數(shù)字調(diào)制中波發(fā)射機(jī)輸出監(jiān)測電路工作原理

曾英良

（廣東省汕頭中波轉(zhuǎn)播臺，廣東 汕頭 515000）

1 發(fā)射機(jī)輸出監(jiān)測板的作用

發(fā)射機(jī)的輸出監(jiān)測板對輸出調(diào)諧電路和天饋線系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，是一塊集射頻電壓比較、駐波超限檢測、故障處理、入反射功率定向耦合測量及功放關(guān)斷控制的綜合性功能板，在成套圖紙中，板子代號為A27。從射頻取樣板A26 來的取樣信號送到輸出監(jiān)測板A27，在A27 內(nèi)進(jìn)行一系列處理，最后根據(jù)駐波影響程度，發(fā)射機(jī)控制電路做出相應(yīng)的處理，并給發(fā)射機(jī)信息顯示屏提供狀態(tài)顯示信號。輸出監(jiān)測板中，監(jiān)測比較電路的工作原理如圖1 所示。

圖1 DAM 中波發(fā)射機(jī)駐波故障監(jiān)測電路原理圖

2 天線電壓駐波比監(jiān)測電路

天線電壓駐波比監(jiān)測電路由高頻變壓器T2，電容C9—C12、C50—C54、C13—C15、C51，電感L4、L5、L10 及撥碼開關(guān)S4、S8、S11 等元件組成。駐波比監(jiān)測電路也稱“負(fù)載相位檢波器”。正常情況下，發(fā)射機(jī)輸出阻抗為50+j0 Ω。饋線與天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)調(diào)整得當(dāng)時，由上述元件組成的諧振網(wǎng)絡(luò)完全諧振在發(fā)射機(jī)的工作頻率上，射頻取樣的電壓與電流大小相同，變壓器T2 的2 腳與7 腳的電壓相同，T2 的次級沒有電壓輸出。如果天饋線系統(tǒng)出現(xiàn)阻抗變化，電壓和電流的大小就會變化，T2 次級產(chǎn)生電壓。此變化的高頻電壓送到由VD7、VD8 組成的檢波電路，如果天饋線失調(diào)嚴(yán)重，這個變化的高頻電壓就會增大。經(jīng)整流后的直流電壓送到比較器N1 的2 腳。N1 的3 腳是設(shè)定好的參考電壓，如果N1 的2 腳電壓超過了3 腳，比較器N1 的7 腳就會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，由原來的高電平翻轉(zhuǎn)為低電平。此低電平送到之后的故障處理電路，一方面采取相應(yīng)的保護(hù)動作，另一方面為顯示屏提供故障顯示信號。N1的7 腳上的R15 為參考電壓調(diào)整電位器，出廠時已經(jīng)調(diào)整好，不能隨意調(diào)整[1]。

3 帶通濾波器電壓駐波監(jiān)測電路

圖1 中，帶通濾波器電壓駐波比由高頻變壓器T3，電容C27、C28、C29、C50、C53、C54，電感L1、L7、L12、L13、L14、L15 及撥碼開關(guān)S6、S9、S10等電路組成。檢波電路由VD12、VD13 組成，比較電路由N2、R9 組成。當(dāng)帶通濾波器發(fā)生故障，T3 初級電壓平衡被破壞，次級輸出電壓，經(jīng)整流后為比較器N2 提供比較信號。當(dāng)帶通濾波器駐波越限，比較器N2 次級翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生帶通濾波器駐波故障信號，一路送到故障處理電路，另一路送到故障顯示電路。

4 電壓駐波故障處理電路

由于外界因素（鳳、雨、雷電、霧霾、冰雹）引起的駐波故障都是暫時的，對此，發(fā)射機(jī)僅做降功率處理，外界影響因素消失后發(fā)射機(jī)就會恢復(fù)正常。帶通濾波電路元件損壞或者天饋線系統(tǒng)存在硬性故障時，如果不采取保護(hù)措施，就有可能損壞功放模塊或其他器件。因此，一旦駐波越限，發(fā)射機(jī)必須立即關(guān)機(jī)，如果是瞬間的駐波故障，發(fā)射機(jī)還會啟動振蕩器同步電路，保證振蕩器與駐波故障頻率同步，減輕功放板的損壞程度。以下以天線駐波比故障處理為例，介紹電壓駐波故障處理過程[2]。

出現(xiàn)天線電壓駐波比故障時，輸出監(jiān)測板上的比較器N1 輸出腳由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平。一般情況下，偶發(fā)的駐波故障持續(xù)時間是很短暫的，僅有幾微秒。由于時間太短，發(fā)射機(jī)的保護(hù)電路還來不及啟動，駐波故障就消失了。為此，比較器N1 的2腳接有電容C17 和電阻R10，其作用是延長駐波故障時間。檢波器送來的信號電壓在電容C17 上產(chǎn)生勢壘，通過電阻R10 慢慢放電，這個過程時長大概為20 μs，這個時間能保證保護(hù)電路動作。N1 輸出的低電平故障信號送到與門電路N2 的輸入端，經(jīng)N2 處理后輸出一個低電平信號。此信號一路通過X3-2 到調(diào)制編碼板（A36）去關(guān)閉所有功放，另一路送到單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器N3A。N3A 輸出一個脈寬為14 ms的低電平脈沖，經(jīng)X2-17送到控制電路?？刂齐娐吩賹μ炀€駐波故障進(jìn)行處理。

