北廣TBH-522型150kwPSM短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)介紹及故障處理實(shí)例

梁輝 羅斌 蒙子揚(yáng)

【摘要】簡單介紹北廣TBH-522型150kw 短波調(diào)諧發(fā)射機(jī)在自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)下第2路高末級調(diào)諧腔體無法完成自動(dòng)調(diào)諧引起的發(fā)射機(jī)故障分析與處理過程。

【關(guān)鍵詞】短波調(diào)幅發(fā)射機(jī);自動(dòng)調(diào)諧;諧振腔體;減速器;故障;分析處理

中圖分類號：TN92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.08.09

北京廣播器材廠TBH-522型150kw短波發(fā)射機(jī)隨著科技進(jìn)步，在結(jié)構(gòu)上和電路上都進(jìn)行了不同程度的改進(jìn)。在電路方面，高頻衰減器開始是由電子開關(guān)來控制的，后來改成由PIN二極管來控制;為提高發(fā)射機(jī)的雜音指標(biāo)，將電子管的燈絲供電由交流改為直流;自動(dòng)調(diào)諧控制套箱和計(jì)數(shù)譯碼器等部分的電路也進(jìn)行了不同程度的改進(jìn);發(fā)射機(jī)的電控系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)陸續(xù)改進(jìn)為數(shù)字化的微機(jī)控制方式。

1. 故障現(xiàn)象

機(jī)器自動(dòng)換頻時(shí)，調(diào)諧套箱顯示第2路高末級調(diào)諧腔體內(nèi)的調(diào)諧元件未走到調(diào)諧點(diǎn)預(yù)置位置，導(dǎo)致調(diào)諧套箱后面無法自動(dòng)完成調(diào)諧元件的粗調(diào)和細(xì)調(diào)，機(jī)器無法實(shí)現(xiàn)正常換頻。打開腔體機(jī)柜門，發(fā)現(xiàn)腔體內(nèi)的短路面板無法走到預(yù)置腔體調(diào)諧點(diǎn)。

2. 自動(dòng)調(diào)諧原理

北廣TBH-522型發(fā)射機(jī)工作在3.9-26.1MHz的高頻頻率范圍之內(nèi)，在更換頻率時(shí)，高前放大器和高末功率放大器都要進(jìn)行調(diào)諧，高末輸出要進(jìn)行匹配，另外還有一些饋線特性補(bǔ)償?shù)脑残枰M(jìn)行調(diào)整，使上述換頻過程迅速完成，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，因此引進(jìn)了自動(dòng)調(diào)諧的概念。

自動(dòng)調(diào)諧就是指被調(diào)元件（比如：調(diào)諧腔體、可變電容器、可變電感線圈等），根據(jù)指定的射頻頻率，自動(dòng)地調(diào)整到所需要的調(diào)諧、調(diào)配的位置上，從而使高前級和高末級完成調(diào)諧調(diào)配，最后達(dá)到輸出滿功率的整個(gè)過程。自動(dòng)調(diào)諧的調(diào)整過程又分成“粗調(diào)”和“細(xì)調(diào)”兩個(gè)階段。所謂“粗調(diào)”就是：根據(jù)高頻信號的頻率，將調(diào)諧元件調(diào)整到預(yù)先規(guī)定好的位置上。所謂“細(xì)調(diào)”就是：在粗調(diào)完成之后，立即接通高頻信號和PSM信號，同時(shí)使高前級的偏壓切換到正常狀態(tài)，高頻衰減器恢復(fù)正常工作狀態(tài)，高末電子管的陽極電壓和簾柵電壓解除封鎖，高末級電子管和高前級電子管均處于正常工作狀態(tài)，發(fā)射機(jī)中的鑒相器和調(diào)配用的鑒阻器開始工作，并使發(fā)射機(jī)準(zhǔn)確地調(diào)整到調(diào)諧點(diǎn)和調(diào)配點(diǎn)上。

調(diào)諧系統(tǒng)之所以可“自動(dòng)”完成，就是因?yàn)樗旧硎且粋€(gè)閉環(huán)的控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)是工作在閉環(huán)狀態(tài)下的。自動(dòng)調(diào)請閉環(huán)系統(tǒng)大致可用圖（1）的方框圖來表示。

