TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)板卡的研發(fā)與調(diào)試

黨若晚

（國(guó)家廣播電視總局五九四臺(tái) 陜西 咸陽(yáng) 712000）

0 引言

TSW2500型500 kW短波發(fā)射機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、操作方便的優(yōu)勢(shì)。在其較高的自動(dòng)化控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的遙感監(jiān)控，是目前使用較為先進(jìn)和可靠的發(fā)射機(jī)之一。而且在發(fā)射機(jī)的綜合機(jī)箱中，還集合了輸入、輸出線，控制系統(tǒng)和子系統(tǒng)之間也可以利用繼電器和濾波器來(lái)進(jìn)行連接，避免了在發(fā)射機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，控制信號(hào)不會(huì)受到電磁環(huán)境的干擾。因此，其成了我國(guó)現(xiàn)階段大功率短波發(fā)射機(jī)進(jìn)行對(duì)外廣播的主要機(jī)型之一[1]。但是由于TSW2500型短波發(fā)射機(jī)是從國(guó)外引進(jìn)，外界產(chǎn)商為了防止技術(shù)泄露，并沒(méi)有補(bǔ)充過(guò)多的技術(shù)資料，發(fā)射機(jī)內(nèi)部的控制系統(tǒng)部分，也缺少詳細(xì)的資料介紹，所以只有通過(guò)技術(shù)人員自己探究分析才能進(jìn)一步明確發(fā)射機(jī)的原理和調(diào)試方法。

1 TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成

該型號(hào)發(fā)射機(jī)的控制系統(tǒng)主要由中控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱ECOS2）、馬達(dá)控制器（簡(jiǎn)稱MC）、順序控制器（簡(jiǎn)稱SC）3個(gè)重要部分構(gòu)成。控制系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：其一是根據(jù)工作需要，依照正確的順序來(lái)開啟、關(guān)閉發(fā)射機(jī)；其二是在機(jī)器發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)開啟必要的封鎖保護(hù)，防止由于局部故障引發(fā)連鎖反應(yīng)時(shí)的故障問(wèn)題。

控制系統(tǒng)中的YCS06、YCS07型模擬板卡主要是用來(lái)采集機(jī)器中發(fā)生的模擬測(cè)量信號(hào)。通常情況下模擬信號(hào)的發(fā)生，主要是通過(guò)SCI03型的濾波板進(jìn)行濾波處理后，再發(fā)送到Y(jié)CS06、YCS07型模擬板中進(jìn)行集中處理，再次經(jīng)由YCS04板和YCS08馬達(dá)控制器板進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，并將結(jié)果發(fā)送到ECOS2的顯示處理器中，見(jiàn)圖1。

1.1 ECAM中央控制系統(tǒng)分析

中央控制系統(tǒng)是發(fā)射機(jī)組成的核心部分。當(dāng)然控制系統(tǒng)除去ECOS2這個(gè)核心以外，還由上述的兩個(gè)低層控制器組成，主要功能是來(lái)控制硬件開關(guān)。MC主要是由YCS08板卡和接口板構(gòu)成，而SC則是由YCS04板卡和接口板構(gòu)成的。中控系統(tǒng)的構(gòu)建主要是建立在微處理器的基礎(chǔ)之上，而微處理器則是通過(guò)上述兩個(gè)低層控制器的信號(hào)傳輸與發(fā)射機(jī)相互交流。如果中央控制系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，則可以利用SC來(lái)對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行單獨(dú)操控[2]。中央控制系統(tǒng)主要是通過(guò)控制指令來(lái)激活低層控制器，而低層控制器在接收到中控系統(tǒng)的指令后，則會(huì)自動(dòng)開啟發(fā)射機(jī)的優(yōu)化調(diào)諧程序，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。

一般情況下，可以通過(guò)3種方式來(lái)對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行操作指令的輸入。比如通過(guò)本地化的控制，利用遙控單元和計(jì)算機(jī)接口來(lái)進(jìn)行控制。在輸入相應(yīng)的開關(guān)指令后，通過(guò)事件執(zhí)行流程的原則，通過(guò)中控系統(tǒng)將指令信號(hào)輸入到控制器中，而控制器也就是MC和SC控制器。

