發(fā)射機(jī)功率報(bào)警的設(shè)計(jì)

楊根林

青海省廣播電視局566臺(tái) 青海省 西寧市 810003

引 言

隨著廣播事業(yè)的發(fā)展，機(jī)房設(shè)備逐漸增多，對(duì)值班人員提出了更高的要求。尤其是部分臺(tái)站的中短波設(shè)備達(dá)到20臺(tái)以上，當(dāng)發(fā)射機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)問題，很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)發(fā)射機(jī)因意外情況降低功率運(yùn)行或增高功率運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)方式不能實(shí)時(shí)報(bào)警，存在一定的監(jiān)測(cè)盲區(qū)。

1 功率檢測(cè)報(bào)警的整體設(shè)計(jì)

功率檢測(cè)報(bào)警的處理流程，如圖1所示：

圖1 功率檢測(cè)報(bào)警流程

使用發(fā)射機(jī)現(xiàn)有的已調(diào)波檢測(cè)接口X5（位于輸出監(jiān)測(cè)板），將已調(diào)制的載波信號(hào)送至整流濾波電路。檢波后的電壓被送至電壓調(diào)節(jié)部分，對(duì)發(fā)射機(jī)運(yùn)行功率的直流電壓進(jìn)行補(bǔ)償穩(wěn)定。穩(wěn)定后的電壓送至比較電路進(jìn)行功率電壓比對(duì)，只要采樣的電壓不在預(yù)置的電壓范圍內(nèi)，比較器輸出高電平驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。

2 主要電路設(shè)計(jì)

2.1 功率采樣

在發(fā)射機(jī)輸出監(jiān)測(cè)板上，X7接口輸出已調(diào)波監(jiān)測(cè)取樣信號(hào)。這個(gè)信號(hào)一般作為調(diào)幅度監(jiān)測(cè)使用，只需在X7接口上安裝一個(gè)BNC轉(zhuǎn)接頭，可以將已調(diào)波監(jiān)測(cè)取樣信號(hào)并行轉(zhuǎn)出，該BNC轉(zhuǎn)接頭，如圖2所示。

圖2 BNC轉(zhuǎn)接頭

安裝轉(zhuǎn)接頭后，其兩路輸出一路仍接至調(diào)幅度監(jiān)測(cè)設(shè)備，另一路使用射頻線接至功率檢測(cè)電路。

2.2 全波整流

全波整流電路設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 全波整流電路

全波整流電路前級(jí)使用高頻互感器T1和檢波二極管V1、V2構(gòu)成檢波電路，將功率采樣電路送來的已調(diào)波取樣信號(hào)，經(jīng)全波整流后轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。R1和C1起緩沖電壓作用，使轉(zhuǎn)換后的直流信號(hào)電壓更加平穩(wěn)，同時(shí)R1還有隔離前后級(jí)的作用。通過全波整流后的信號(hào)，送至電壓調(diào)節(jié)電路進(jìn)行功率的補(bǔ)償穩(wěn)定。

2.3 電壓調(diào)節(jié)

電壓調(diào)節(jié)電路，如圖4所示。

圖4 電壓調(diào)節(jié)電路

電壓調(diào)節(jié)電路主要由兩級(jí)運(yùn)放組成，第一級(jí)運(yùn)放作為放大器將直流電壓進(jìn)行放大，第二級(jí)運(yùn)放作為電壓跟隨器，通過負(fù)反饋連接產(chǎn)生了電壓的補(bǔ)償效果。因?yàn)閷⒏S器的輸出電壓返回至跟隨器的反相輸入端，會(huì)使其輸出的電壓降低。讓跟隨器輸出電壓穩(wěn)定在等于同相輸入端電壓的值上。通過這種方式調(diào)整出的直流電壓較為穩(wěn)定，可以提高功率報(bào)警的準(zhǔn)確度，如果沒有電壓調(diào)節(jié)電路，功率取樣的直流電壓波動(dòng)較大，只能調(diào)高報(bào)警閾值的范圍，降低了功率報(bào)警的精度。

2.4 閾值比對(duì)及報(bào)警驅(qū)動(dòng)

閾值比對(duì)部分由兩個(gè)LM339比較器組成，U1作為高功率門限比較器，U2作為低功率門限比較器。以10kW中波發(fā)射機(jī)為例，將發(fā)射機(jī)功率升至10kW，測(cè)量U1同相端處電壓為4.77V，則可以調(diào)節(jié)R1使U1反相端基準(zhǔn)電壓為4.90V，當(dāng)發(fā)射機(jī)運(yùn)行功率高于10kW時(shí)，取樣電壓高于基準(zhǔn)電壓時(shí)，U1輸出高電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路。將發(fā)射機(jī)功率調(diào)節(jié)至9kW，測(cè)量U2反相端處電壓為4.25V，調(diào)節(jié)R2使U2同相端電壓為4.10V，當(dāng)取樣電壓低于基準(zhǔn)電壓時(shí)，U2輸出高電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路。同理，當(dāng)發(fā)射機(jī)出現(xiàn)意外情況關(guān)機(jī)時(shí)，送至U2的取樣電壓也會(huì)低于基準(zhǔn)電壓，也就起到了發(fā)射機(jī)關(guān)機(jī)報(bào)警的作用。手動(dòng)按鍵SW1作為比較器U1自檢按鈕，當(dāng)按下SW1會(huì)將一個(gè)超過U1門限電壓的直流電送至U1同相端，使U1輸出一個(gè)高電平信號(hào)激活報(bào)警裝置。手動(dòng)按鍵SW2作為比較器U2自檢按鈕，當(dāng)按下SW2會(huì)將送至U2反相端的直流電壓接地，使U2輸出一個(gè)高電平信號(hào)激活報(bào)警裝置。