在粗調(diào)時(shí)，誤差信號指的是：由隨動(dòng)電位器（與被調(diào)元件一起聯(lián)動(dòng)的多圈電位器）上取樣電壓與主動(dòng)電位器（在預(yù)置盤上事先調(diào)整好數(shù)值的電位器）上取樣電壓或EPROM存儲(chǔ)器送出的位置電壓信號相比較，經(jīng)比較放大后得出的誤差信號。

在細(xì)調(diào)時(shí)，誤差信號指的是：由鑒相器、簽阻器給出的誤差信號。在伺服放大器的輸入端，有一個(gè)用運(yùn)算放大器搭接成的誤差放大器。對于粗調(diào)來說，它相當(dāng)于一個(gè)比較放大器（同相端輸入的是隨動(dòng)電位器的信號;反相端輸入的是主動(dòng)電位器的信號或計(jì)數(shù)譯碼器中EPROM存儲(chǔ)器送出的D/A轉(zhuǎn)換信號），經(jīng)比較放大器比較放大后，送出誤差放大信號Δu，對于細(xì)調(diào)來說，它又相當(dāng)于一個(gè)同相放大器，同相端輸入的信號是由鑒相器或鑒阻器給出的誤差信號，反相端被接地，經(jīng)同相放大后，送出誤差放大信號Δu。不管是比較放大器，還是同相放大器，只要誤差放大器輸出的電壓足夠大（超過±1V門限電壓），就會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)（執(zhí)行元件），被調(diào)元件也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，直到放大器輸出電壓小到規(guī)定范圍以下（小于±IV門限電壓）時(shí)，電機(jī)和被調(diào)元件將停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)我們就認(rèn)為調(diào)整宣告完成。由此可知，自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)是工作在閉環(huán)狀態(tài)下的。

我們把某一個(gè)被調(diào)諧元件習(xí)慣上稱作某一路。全機(jī)共有8個(gè)被調(diào)諧元件，因此自動(dòng)調(diào)諧的路數(shù)共有8路，即有8路伺服放大系統(tǒng)。

8路使用的高前級的取樣電容是容量為50pF的真空可調(diào)電容器，主要用于鑒相器取樣，取樣電容與高前級電感線圈同調(diào)的目的是：為了使鑒相器在整個(gè)頻段內(nèi)獲得比較均勻的高頻電流取樣。 在上面8路中，只有1路、3路、5路有細(xì)調(diào)，其余5路只有粗調(diào)，沒有細(xì)調(diào)。

發(fā)射機(jī)的自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)8路調(diào)諧元件的位置和自動(dòng)調(diào)諧的工作原理如圖（2）所示。從圖中可以看出：高前級有兩路：一路是前級調(diào)諧電容C1（1路）;另一路是高前級電感線圈L1和取樣電容C3（8路），取樣電容C3與高前級電感線圈LI是一起調(diào)整的，即：同調(diào)，繼電器3A7K1是用于高前級陽極饋電阻流圈切換的，繼電器的控制信號來自預(yù)置盤中的高前級陽極饋電阻流圈切換控制電路切換頻率是8MHz，其目的是為防止在高前級產(chǎn)生阻流圈的寄生震蕩。8MHz以上頻率時(shí)，繼電器接點(diǎn)接通，將饋電阻流圈短路，變成兩節(jié)濾波;8MHz以下時(shí)，接點(diǎn)斷開，將饋電阻流圈接入，變成三節(jié)濾波。

