全固態(tài)中波發(fā)射機駐波比故障原理及調(diào)機應(yīng)用

蔡德光

（廣東省廣播電視技術(shù)中心八〇八臺，廣東 廣州 510000）

0 引 言

DAM10kW 中波發(fā)射機有相對完善的取樣與監(jiān)測功能，其中天線駐波比（VSWR）和網(wǎng)絡(luò)駐波比的監(jiān)測是發(fā)射機射頻系統(tǒng)的重要組成部分。出現(xiàn)雷雨天氣，遠處的閃電沖擊引起瞬時變化信號或其他信號變化時，元器件故障引起負(fù)載阻抗變化時，反射波（駐波）會回傳到發(fā)射機，引起駐波比故障，導(dǎo)致短暫的發(fā)射機關(guān)功放和降功率[2]。因此，為了能夠使中波廣播發(fā)射機的能力得到更好的發(fā)揮，使其運行狀態(tài)更加高效與穩(wěn)定，本文詳細(xì)介紹天線駐波比以及網(wǎng)絡(luò)駐波比故障的取樣流程和故障判斷方法，簡單講解該部分實際調(diào)機過程中的經(jīng)驗及處理方法。

1 駐波比故障信號的取樣過程

DAM10kW 發(fā)射機的輸出取樣板和輸出監(jiān)測板共同完成本機的射頻電流以及射頻電壓的取樣，電路如圖1 所示。射頻輸出取樣板A-26（圖1 中上半部分）位于機箱左側(cè)網(wǎng)絡(luò)柜中、上層之間，在電氣上它位于輸出網(wǎng)絡(luò)中帶通濾波器與T 型網(wǎng)絡(luò)之間，即50 Ω+j0 點處，用于射頻電流取樣和電壓取樣，送到輸出監(jiān)測板。輸出監(jiān)測板A-27（圖1 中下半部分）位于發(fā)射機中門前左上側(cè)，將輸出取樣板送來的射頻電壓取樣信號和射頻電流取樣信號送入相關(guān)的“天線電壓駐波比相位檢波器”和“帶通濾波器電壓駐波比檢波器”進行檢測，是發(fā)射機能以高性能指標(biāo)、高可靠性運行的重要保證。

圖1 輸出取樣板及輸出監(jiān)測板流程圖

輸出取樣板A-26 提供天線駐波比和網(wǎng)絡(luò)駐波比的取樣功能。天線電壓駐波比取樣電路的電壓取樣主要由電容C3，C4 等組成，其取樣電壓值設(shè)為U電壓，該電壓經(jīng)過取樣電路送至輸出監(jiān)測板中T2 變壓器線圈的一端。天線電壓駐波比取樣電路的電流取樣電路由A-26 輸出取樣板上的變流器T1，R1，R2 等電路組成，其取樣電流I電流取樣經(jīng)T1次級流過R1，R2 后變?yōu)槿与妷?，設(shè)為U電流。該電壓送至輸出監(jiān)測板中T2 變壓器線圈的另一端。

通過計算與測量，取樣電壓U電壓約為10 V，通過調(diào)整輸出監(jiān)測板上的可變電容C15（即調(diào)整S11）可改變U電壓的大小。當(dāng)發(fā)射機處于滿功率（10 kW）輸出時，T 型網(wǎng)絡(luò)阻抗為50 ＋j0 Ω 時，T1 次級電流I電流取樣流過電阻R1 和R2 得到的電壓U電流和U電壓相等，數(shù)值上大約為10 V[3]。即U電流=U電壓，變壓器初級兩端的相位、幅度都是相等的情況下，這個時候沒有電流流過變壓器T2 初級，次級將不會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，也就不會出現(xiàn)故障。

