(diào);

M6（耦合腔體）逆時針擰最大，馬達(dá)到下限位;

M7（平衡轉(zhuǎn)換器）此時不動。

而后按步驟開發(fā)設(shè)計(jì)機(jī)，先按【冷卻開】，看CT2上A1板風(fēng)、水有關(guān)指示燈是否變?yōu)檎＃诙郊訜艚z，等燈絲電壓升至350V自動停止，約為5分30秒，預(yù)熱完成后旁邊橙色指示燈滅，【燈絲開】按鈕綠色指示燈點(diǎn)亮，核查頻綜輸出頻率和幅度是否正確，后加【偏壓】、加【高壓】，此時如若有以前預(yù)置好的調(diào)諧點(diǎn)可打到半自動或自動狀態(tài)，進(jìn)行【自動粗調(diào)】，粗調(diào)到位后將發(fā)射機(jī)置于手動位置，即可開始對發(fā)射機(jī)進(jìn)行細(xì)調(diào)諧。

推動級細(xì)調(diào)方法：按【推動級細(xì)調(diào)】，加8、9個模塊，調(diào)【M1】，至V2柵流最大后再按彈出【M1】。

末級細(xì)調(diào)方法：調(diào)【M3】，使末級陽流最小且輸出功率最大。

調(diào)【M4】、【M5】，讓功率最大，然后加模塊，一般是加到20個模塊出50KW功率，如果發(fā)現(xiàn)不到19個模塊，陽流就快達(dá)到7A，此時需要降低陽極模塊數(shù)，調(diào)節(jié)【M4】、【M5】讓陽流最小，并且照顧V2簾柵流比較小，且輸出功率最大。

參考文獻(xiàn)：

[1]張?jiān)弃Q.150kW短波發(fā)射機(jī)天線交換開關(guān)改造[J].電腦知識與技術(shù)，2017，13（17）：211-213.

[2]高占全.談DF100A型短波發(fā)射機(jī)安裝與調(diào)試[J].電子世界，2017（06）：167.

[3]林輝彬.MT2000型短波發(fā)射機(jī)100W功放板技術(shù)改造及經(jīng)濟(jì)效益簡述[J].西部廣播電視，2017（02）：247.

作者簡介：馬煊，男，1986年4月5日，甘肅省臨夏市人，本科學(xué)歷，職位：機(jī)組長，職稱：助理工程師，研究方向：無線中短波廣播發(fā)射傳輸方面技術(shù)維護(hù)工作。