PSM50kW D型短波發(fā)射機(jī)平衡轉(zhuǎn)換器同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)原理及調(diào)試

查 干

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心839臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

引 言

SW50 系列PSM50kW 短波廣播發(fā)射機(jī)是北京航天廣通科技有限公司定型產(chǎn)品，包括SW-50A/B/C/D，國內(nèi)外服役設(shè)備近百套，占據(jù)全國50kW 短波廣播發(fā)射機(jī)的全部市場(chǎng)份額，穩(wěn)定可靠，并出口多個(gè)國家。2011年，為適應(yīng)公司發(fā)展需要，以及對(duì)原有廣電市場(chǎng)領(lǐng)域的鞏固加強(qiáng)及產(chǎn)品品質(zhì)提升，按照國家廣電總局2009 年對(duì)短波廣播發(fā)射機(jī)新標(biāo)準(zhǔn)要求，研發(fā)新型SW-50D 型PSM50kW短波廣播發(fā)射機(jī)，頻率范圍3.2～26.1MHz，用于替代原運(yùn)營SW-50A/B/C 型國內(nèi)外在用設(shè)備。采用優(yōu)良制造工藝和維護(hù)特性設(shè)計(jì)理念，發(fā)射機(jī)可靠性、電磁兼容性等設(shè)計(jì)優(yōu)良，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、造型美觀大方、維護(hù)方便、操作簡(jiǎn)單。平衡轉(zhuǎn)換器均采用100kW 級(jí)產(chǎn)品功率量級(jí)，功率余量大，工作穩(wěn)定、 可靠， 產(chǎn)品已通過ISO9001 質(zhì)量體系認(rèn)證，具備廣電總局科技司頒發(fā)的產(chǎn)品入網(wǎng)證和國家無線電管理委員會(huì)頒發(fā)的產(chǎn)品核準(zhǔn)證，該系統(tǒng)符合ITU 規(guī)則，按照《GY225-2007中、短波調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)要求和測(cè)量方法》測(cè)量所得指標(biāo)，全部優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)甲級(jí)指標(biāo)，符合國標(biāo)《無線電發(fā)射設(shè)備安全要求（GB9159-1988）》對(duì)于發(fā)射設(shè)備安全和環(huán)保要求及無線電臺(tái)管理局信息化建設(shè)規(guī)范V2.0《安全傳輸發(fā)射自動(dòng)控制平臺(tái)技術(shù)規(guī)范》。

1 大功率平衡轉(zhuǎn)換器概述

839 臺(tái)大功率平衡轉(zhuǎn)換器采用室內(nèi)變換，將發(fā)射機(jī)輸出不平衡75Ω轉(zhuǎn)換成平衡的300Ω，并可覆蓋3.2～26.1MHz 短波頻段范圍，這種平衡轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)尺寸小、重量輕，最適合室內(nèi)使用，可以方便地吊在機(jī)房頂板上或安裝在發(fā)射機(jī)柜頂，另外電容補(bǔ)償范圍寬，不需要跟蹤調(diào)諧，僅用定點(diǎn)預(yù)置即可。在平衡端饋線出口增加避雷裝

圖1 平衡轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)三維效果圖實(shí)物圖

1.1 技術(shù)要求

工作頻帶：3.2MHz～26.1MHz；

阻抗變換：75Ω不平衡變到300Ω平衡；

輸入阻抗：75Ω 同軸線，外導(dǎo)體內(nèi)徑Φ150；

輸出阻抗：300Ω 平行雙線；

駐波比：小于1.2。

1.2 工作原理及調(diào)試

大功率短波廣播發(fā)射機(jī)平衡轉(zhuǎn)換器有幾種形式，本機(jī)采用75Ω轉(zhuǎn)為4∶1，其原理框圖如2 所示。

從圖2 平衡轉(zhuǎn)換器原理圖可以看出，由75Ω同軸線一分為二，兩個(gè)并聯(lián)分支阻抗各為150Ω，然后將其中一條分支線內(nèi)外導(dǎo)體反接，兩個(gè)分支線輸出端內(nèi)導(dǎo)體極性相反，從一個(gè)內(nèi)導(dǎo)體到外導(dǎo)體再到另一個(gè)內(nèi)導(dǎo)體形成串聯(lián)，因此，這兩個(gè)內(nèi)導(dǎo)體引出來形成300Ω對(duì)稱平衡雙線。由于其中一條支路內(nèi)外導(dǎo)體反接引起不平衡饋電，其外導(dǎo)體的外界會(huì)引起功率傳輸和輻射，為了避免此現(xiàn)象，將支路用鋁板包起來形成一段短路饋線，其橫截面為外矩內(nèi)圓的同軸線。短路線長度小于傳輸信號(hào)1/4 波長。因此呈感性，為了消除其影響并按適當(dāng)電容形成并聯(lián)諧振，機(jī)器工作中，根據(jù)機(jī)器狀態(tài)調(diào)整調(diào)諧電容M7，從而實(shí)現(xiàn)不平衡到平衡到平衡阻抗變換最佳位置。