3 針對(duì)短波發(fā)射機(jī)的檢波電路及電壓調(diào)節(jié)電路改進(jìn)

中波發(fā)射機(jī)使用的全波整流安裝較為繁瑣，針對(duì)短波機(jī)的工作方式，檢波電路可以借鑒其內(nèi)部的功率采樣電路，安裝簡(jiǎn)單易維護(hù)，還能節(jié)省安裝空間。原有的電壓調(diào)節(jié)電路是針對(duì)中波發(fā)射機(jī)工作頻率固定這個(gè)工作情況設(shè)計(jì)的，短波機(jī)工作頻率不固定，且頻段寬，單一的電壓調(diào)節(jié)方式在短波機(jī)工作精度不好，誤差較大，容易出現(xiàn)誤報(bào)警等情況。

3.1 檢波電路的改進(jìn)

短波發(fā)射機(jī)的取樣信號(hào)送至由V1和C1構(gòu)成的檢波電路，轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，R1和C2起緩沖電壓的作用，使檢波后的直流信號(hào)電壓更加平穩(wěn)，同時(shí)R1還可以作為檢波電路和電壓調(diào)節(jié)電路之間的隔離電阻。通過檢波后的取樣信號(hào)，被送至電壓調(diào)節(jié)電路進(jìn)行處理，使功率取樣更加準(zhǔn)確。針對(duì)短波發(fā)射機(jī)的檢波電路，如圖6所示。

圖5 閾值比對(duì)及報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路

圖6 針對(duì)短波發(fā)射機(jī)的檢波電路

3.2 電壓調(diào)節(jié)電路改進(jìn)

短波頻段寬，頻點(diǎn)較多。短波發(fā)射機(jī)采用分段處理的方法，可將輸出信號(hào)在全頻帶進(jìn)行諧波濾波，將短波頻率分為了六個(gè)頻段，解決了短波發(fā)射機(jī)寬頻帶的特點(diǎn)。分段控制信號(hào)由激勵(lì)器輸出，控制短波發(fā)射機(jī)的濾波器進(jìn)行諧波濾波。分段的方式縮小了調(diào)節(jié)帶寬，每一段內(nèi)的帶寬小，分布參數(shù)導(dǎo)致的差別不大，每一段內(nèi)輸出功率的一致性與平坦性得到了提升。

借鑒這個(gè)設(shè)計(jì)，我們將功率電壓調(diào)節(jié)電路也設(shè)計(jì)成六段，各段單獨(dú)進(jìn)行設(shè)置。每段覆蓋的短波帶寬與發(fā)射機(jī)的濾波器小段的帶寬一致，同時(shí)用短波發(fā)射機(jī)的激勵(lì)器分段控制型號(hào)的輔助接點(diǎn)來進(jìn)行切換控制。改進(jìn)后的原理，如圖7所示。

圖7 針對(duì)短波發(fā)射機(jī)的電壓調(diào)節(jié)原理圖

針對(duì)短波發(fā)射機(jī)將電壓調(diào)節(jié)設(shè)置為六段后，只需要在各段的中間頻率輸出額定的發(fā)射功率，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的電位器，直至所有頻段的電壓調(diào)節(jié)部分輸出的電壓值相等，再次設(shè)定高功率門限值和低功率門限值。通過這種方式，短波機(jī)的預(yù)警靈敏度有了較大提高，具體提升如表1所示。

表1 電壓調(diào)節(jié)改進(jìn)前后對(duì)比表

在短波工作頻帶內(nèi)，從低到高，通過數(shù)據(jù)可以看出分段電壓調(diào)節(jié)效果較好，基本穩(wěn)定在3.2V左右，這樣就為閾值比對(duì)提供了有效參考，也證明了該改進(jìn)的可行性。

4 調(diào)試過程

針對(duì)短波頻帶寬這一特點(diǎn)，一定要多找頻點(diǎn)，多次測(cè)量，找到每個(gè)頻段內(nèi)，取樣電壓相對(duì)平穩(wěn)的頻點(diǎn)，減小因?yàn)轭l率偏移造成的取樣誤差。

在這套報(bào)警系統(tǒng)安裝完成的兩個(gè)月內(nèi)，運(yùn)行正常，隨著使用時(shí)間的增加，部分報(bào)警器開始頻繁出現(xiàn)誤報(bào)警的情況。通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)電路部分均正常，測(cè)量取樣電壓和門限電壓發(fā)現(xiàn)與最開始安裝時(shí)的電壓有出入，電壓變化較大。分析可能是因?yàn)榘l(fā)射機(jī)在日常的運(yùn)行過程中產(chǎn)生的振動(dòng)電壓調(diào)節(jié)部分和閾值比對(duì)部分的可調(diào)電位器調(diào)節(jié)螺絲轉(zhuǎn)動(dòng)，從而導(dǎo)致取樣電壓及門限電壓失準(zhǔn)。重新調(diào)節(jié)后，使用熱熔槍對(duì)電位器的調(diào)節(jié)螺絲進(jìn)行點(diǎn)膠處理后，避免了該類情況的發(fā)生。

總 結(jié)

報(bào)警裝置使用半年以來，減輕了臺(tái)站值機(jī)人員的工作負(fù)擔(dān)，有效的保證了播出質(zhì)量，使用效果良好。但因?yàn)榕_(tái)站設(shè)備的局限性，不能在更多類型的設(shè)備上進(jìn)行安裝使用。