1.2 順序控制器系統(tǒng)分析

順序控制器SC主要接受來(lái)自中央控制系統(tǒng)的命令，并且將命令合理執(zhí)行。主要是控制發(fā)射機(jī)的開關(guān)，然后連接到安全系統(tǒng)。運(yùn)行過(guò)程中，順序控制器會(huì)遵循發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，來(lái)自動(dòng)激活部分指令和動(dòng)作，比如水泵、風(fēng)機(jī)就可以由順序控制器自動(dòng)激活。此外，當(dāng)發(fā)射機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)，SC系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)執(zhí)行一些保護(hù)性操作，用來(lái)降低故障所引發(fā)的系統(tǒng)影響，如高周打火光敏保護(hù)。

1.3 馬達(dá)控制器系統(tǒng)分析

MC系統(tǒng)原理主要是通過(guò)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)對(duì)電感和電容來(lái)進(jìn)行調(diào)整，以此來(lái)完成以下功能：首先對(duì)系統(tǒng)中的所有MP，也就是對(duì)馬達(dá)位置單元進(jìn)行控制。交流電機(jī)一般在運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速一定，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以常常會(huì)作為短調(diào)節(jié)范圍的元件進(jìn)行使用。而直流電機(jī)中，轉(zhuǎn)速通常不固定，但工作適應(yīng)性較高，所以可以作為靈敏元件使用。

2 發(fā)射機(jī)在測(cè)試前的準(zhǔn)備工作

順序控制系統(tǒng)和PSM控制系統(tǒng)的各個(gè)控制板，都可以利用轉(zhuǎn)接板的方式在發(fā)射機(jī)上進(jìn)行模擬的功能測(cè)試。

（1）根據(jù)測(cè)試工作完整地檢查設(shè)備。①首先必須要檢查控制板卡焊接是否出現(xiàn)問(wèn)題，焊點(diǎn)是否結(jié)實(shí)；②要保證集成塊方向一致；③LED指示燈檢查，正負(fù)端接口是否正確，指示燈能否正確亮起；④對(duì)各個(gè)控制板上的邏輯芯片進(jìn)行檢查校驗(yàn)，確定是否能正確執(zhí)行邏輯編程。

（2）將控制板連接發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)套箱。①要先保證發(fā)射機(jī)狀態(tài)呈關(guān)機(jī)狀態(tài)，并且要斷開控制系統(tǒng)的電源，防止誤接入對(duì)系統(tǒng)造成破壞；②備份控制板插入到控制系統(tǒng)的套箱卡槽后，要擰緊固定螺絲，確保其穩(wěn)定；③如果需要臨時(shí)性測(cè)試新開發(fā)的控制板，技術(shù)人員可以利用轉(zhuǎn)接板的方式來(lái)對(duì)測(cè)試點(diǎn)的電壓進(jìn)行測(cè)量[3]。

（3）對(duì)控制板進(jìn)行加電，然后合上相應(yīng)的控制系統(tǒng)電源，升起燈絲，再開始功能測(cè)試。

3 對(duì)順序控制系統(tǒng)的調(diào)整

3.1 對(duì)YCS01板卡進(jìn)行測(cè)試

3.1.1 分析線路原理

YCS01板有32路輸入信號(hào)，然后通過(guò)光耦隔離器件CNY17二型將外部的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制的輸入信號(hào)，再由面板上的LED指示燈進(jìn)行信號(hào)輸入。在MC14584節(jié)點(diǎn)處有由施密特觸發(fā)器構(gòu)成的反相器，主要功能是提供減噪抗噪的能力。而SN75471節(jié)點(diǎn)，主要是外圍驅(qū)動(dòng)器，主要功能是實(shí)現(xiàn)邏輯與門[4]。

3.1.2 測(cè)試方法

當(dāng)發(fā)射機(jī)升燈絲到加高壓過(guò)程中，觀察對(duì)應(yīng)的YCS板中的LED指示燈是否亮起。比如在觀察YCS01板卡的信號(hào)指示燈時(shí)，可以通過(guò)LED序號(hào)燈的顯示情況來(lái)判定控制板的情況，序號(hào)燈17亮起時(shí)代表短路、18亮起時(shí)主電源出現(xiàn)故障、22亮起時(shí)射頻打火等。

3.2 對(duì)YCS02板卡進(jìn)行測(cè)試

3.2.1 線路原理分析

YCSO2板卡在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，需要根據(jù)光耦隔離器傳輸電壓信號(hào)進(jìn)行判斷。A121板卡或者A122板卡會(huì)將光耦隔離器傳輸?shù)碾妷盒盘?hào)進(jìn)行繼電器動(dòng)作。促使面板上的32路LED指示燈各路輸出，出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行報(bào)警指示。