高末級共有六路：即：2路、3路、4路、5路、6路。中間標(biāo)有“M”的方框，是傳動(dòng)器部分，與傳動(dòng)器聯(lián)動(dòng)的電位器是隨動(dòng)電位器，它與被調(diào)諧元件是一起聯(lián)動(dòng)的。隨動(dòng)電位器上電壓的變化與被調(diào)元件的位置變化是一一對應(yīng)的，用隨動(dòng)電位器上電壓的大小就可直接反映出調(diào)諧元件位置的變化。在圖2中，畫有運(yùn)算放大器的方框是伺服放大器（共8個(gè)），在8個(gè)伺服放大器中，只有1路、3路、5路標(biāo)有粗調(diào)和細(xì)調(diào)，在調(diào)整過程中，需要進(jìn)行粗細(xì)調(diào)切換。在細(xì)調(diào)過程中，它們的細(xì)調(diào)誤差信號分別來自鑒相器φ1、φ2和鑒阻器，其他5路沒有細(xì)調(diào)。在粗調(diào)期間，誤差放大器的同相端的信號取自隨動(dòng)電位器的中心端，反相端的信號取自兩方面：手動(dòng)和預(yù)置時(shí)，取自置盤中預(yù)置頻率-B5的主動(dòng)電位器（給定電位器）;自動(dòng)和半動(dòng)時(shí)，取自計(jì)數(shù)譯碼器中的數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換器圖2的下方是計(jì)數(shù)譯碼器中數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換器送出的粗調(diào)位置電壓信號和預(yù)置盤送出的粗調(diào)位置電壓信號的切換控制電路（即：手動(dòng)方式和自動(dòng)方式的切換控制電路），該控制電通過控制繼電器K26-K30來完成。繼電器和切換控制電路均安裝在預(yù)置盤的電路板上，自動(dòng)工作方式的切換開關(guān)安裝在“自動(dòng)調(diào)諧控制套箱”的面板上。

4. 處理過程

發(fā)射機(jī)2路出現(xiàn)故障，我們首先再次進(jìn)行手動(dòng)輸入換頻，發(fā)現(xiàn)故障依舊，先檢查2路伺服放大器驅(qū)動(dòng)單元，發(fā)現(xiàn)輸出至腔體控制機(jī)構(gòu)電壓正常，而空氣壓縮機(jī)也能正?？刂贫搪访姘逦艢?，分離腔體控制機(jī)構(gòu)，短路面板也可以通過滾輪手動(dòng)更換到換頻位置，排除了短路面板軌道卡死和軸承故障問題，故障點(diǎn)初步認(rèn)為用于控制滾輪的執(zhí)行元器件，主要集中在步進(jìn)電機(jī)和諧波傳動(dòng)減速器，當(dāng)自動(dòng)調(diào)諧套箱執(zhí)行換頻動(dòng)作時(shí)，發(fā)現(xiàn)碼盤齒輪帶動(dòng)減速器非常吃力，拆下減速器，發(fā)現(xiàn)減速器轉(zhuǎn)軸內(nèi)部銷釘已經(jīng)折斷，轉(zhuǎn)軸已經(jīng)磨損，因此無法正常帶動(dòng)滾輪滾動(dòng)，導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換頻。我們重新更換新的減速器機(jī)構(gòu)，再通過自動(dòng)調(diào)諧套箱面板完成9810Khz和13610Khz兩個(gè)頻率的微調(diào)，試機(jī)后調(diào)諧腔體能正常執(zhí)行換頻操作，各項(xiàng)指標(biāo)均正常。本次維護(hù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)在調(diào)諧套箱復(fù)位后要和調(diào)諧腔體復(fù)位保持相對應(yīng)位置，這就要求我們只能通過更改減速器碼盤方向位置實(shí)現(xiàn)二者相對應(yīng)，我們通過調(diào)諧套箱完成復(fù)位后，用膠布固定碼盤齒輪的位置，手動(dòng)推動(dòng)短路面板至原來腔體內(nèi)部復(fù)位點(diǎn)，然后再進(jìn)行減速機(jī)構(gòu)和腔體控制線的連接，相對應(yīng)從而實(shí)現(xiàn)調(diào)諧腔體復(fù)位和調(diào)諧套箱復(fù)位點(diǎn)一致。

在本次故障中，2路調(diào)諧腔體由于減速機(jī)構(gòu)的損壞，當(dāng)調(diào)諧套箱開始完成自動(dòng)換頻時(shí)，滿盤齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)后轉(zhuǎn)速器轉(zhuǎn)軸不動(dòng)，轉(zhuǎn)軸不能帶動(dòng)滾輪二無法拖動(dòng)短路面板的走到當(dāng)前頻率點(diǎn)的位置，導(dǎo)致2路無法完成粗調(diào)出現(xiàn)故障，最終導(dǎo)致發(fā)射機(jī)無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換頻。為避免類似故障的再次發(fā)生，在平時(shí)的維護(hù)工作中不僅要對發(fā)射機(jī)的工作原理掌握透徹，還應(yīng)加強(qiáng)對發(fā)射機(jī)各元器件接點(diǎn)的檢查，對聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部位檢查，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患予以排除。