探討MT2000型短波發(fā)射機(jī)欠功率報警器的設(shè)計與制作

阿布都熱孜克·熱孜克，吾麥爾江·麥麥提

（新疆廣播電視局9166臺，新疆喀什，844799）

0 引言

MT2000型短波發(fā)射機(jī)是廣州海華集團(tuán)生產(chǎn)的一款寬帶短波全固態(tài)發(fā)射機(jī)，由于此類發(fā)射機(jī)性能穩(wěn)定，效率高，功率冗余充分、可靠性高、穩(wěn)定性好，監(jiān)測和控制部件充足，操作維護(hù)方便，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，監(jiān)測控制接口完備、標(biāo)準(zhǔn)，具有自動保護(hù)能力等一些列的特點得到了我們廣電系統(tǒng)廣大使用者的高度認(rèn)可。所以使用面積也比較廣泛。但是這類發(fā)射機(jī)的生產(chǎn)廠家只設(shè)計了四種報警新的告警燈，分別是：①功率放大單元輸入電壓過高報警（電壓傳感器位于350W功率放大板上，MRF448三極管基極上的電壓取樣）；②功率放大單元溫度過高報警（溫度感應(yīng)傳感器安裝在功率放大單元散熱槽的左右各一只）；③電壓駐波比過高報警（位于功率合成器后端的輸出功率采樣與監(jiān)測模塊上取樣，當(dāng)駐波比VSWR大于等于2時報警）；④功率合成輸出不平衡報警（位于功率合成器前端，功率合成出現(xiàn)不平衡時對應(yīng)平衡電阻發(fā)熱，溫度85℃時報警）。這些報警系統(tǒng)告警過程是這樣的；報警時只是紅燈一直亮（沒有其他報警聲音），靜噪板電路開始介入，起到保護(hù)作用，開始保護(hù)發(fā)射機(jī)，降低發(fā)射機(jī)功率放大單元的輸入直流電壓，然后發(fā)射機(jī)的輸出功率降低到500W以下，（這么低的輸出功率，按照廣電總局62號令以及相關(guān)規(guī)章制度，可以斷定為停播了）然后紅燈又熄滅，靜噪板停止工作，就這么一個過程，全過程的時間小于1s，雖然靜噪板這樣接入電路以后，可以對發(fā)射機(jī)起到自我保護(hù)的作用，但沒有任何警報聲音，能夠引起值班員的注意，如果此時此刻值班人員在控制室而不是在發(fā)射機(jī)旁邊，則出現(xiàn)以上報警信息時很難被發(fā)現(xiàn)的，這樣對我們的安全播出工作帶來很大的播出安全上的隱患，并且這種狀態(tài)只能等到下一次值班員巡機(jī)時才能被發(fā)現(xiàn)（半個小時一大巡，15分鐘一次小巡）。為了號召國家廣電總局對于播出設(shè)備朝向固態(tài)化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化的“智慧廣電”要求，經(jīng)本人以及臺里技術(shù)人員的共同努力下，完成了MT2000型短波發(fā)射機(jī)報警系統(tǒng)的智能化改造，把欠功率報警器的報警信號以及發(fā)射機(jī)原有的四種報警信號的狀態(tài)信息一起傳送到位于控制室的遠(yuǎn)程操作終端計算機(jī)上，便于操作以及觀察。

1 設(shè)計報警器的原因

其一，MT2000型短波發(fā)射機(jī)有配套的遠(yuǎn)程控制器可供選購，但一方面因為這套控制系統(tǒng)不含掉功率（功率不足）報警系統(tǒng)，另一方面單位經(jīng)濟(jì)條件一時不能購置。因此我一直在想，為了提高安全播出水平，為增強(qiáng)報警燈的告警效果，能不能設(shè)計一個作用明顯，價格低廉的告警系統(tǒng)呢？經(jīng)過我們的不斷努力和探索，查看發(fā)射機(jī)各個單元的電路設(shè)計圖紙和原理圖，經(jīng)不斷的實驗和測試，最終發(fā)現(xiàn)，可以利用MT2000型短波發(fā)射機(jī)上的接口轉(zhuǎn)接單元完全實現(xiàn)這個目標(biāo)，能夠把欠功率（功率不足）信息以聲光報警的的形式，告知值班員，使值班員采取相應(yīng)的措施。