3.2.2 具體測(cè)試辦法

首先對(duì)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的電壓值進(jìn)行檢測(cè)；保證電壓值正常后，啟動(dòng)發(fā)射機(jī)開機(jī)，注意觀察YCS02板的指示燈面板，如果有5V的信號(hào)輸入到Y(jié)CS02板中的某一通路端子，相應(yīng)的LED指示燈也會(huì)亮起，這也就表明通路正常，見(jiàn)圖2。

3.3 YCS03數(shù)據(jù)采集板測(cè)試

3.3.1 線路原理分析

YCS03板卡，也即數(shù)據(jù)采集板PL35，數(shù)據(jù)輸入板中的PL23和PL27的門開關(guān)檢測(cè)信號(hào)，都是經(jīng)過(guò)PL35數(shù)據(jù)采集板之后，再通過(guò)順序采集板發(fā)送給PL39，也即YCS04板卡。

數(shù)據(jù)采集板YCS03板卡助威YCS04順序控制器提供輸入或者輸出信號(hào)。當(dāng)順序控制器板YCS04通過(guò)8位并行的數(shù)據(jù)總線以軟件的方式來(lái)讀寫YCS03板卡中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)和指示燈的顯示狀態(tài)。

YCS03板卡的輸入信號(hào)會(huì)分成兩路，其中一路會(huì)將信號(hào)發(fā)送到存儲(chǔ)端中的8個(gè)信息存儲(chǔ)器之中，然后這8個(gè)信號(hào)存儲(chǔ)器會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)總線再發(fā)送給YCS04板卡，這樣可以保護(hù)軟件；而另外一路的信號(hào)會(huì)送到RPLD邏輯處理器件中，在EPLD器件中可以實(shí)現(xiàn)邏輯保護(hù)運(yùn)算。

3.3.2 測(cè)試辦法

在發(fā)射機(jī)開機(jī)時(shí)，根據(jù)YCS03板卡的指示燈信號(hào)來(lái)判斷其是否正常工作。

4 對(duì)PSM控制系統(tǒng)測(cè)試調(diào)控

主要對(duì)PSM控制系統(tǒng)中的YCP02、YCP16控制板進(jìn)行測(cè)試調(diào)整。

4.1 YCP02控制板測(cè)試方法

（1）保證電源模塊的電壓正常；（2）通過(guò)示波器來(lái)觀測(cè)時(shí)鐘信號(hào)的發(fā)射器是否正常；（3）利用示波器連接YCP15控制板中的X2-A10和X1-A32的兩端口。閉合PSM系統(tǒng)電源，然后讓系統(tǒng)自運(yùn)行并開始自檢，技術(shù)人員觀測(cè)示波器上是否存在1 kHz的信號(hào)顯示以及幅度在1.8V的正弦波；（4）當(dāng)自檢通過(guò)之后，YCP16控制板中的LED顯示面板會(huì)出現(xiàn)ALG，顯示PASS的提示。

4.2 YCP16控制板卡測(cè)試調(diào)整方法

YCP16板卡是作為PSM系統(tǒng)的控制核心，提供的主要功能就是參與對(duì)系統(tǒng)的控制和保護(hù)、數(shù)據(jù)采集。圖3中為YCP16板卡對(duì)外控制式的流程框架。

在初期對(duì)于YCP16板卡的調(diào)試使用當(dāng)中遇到了許多問(wèn)題。在對(duì)YCP16板卡進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，通電之后，音頻向量轉(zhuǎn)到A/D轉(zhuǎn)換器中，OPM向量和PAMP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入了工作模式。BITE的模擬信號(hào)可以測(cè)試YCP16板。所有功率模塊平均輸出電壓運(yùn)輸?shù)結(jié)CP16板，YCP16產(chǎn)生的PS2和VABLOCK傳輸?shù)礁鲉卧小Ｔ诎蹇ㄉ系乃兄甘緹舨](méi)有正常亮起。在技術(shù)人員排除了PCB板線路可能出現(xiàn)的問(wèn)題之后，還可能出現(xiàn)的問(wèn)題就是在板路中的發(fā)光二極管。全面檢查過(guò)后發(fā)光二極管并沒(méi)有問(wèn)題，再次將二極管的正負(fù)極進(jìn)行調(diào)整，再進(jìn)行焊接，二極管就可以正常運(yùn)行了，但是板卡運(yùn)行還是有問(wèn)題，最后找出關(guān)鍵芯片內(nèi)部運(yùn)行電壓的問(wèn)題，導(dǎo)致指示燈無(wú)法正常顯示工作。