帶通濾波器電壓駐波比故障處理電路方式與天線駐波故障處理方式基本相同，唯一的區(qū)別是，帶通濾波器駐波故障出現(xiàn)時，N3B 輸出的是寬度為19 ms的低電平脈沖信號。具體工作原理這里不再贅述[3]。

圖1 中，按鈕開關(guān)S1、S5 分別為天線駐波故障和帶通濾波器駐波故障測試開關(guān)。當(dāng)按下S1 或S5，各自的比較器輸入端加上+5 V 電壓，模擬電壓駐波比故障信號。此時，對應(yīng)的駐波比保護(hù)電路應(yīng)動作，發(fā)射機(jī)會瞬間關(guān)閉功放，降低發(fā)射功率，而后恢復(fù)正常。如果沒有保護(hù)動作，說明保護(hù)電路有故障，應(yīng)立即查找原因并排除故障，避免因失去駐波保護(hù)而損壞大批量功放器件。

為了方便操作，發(fā)射機(jī)操作面板上也有電壓駐波比自測按鈕。按下自測按鈕后，控制電路通過X2-11 給輸出監(jiān)測板上V8 和V9 提供一個低電平脈沖信號，V8 和V9 導(dǎo)通，+5 V 電壓送到比較器N1、N2 的反向端，相當(dāng)于按下開關(guān)S1 和S5，完成對駐波比故障處理電路的檢測。

5 定向耦合器及射頻入射/反射功率測量

DAM 中波發(fā)射機(jī)顯示屏上需要發(fā)射機(jī)的輸出功率（入射功率）和反射功率顯示，以便值機(jī)人員隨時觀察發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)。輸出監(jiān)測板上設(shè)計有入射功率和反射功率定向耦合測量電路。定向耦合器電路原理如圖2 所示[4]。

圖2 DAM 中波發(fā)射機(jī)定向耦合器電路原理圖

5.1 反射功率耦合器

反射功率是DAM 中波發(fā)射機(jī)的一個重要指標(biāo)。理想狀態(tài)下，反射功率為零，或者越小越好。但由于天饋線系統(tǒng)容易受外界環(huán)境影響，反射功率隨時都可能出現(xiàn)。通過反射功率的變化，可以判斷天饋線系統(tǒng)工作是否正常。若反射功率太大，即可判定天饋線系統(tǒng)出了故障。鑒于此，DAM 中波發(fā)射機(jī)輸出監(jiān)測板上設(shè)計了反射功率耦合測量電路。

反射功率耦合器與電壓駐波比處理電路類似，來自輸出取樣板（A26）的電壓取樣和電流取樣信號送到二極管VD2 的兩端。由于電壓與電流同相，二極管兩端電壓保持平衡，定向耦合電路沒有電流流過。如果天饋線系統(tǒng)阻抗發(fā)生變化，取樣電壓和取樣電流大小發(fā)生變化，二極管有電流流過，耦合器的輸出端就有反射功率信號。此信號經(jīng)射頻阻流圈L2、隔離電阻R4、插件X2-3 送到控制板，在控制板內(nèi)進(jìn)行一系列量化處理，作為顯示屏的反射功率指示電壓[5]。

5.2 入射功率耦合器

入射功率耦合器由二極管V1、電容C1-C3、電感L1 及電阻R1 等元件組成。入射功率耦合器與反射功率耦合器工作原理基本相同，不同之處是二極管VD1 兩端的電壓和電流取樣相位差不同，兩者之差為180°，因此始終有電流流過二極管。此電流的大小代表的是入射功率的大小。入射功率耦合器輸出端的直流電壓經(jīng)X2-1 送到控制板，在控制板內(nèi)進(jìn)行一系列量化處理，作為入射功率指示電壓[6]。

6 電 源

輸出監(jiān)測板僅使用+5 V 和-5 V 兩組電源。來自低壓電源的±8 V 電壓從X6-6、X6-7 和X6-1、X6-2 輸入。經(jīng)穩(wěn)壓管N5、N6 穩(wěn)壓成±5 V 電源?！? V 電源的輸入端分別接有0.5 A 熔斷絲F1 和F2。當(dāng)穩(wěn)壓電源發(fā)生故障，X2-21 和X2-19 由原來的高電平變成低電平，并分別送往控制板去驅(qū)動故障處理電路和LCD 觸摸屏[3]。

7 結(jié) 語

通過對10 kW DAM 中波發(fā)射機(jī)輸出監(jiān)測電路工作原理的分析，廣播發(fā)射臺的機(jī)務(wù)人員可以很好地掌握輸出監(jiān)測板的工作原理。分析、處理這方面的故障時，須按照故障檢測電路流程，借助萬用表、示波器等維修工具逐級排查故障原因。只有這樣，才能避免盲目維修，提高工作效率，確保安全播出。