其二，隨著智慧廣電工程的實施，機(jī)房控制室內(nèi)增加了幾臺發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程操作終端，這樣便于發(fā)射機(jī)的遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)操作，也能夠?qū)崟r觀察外電（市電）電壓，電流，市電頻率，機(jī)房溫度，濕度等環(huán)境信息。我們發(fā)現(xiàn)環(huán)境采集器有幾個數(shù)據(jù)采樣和數(shù)目轉(zhuǎn)換模塊是空的，如果我們能夠在這個環(huán)境采集器里增加這套報警信息（輸出功率報警、電壓過高報警、功放單元溫度過高報警 、電壓駐波比過高報警、功率合成輸出不平衡報警等等），并將這些信息進(jìn)行相應(yīng)調(diào)試以后，就能在遠(yuǎn)程操作終端屏幕上看到發(fā)射機(jī)異態(tài)報警信息。

2 設(shè)計思想

MT2000型短波發(fā)射機(jī)的工作要求的輸出功率是2000W，平時也要工作在2000W左右，按照現(xiàn)在運行的值班制度，要求值班員間隔15分鐘小巡 一次，隔半個小時大巡一次，但這中間發(fā)射機(jī)出現(xiàn)功率降低或者沒有功率輸出等情況出現(xiàn)時，發(fā)射機(jī)沒有任何報警或者提示機(jī)制，出現(xiàn)這種情況坐在控制室內(nèi)的值班員很難及時發(fā)現(xiàn)的，這樣對我們的安全播出工作帶來很大的安全隱患。因此，我們需要這么一個設(shè)備，它的作用是，發(fā)射機(jī)在正常運行過程中一旦出現(xiàn)因功率降低而停止播時，或者輸出功率不足上級廣電部門要求的功率下限時，發(fā)出警報聲和閃爍的燈光，能夠引起我們值班員的注意力，減小劣播和停播率，提高滿時間，滿功率播出水平。

按照我們這類發(fā)射機(jī)的特點，在激勵器控制屏幕上輸入相應(yīng)的頻率數(shù)量之后，激勵器的激勵幅度調(diào)也要調(diào)整，然后插上PTT鑰匙，使發(fā)射機(jī)開始正常播出，當(dāng)PTT鑰匙拔出時，發(fā)射機(jī)就停止功率輸出。

現(xiàn)在我們要解決的問題有兩個，第一個問題；給這類發(fā)射機(jī)制作一個功率不足或停播報警器，它的作用是，當(dāng)發(fā)射機(jī)在正常運行過程中不報警，不發(fā)出報警信號，一旦出現(xiàn)功率降低，也就是說功率小于某一個特定功率值的時候，（我們這里測試時，把它設(shè)計成一旦功率低于1000W 時報警，平時功率低于1000W是可以認(rèn)定為停播 ）就開始報警，提醒值班員采取相應(yīng)的措施，恢復(fù)正常播出。第二個問題；我們需要把功率不足的報警信息以及其他報警信息（比如①電壓過高報警；②功放單元溫度過高報警；③電壓駐波比過高報警；④功率合成輸出不平衡報警等等報警信息），通過數(shù)模轉(zhuǎn)換，通過環(huán)境采集器，采集并處理以后，傳送到接口服務(wù)器，經(jīng)接口服務(wù)器對采集進(jìn)來的信息進(jìn)行分析和對比，做出判斷，然后我們要把這個判斷信息傳送到值班室的遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)終端系統(tǒng)，由終端系統(tǒng)根據(jù)來自接口服務(wù)器的判斷信息，做出相應(yīng)的報警，提示值班員采取措施，恢復(fù)播出。