L5，L10，C13，C14，C51 等元器件諧振于工作頻率。為了減少取樣電壓電路和取樣電流電路之間的干擾和影響，這里能夠提供一個高阻抗電路。另外，相位幅度調(diào)節(jié)器由可變電感L4 和C9，C10，C11，C12 等元器件組成，電壓幅度調(diào)整器由一組可變電容C15 組成。這樣一來，經(jīng)過在調(diào)機的時候?qū)4，C9，C10，C11，C12，C15 等元器件的調(diào)整，可以使T2 初級兩端無電流經(jīng)過。T2 次級是一個全波整流電路，由整流二極管VD7，VD8 等元器件組成，在變壓器T2 初級線圈沒有出現(xiàn)電壓相位及幅度改變時，初級不產(chǎn)生電壓差，則次級輸出同樣為零。當(dāng)天饋線阻抗不匹配時，負(fù)載阻抗變化，在這里具體體現(xiàn)為U電壓和U電流不相等，反射波（駐波）會回傳到發(fā)射機，T2 初級出現(xiàn)電壓差，將會有電流經(jīng)過，T2 次級的全波整流電路有直流電壓輸出，輸出的電壓將送到后續(xù)電路導(dǎo)致駐波比故障。這將影響發(fā)射機正常工作，同時可能引起駐波比故障導(dǎo)致短暫的關(guān)功放和降功率。

網(wǎng)絡(luò)駐波比監(jiān)測取樣電路的相關(guān)原理與也是類似的。這里不做過多介紹。

2 駐波比故障信號的產(chǎn)生和原理分析

天線電壓駐波比監(jiān)測電路的核心是輸出監(jiān)測板上的差分比較器N1。N1 的3 腳為門限電壓，一般調(diào)機時設(shè)定為2.3 V 左右（具體每部發(fā)射機可能不同）。調(diào)節(jié)可變電阻R15 可以改變該電壓。上文中提到的T2 次級全波整流電路中產(chǎn)生的直流電壓送到N1 的2 腳。機器正常運行時，無電流流過變壓器T2，則N1 的2 腳得到一個低電平信號，低于N1 中3 腳的門限電壓。這樣一來，N1 的7 腳產(chǎn)生一個高電平，這個高電平同時送到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器N3A 的1 腳和與門電路N2 的9 腳。當(dāng)與門電路的兩個輸入端均為正常（帶通濾波器駐波比也正常）時，輸出一個正常的高電平，N2 的8 腳通過X3-2 輸出到調(diào)制編碼板A36 的X18-7，調(diào)制編碼板正常工作，不產(chǎn)生關(guān)功放信號。當(dāng)天饋線阻抗不匹配，負(fù)載阻抗變化時，N1 的2 腳為一個高電平，高于N13 腳的門限電壓。這樣一來，N1 的7 腳產(chǎn)生一個低電平，這個低電平同時送到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器N3A 的1 腳和與門電路N2 的9 腳，當(dāng)與門電路的其中一端輸入為低電平（非正常）時，將輸出一個非正常的低電平，通過N2 的8 腳送往調(diào)制編碼板A36 的X18-7，引起調(diào)制編碼板產(chǎn)生關(guān)功放信號，發(fā)射機出現(xiàn)一個短暫的關(guān)功放現(xiàn)象。當(dāng)該故障連續(xù)不斷地存在，時間超過1 s，單穩(wěn)態(tài)電路N3A 的4腳反相端輸出一個低電平信號，通過X2-17 腳送至控制板A38 的X3-17，再通過控制板相應(yīng)的判斷電路，觸發(fā)天線駐波比故障，產(chǎn)生一個三類故障，觸發(fā)降功率命令，發(fā)射機將一定程度地降低功率。

網(wǎng)絡(luò)駐波比監(jiān)測信號由差分比較器N4 及相關(guān)電路組成。電路的相關(guān)原理與天線電壓駐波比監(jiān)測電路也是基本一致的，通過端口X2-15 送至控制板的X3-15 觸發(fā)相關(guān)故障。其不同之處在于，單穩(wěn)態(tài)電路所使用的N3b 輸出的脈沖寬度為19 ms[4]。