不過(guò)在更換了芯片，問(wèn)題依舊存在，在結(jié)合到板卡的工作原理圖進(jìn)行綜合查證的情況下，技術(shù)人員又懷疑到可能是購(gòu)買的芯片質(zhì)量問(wèn)題，所以又通過(guò)面包板來(lái)構(gòu)建了一個(gè)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)回路，圖4為芯片SN75472P檢測(cè)電路圖。

具體使用的檢測(cè)方法就是通過(guò)使用1A、1B，或者也可以使用2A、2B的接口，使用引線來(lái)連接到5 V或者是地端接口處，隨后技術(shù)人員通過(guò)觀察1Y或者2Y的接口輸出端二極管是否亮起，這樣就可以了解到是否是芯片出現(xiàn)了質(zhì)量問(wèn)題。在經(jīng)過(guò)了檢查之后，確實(shí)發(fā)現(xiàn)了SN75472P芯片中存在質(zhì)量問(wèn)題，在更換了正常的芯片之后，發(fā)光二極管就開始正常工作了。在確定YCP16板卡靜態(tài)調(diào)整好之后，就準(zhǔn)備開始進(jìn)行上機(jī)試驗(yàn)了。

在將板卡裝備到發(fā)射機(jī)上后，再插上轉(zhuǎn)接板就可以開始對(duì)板卡的測(cè)試了。在開啟發(fā)射機(jī)電源，自檢系統(tǒng)Pass之后，就對(duì)系統(tǒng)開啟高壓測(cè)試。技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)功率只能加到300 kW左右，經(jīng)過(guò)查找問(wèn)題之后發(fā)現(xiàn)A67芯片出現(xiàn)了異常，在更換之后就能提升足夠的功率。在技術(shù)人員分析YCP16板卡的電路簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上（圖5為YCP16板卡的電路簡(jiǎn)圖），對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析圖例，因?yàn)锳67芯片出現(xiàn)異常之后，可能會(huì)導(dǎo)致D0—D3的信號(hào)出現(xiàn)異常情況；如果D信號(hào)輸出的其中一路到達(dá)A22和A23通路處當(dāng)作輸入信號(hào)，則可能會(huì)導(dǎo)致A22/A23在給YCP04板卡輸出信號(hào)的過(guò)程中出現(xiàn)RAMP的異常情況。

RAMP數(shù)據(jù)又是具有調(diào)制模式特征參數(shù)的數(shù)字音頻信號(hào)乘積，會(huì)用于控制發(fā)射機(jī)瞬時(shí)功率大小。通常正常的情況下，RAMP的值大致都會(huì)在2 048，所對(duì)應(yīng)出現(xiàn)的屏壓也在13.7 kV，功率為500 kW。而因?yàn)樾酒珹67出現(xiàn)了異常問(wèn)題，所以也讓RAMP信號(hào)發(fā)生了異常問(wèn)題，對(duì)應(yīng)的功率值也產(chǎn)生了一定變化，進(jìn)而出現(xiàn)了功率不足的問(wèn)題。技術(shù)人員在更換了A67之后，便可以將系統(tǒng)升足了功率，然后通過(guò)使用1 kHz的音周來(lái)當(dāng)作沖擊試驗(yàn)，調(diào)整之后經(jīng)過(guò)了不同幅度的沖擊測(cè)試，板卡都經(jīng)過(guò)了測(cè)試。在對(duì)YCP16板卡進(jìn)行了較為成功的調(diào)試之后，今后就可以與進(jìn)口板卡之間進(jìn)行較為良好的功能轉(zhuǎn)換，滿足研發(fā)技術(shù)要求[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)有關(guān)發(fā)射機(jī)的研究還需要不斷完善，TSW2500型500 kW發(fā)射機(jī)中的板卡對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有十分重要的作用，但由于早期我國(guó)技術(shù)較為落后，一直進(jìn)口板卡，這對(duì)于花銷和后期維修方面都不合算。因此我國(guó)相關(guān)技術(shù)人員通過(guò)不斷努力研發(fā)出的TSW2500型500 kW短波發(fā)射機(jī)板卡，在測(cè)試方法的分析中，由于技術(shù)水平和專業(yè)知識(shí)的理解尚有不足，分析測(cè)試過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)疏漏，相關(guān)技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況自行完善[6]。