首先要解決的問題是：找到功率數(shù)據(jù)的采樣點，這個點必須要具備一下要求。當(dāng)功率降低或增加時，這個點的的電壓也要跟著功率降低而降低，增加而增加。在這個點上，發(fā)射機(jī)輸出功率跟電壓要有個線性的對應(yīng)關(guān)系。剛開始我想利用MT2000 型短波發(fā)射機(jī)功率表頭上采集電壓與輸出功率變化的數(shù)據(jù)，但是表頭上這個點的電壓比較低（P=2000W 時 U=0.88V , P=1500W 時 U=0.78V P=1000W時U=0.64V），由于電壓很低，不容易被監(jiān)測到以及不能進(jìn)行有效地模數(shù)轉(zhuǎn)換，這個點要求的精度很高，輸出功率與電壓的線性關(guān)系不明顯，報警器也不好實現(xiàn)，所以暫時放棄了該點。又通過多次的測試和查看有關(guān)資料，我在接口轉(zhuǎn)接單元里找到了一個發(fā)射機(jī)的正向功率數(shù)據(jù)采集點，是接口轉(zhuǎn)接單元A2板子上的X3點。這一點的電壓與功率對應(yīng)關(guān)系有如下：當(dāng)P=2000W 時U=4.98V ,P=1000W 時U=4.04V。對功率輸出與電壓之間有比較好的線性對應(yīng)關(guān)系。也剛好能滿足我們的硬件要求。因此我們暫時確定該點為我們報警器的數(shù)據(jù)采集點。

其次要解決的問題是，按照我們這類發(fā)射機(jī)的設(shè)計特點，激勵幅度調(diào)整完以后，插上PTT鑰匙，發(fā)射機(jī)開始正常播出，當(dāng)PTT鑰匙拔出時，發(fā)射機(jī)停止輸出功率，所以我們要確定PTT鑰匙插口對低電平有效還是跟高電平有效。通過檢測，PTT鑰匙插進(jìn)之前，插口電壓是4.8v，PTT鑰匙拔出以后，插口電壓是0v，所以PTT插口是對低電平有效。

按照數(shù)字電路原理我們需要一個或門電路和一個電壓比較器，電壓比較器以及或門電路處于高電平時，這個電路的輸出信號啟動處于飽和狀態(tài)下的三極管S8050，此電路中S8050起到開關(guān)作用，三極管S8050導(dǎo)通以后蜂鳴器開始告警，但一般在每個機(jī)房最少有幾部發(fā)射機(jī)，有時同時開的發(fā)射機(jī)多的時候，雖然蜂鳴器告警，但是不能立刻判斷是那部發(fā)射機(jī)告警，因此我們在發(fā)射機(jī)接口轉(zhuǎn)接單元外面跟蜂鳴器并聯(lián)一個七彩發(fā)光二極管，這樣可以很容易的判斷是那臺發(fā)射機(jī)在告警。

這里我們用LM393, LM393 是雙電壓比較器集成電路。

該電路的特點工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源：2～36V，雙電源：±1～±18V；消耗電流小，ICC=0.8mA；輸出與TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容。原理圖如圖1所示。

圖1 LM393的原理圖

各引腳功能：

8腳電源＋，4腳電源－，1腳比較器A輸出，2腳比較器A反相輸入（輸入比較電壓），3腳比較器 A同向輸入（輸入?yún)⒖茧妷海?腳比較器B同向輸入（輸入?yún)⒖茧妷海?腳比較器B反相輸入（輸入比較電壓），7腳比較器B輸出。

LM393的工作方式，LM393由兩路比較器組成的，比如第3腳輸入?yún)⒖茧妷海?腳輸入比較電壓，當(dāng)比較電壓大于等于參考電壓時，第1腳處由于低電平。當(dāng)比較電壓小于參考電壓時，第1腳處由于高電平。