3 實際調(diào)機應(yīng)用操作

一般來說，中波發(fā)射機的取樣與監(jiān)測功能部分，在機器出廠時都會由廠家人員針對標(biāo)準(zhǔn)阻抗的假負(fù)載調(diào)整至一個標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)，再把天線零位、濾波器零位以及反射功率幾個指標(biāo)逐個校正好。但是新機器在接入各個不同臺站的天饋系統(tǒng)，或者老機器運行超過一定的時間后，天線零位、濾波器零位以及反射功率幾個指標(biāo)會出現(xiàn)一定程度的變化，甚至產(chǎn)生駐波比故障導(dǎo)致無法正常進行播出。因此，使用新安裝的發(fā)射機以及對老發(fā)射機的日常維護中，相關(guān)人員都應(yīng)掌握這幾部分的調(diào)機技能。

輸出監(jiān)測板中L5，L10，C13，C14，C51 等元器件從原理上并聯(lián)諧振于工作頻率。為了減少取樣電壓電路和取樣電流電路之間的干擾和影響，這里能夠提供一個高阻抗電路。根據(jù)并聯(lián)諧振的這個特點，可將輸出監(jiān)測板S2 的開關(guān)撥至校準(zhǔn)檔，X1-1 接地，此時U電流的電壓值為零，當(dāng)U電壓的值一定時，在這種情況下T2 次級產(chǎn)生的電流越大，就可以判斷U電壓一端的電流無法通過該并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)進行旁路泄放，而全部都送到T2 的初級，證明L5，L10，C13，C14，C51 等元器件的諧振效果越好。這里通過調(diào)整撥碼開關(guān)S8 改變L5，L10，C13，C14，C51 的值，使得流過T2 的電流盡可能小，經(jīng)過整流，N1 的2 腳得到一個5 V 左右的電平（5 V 是一個參考值，具體到每一部發(fā)射機可能會不一樣）。再把S2 開關(guān)撥至正常檔，調(diào)整撥碼開關(guān)S4，S11 以及電感L4，改變C9，C10，C11，C12，C15，L4 的值，使得在滿功率輸出下，T2 次級輸出盡可能小[5]，使得N1 的2 腳得到一個0.2～0.3 V的電平。由于在實際調(diào)機過程中，較難將射頻電流取樣和射頻電壓取樣得到的兩個波形調(diào)節(jié)至完全相等，因此這里一般只要求兩個波形基本上相同。

網(wǎng)絡(luò)駐波比相關(guān)電路的校準(zhǔn)調(diào)節(jié)方法原理也基本相同。輸出監(jiān)測板上的C27，C28，C52，L7，L11 等元器件并聯(lián)諧振于工作頻率，當(dāng)S2 處于校準(zhǔn)狀態(tài)下，T3 次級產(chǎn)生的電流越大，證明C27，C28，C52，L7，L11 等元器件的諧振效果越好。當(dāng)S2 開關(guān)撥至正常檔時，調(diào)整撥碼開關(guān)S6，S10 等，改變C29，C50，C53，C54、L12，L13，L14，L15 的值，使得在滿功率輸出下，T3 流過的電流盡可能小，使得N4-2 腳得到一個較小的電壓。

調(diào)整過后，可認(rèn)為此時發(fā)射機處于一個標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)。再把天線零位、濾波器零位以及反射功率幾個指標(biāo)逐個進行校正（一般將該狀態(tài)下各指標(biāo)數(shù)值校到零，表示該狀態(tài)為發(fā)射機的最佳狀態(tài)），這樣即完成了這部分的調(diào)機操作。

4 結(jié) 語

為了能夠使中波廣播發(fā)射機的能力得到更好的發(fā)揮，使其運行狀態(tài)更加高效與穩(wěn)定，運維人員需要全面了解發(fā)射機駐波比監(jiān)測信號的取樣、產(chǎn)生及輸出原理，并掌握調(diào)機的一般方法，這樣才有能力調(diào)校、掌握發(fā)射機的工作狀態(tài)，做好安全播出工作。