圖2 平衡轉(zhuǎn)換器原理圖

2 大功率同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)（10S13-0-75Ω）

10S13-0-75Ω同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)由高頻腔體、電控部分與支架組成，主要應(yīng)用于主備發(fā)射機(jī)、天線及假負(fù)載之間倒換。通常情況下，同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)與生產(chǎn)的同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器配套使用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，如圖3 所示。

圖3 六英寸同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)

主要技術(shù)參數(shù)：

阻抗：75Ω；

功率容量：≥150kW；

工作頻率：DC-200MHz；

駐波比：≤1.1；

隔離度：≥65dB；

插入損耗：≤0.1dB；

接口方式：6-1/8″法蘭；

切換時(shí)間：≤25s；

轉(zhuǎn)動(dòng)方式：手、電動(dòng)一體；

重量：75kg。

3 工作原理及操作

從圖4 可以看出同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)有4 個(gè)端口，特性阻抗均75Ω。有2 種接通狀態(tài)，狀態(tài)1：端口1、2 接通，同時(shí)端口3、4 接通；狀態(tài)2：端口1、4接通，同時(shí)端口2、3 接通?？刂平M合接通電源，通過連接電纜與同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)，安裝控制組合通道1 或通道2 按鈕時(shí)，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪等結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)導(dǎo)體。通過微動(dòng)開關(guān)進(jìn)行到位控制，電機(jī)停轉(zhuǎn)并發(fā)出到位信號(hào)。切換時(shí)，開關(guān)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)另一個(gè)接通狀態(tài)時(shí)停止，并發(fā)出到位信號(hào)。同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)電氣接口，轉(zhuǎn)換開關(guān)有兩個(gè)接口XS1 和XS2，使用航天電連接器Y2-7ZJBM 和Y2-14ZJBM。接口XS1（Y2-7ZJBM），1：電機(jī)驅(qū)動(dòng)線，藍(lán)線；3：電機(jī)驅(qū)動(dòng)線，紅線；5：電機(jī)驅(qū)動(dòng)線，白線和黃線，其余端子沒有連接。接口XS2（Y2-14ZJBM），5：通道到位信號(hào)公共端；6：通道1 到位；7：通道2 到位；8：通道到位信號(hào)公共端；9：通道1 到位；10：通道2 到位；11、12：通道1 到位信號(hào)閉鎖輸出；13、14：通道1 到位信號(hào)閉鎖輸出；其中5、6、7 和8、9、10 內(nèi)部定義相同，實(shí)際控制可以只使用一組信號(hào)，其余端子沒有連接。

圖4 同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)原理圖

同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器，控制器為3U 19 英寸組合，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)控制，與同軸轉(zhuǎn)換開關(guān)相連接的接口X3（連接器Y11S-1208ZK10），對(duì)外控制接口X2 （連接器Y11S-1208ZK10），通過開關(guān)量輸入選擇功率源接至假負(fù)載或者其他設(shè)備，同時(shí)將到位信號(hào)上傳至外部設(shè)備。X1 為電源接口主要信號(hào)定義：X2（連接器Y11S-1208ZK10），1：GND；2：開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)允許；3：通道1 轉(zhuǎn)動(dòng)；4：通道2 轉(zhuǎn)動(dòng)；5：通道1 到位信號(hào)；6：通道1 到位信號(hào)；7：通道2 到位信號(hào)；8：通道2 到位信號(hào)。開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)允許信號(hào)輸入端2：當(dāng)2 端輸入24V 時(shí)，內(nèi)部光耦導(dǎo)通表示允許開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)2 端輸入0V 時(shí)，光耦不導(dǎo)通表示不允許開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器前面板有通道1，通道2 按鈕及指示燈，可以通過按鈕控制開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中指示燈會(huì)不斷地閃亮，到位后常亮。