內(nèi)部原理圖如圖2所示。

圖2 LM393內(nèi)部原理圖

制作電路圖如圖3所示。

在上面的圖3中各個原件連接是這樣的：

圖3 停播告警器制作電路圖

直流24V電壓通過三個固定電阻R1、R2、R3，再通過一個可調(diào)電阻R4，這樣利用可調(diào)電阻可以把電壓降低到2V到6V左右，精準(zhǔn)控制到我們所需要的任一意電壓值。我們這里調(diào)到4V，我們把這個電壓連接于LM393的第5和第3腳，作為比較器的參考電壓。LM393的第2腳連接于功率采樣點X3，LM393的第6腳連接與PTT，第1腳和第7腳作為輸出端，連接于R7的終端，這里R5、R6、R7是上拉電阻，LM393的第8腳直接連接到24V電壓源的正極上，為整個比較電路提供電壓源，LM393的第4腳接地或接到電源負(fù)極上，這個接地對于整個比較器電路板子的低電平狀態(tài)極為關(guān)鍵。

這個電路的工作方式如下：

當(dāng)發(fā)射機(jī)正常開機(jī)并且功率低于1000W時，比較器AA輸出高電平，原因是，當(dāng)把PTT插進(jìn)時，比較器第6腳上的輸入電壓低于參考電壓（比較器第5腳上的電壓），因此，比較器AA的輸出狀態(tài)為高電平。比較器BA的輸出狀態(tài)也高電平，原因是，功率低于1000W時，比較器第2腳上的功率采樣電壓低于參考電壓（比較器第3腳上的電壓），因此比較器BA的輸出也處于高電平，我們這個高電平信號連接到處于飽和狀態(tài)下的三極管S8050的基極，并啟動它（起到開關(guān)作用），當(dāng)三極管S8050導(dǎo)通時，整個報警電路啟動，蜂鳴器開始發(fā)出報警聲音，發(fā)光七彩二極管LED1開始閃樂。當(dāng)功率大于1000W時，雖然比較器AA仍然輸出高電平，但對于比較器BA來說，比較電壓2大于參考電壓3，因此這個比較器的輸出端處于低電平，此時電路總狀態(tài)是電路還是處于低電平，三極管S8050也繼續(xù)處于飽和狀態(tài)，導(dǎo)致三極管S8050不啟動，也同時導(dǎo)致蜂鳴器也不能啟動，最終結(jié)果是蜂鳴器就不能發(fā)出聲音，不做報警，電路保持低電平狀態(tài)。

然后我們把欠功率報警系統(tǒng)的高電平狀態(tài)與其它四個報警系統(tǒng)的高電平狀態(tài)通過連線送入到環(huán)境采集器，環(huán)境采集器把發(fā)射機(jī)的這些信息與原來機(jī)房環(huán)境的采集數(shù)據(jù)（比如機(jī)房溫度，濕度，外電電壓，電流，頻率等等）一并送到發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)系統(tǒng)采集模塊上，我們對采集系統(tǒng)做相應(yīng)的調(diào)試之后，把采集好的報警信息送入到接口服務(wù)器，接口服務(wù)器將對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析之后，做出對應(yīng)的怕那段。比如出現(xiàn)發(fā)射機(jī)各類報警情況時，接口服務(wù)器將把這些報警信息及時傳導(dǎo)發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程控制操作終端上，這樣我們能夠在控制室內(nèi)的發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程控制操作終端上也能看到發(fā)射機(jī)異態(tài)報警信息。只要這套系統(tǒng)不報警（輸出功率不足報警、電壓過高報警、功放單元溫度過高報警 、電壓駐波比過高報警、功率合成輸出不平衡報警等等），就說明發(fā)射機(jī)工作正常。

3 結(jié)束語

上述內(nèi)容簡單闡述了MT2000型短波發(fā)射機(jī)的停播報警器的制作原理和思路以及其余報警系統(tǒng)信息的集中傳送發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程操作終端的過程。目前在我臺這套系統(tǒng)已成功的制作了3個發(fā)射機(jī)的報警器并投入使用階段。經(jīng)兩年的試用和調(diào)試，功能的完善，該系統(tǒng)已通過了廣大發(fā)射機(jī)房一線值班員的認(rèn)可，也得到周邊臺站的高度評價和測試，最終也得到了自治區(qū)廣電局相關(guān)技術(shù)人員的認(rèn)定。這套報警系統(tǒng)，性能可靠、運行穩(wěn)定，價格低廉、容易實現(xiàn)、為安全播出多了一份保障。