3DX-50KW中波广播发射机激励器原理及常见故障处理:中波调幅发射机

时间：2019-02-04 05:42:35 来源：千叶帆本文已影响人

　　[摘要] 3DX-50KW发射机的激励器与传统意义的激励器已经完全不同，它采用了最新的直接数字驱动技术（Direct Digital Drive）。从外部输入的模拟音频信号在这里被数字化，并且与载波叠加，形成了“数字音频+直流”信号，用它来控制调制编码器，从而进一步控制功放模块的开或关来进行幅度调制。本文着重介绍了其工作原理、工作特点，并介绍了一些常见故障的处理方法。
　　[关键词] 正向传输功率换算系数 FPGA FOLDBACK DDS IPM
　　
　　一、前言
　　3DX-50KW的激励器位于输出网络机箱内。在它的面板上有一个复位按钮，用来同时复位激励器和全部的调制编码器，使它们重新分配功放模块的开或关。激励器内置一个微处理器，通过一个8位的LED显示器和RS-232串口来传送报告状态和诊断信息。激励器内有优先级设备记录器，里面规定了每个调制编码器可用的模块数目，因而可设定发射机要开通的大台阶模块的最大量来限定整机的输出功率。3DX-50KW有主、备两个激励器，当在发射机主控制面板上设定切换模式为自动时，如其中一个发生故障，发射机将自动接通另一个工作。
　　二、激励器的工作原理
　　从外接I／O板送入并经数字驱动分配板（D3板）转接的模拟音频信号首先被50KHz贝塞尔低通滤波器滤除多余的带外成分，经电路换算后，再进行A／D转换，然后输入到激励器中的现场可编程门阵列（FPGA），在这里信号将乘以音频比例换算系数，然后与载波电平叠加，形成“数字音频+直流”的数据，该数据再与正向传输功率换算系数（此系数是调制载波数据与模块开关命令之间的换算系数）相乘后生成数字正向传输功率，从而将调制数据转化为模块控制命令。该命令被编码成串行数据，通过D3板使用五类电缆(CAT5)发送给调制编码器去启动所需的射频放大器及控制射频放大器的开或关，从而形成调幅波。其中模拟音频的换算是微处理器依靠可调节的串行数模转换器控制偏移量和输入的增益来完成。电源振幅变化的补偿是通过检测300VDC电源和使用一个被用于数字音频+直流的换算系数来完成。
　　三、激励器的功能和结构框图
　　（一）激励器所实现的功能
　　1、滤波、量化和数字化音频信号
　　2、提供载波和音频累加
　　3、功率控制
　　4、电源校正
　　5、噪声过滤
　　6、附加相位调制（IPM）校正
　　7、振幅调制功率转化为射频模块命令
　　8、射频模块命令串行分配
　　9、内置的功率折返（FoldBack）处理
　　10、射频模块的再分配
　　（二）激励器的结构框图见图
　　（三）图中各主要部件的作用
　　1、现场可编程门阵列（FPGA）
　　实现将输入音频A／D乘以音频比例因子，再与载波电平叠加，生成“数字音频+ 直流”数据，该数据与正向传输功率系数相乘后生成数字正向传输功率，作为通过控制模块的开关来跟踪载波的波动的依据。
　　2、电源校正电路
　　将“数字音频+直流”数据加入数字正向传输功率，用来与供电电压相反地限制总电压。
　　3、模块限制电路
　　用来限制模块的开启数目，以防止其超过预先设定的合成器棒电压的限制值。
　　4、直接数字综合器
　　使用直接数字综合技术DDS(Direct Digital Synthesis)，用来产生射频载波。前提是必须提供一个10MHz的基准信号。此基准信号可以从外部通过I/O板输入，也可以由板载的10MHz振荡器产生。
　　5、附加相位调制（IPM）校正补偿电路
　　补偿通过直接驱动调制导致的射频载波相位误差。在发射机运行过程中，输入到该校正器的信号分别是射频载波、数字音频+直流信号和射频采样信号。由于发射机的输出幅度发生变化或输出迟延，引起了相位畸变，附加相位调制校正器就利用一个相位比较器电路来确定是否调整相位或增减延迟。
　　6、内置功率折返（FoldBack）电路当电压或驻波比异常时，电流正向传输功率也跟着变化。如果在5秒内有3次功率折返采样发生，那么内置功率折返电路将启动，发射机功率将被降到预先定义的8个电平的第一个点，如果4分钟内仍然继续3次／5秒的折返采样，发射机将继续降到第二个定义点，以此类推，直至发射机停止工作；如果在某4分钟内没有附加的折返采样发生，激励器将逐步回升发射机的功率，直至原先设定的功率为止。其工作过程如图2所示。
　　四、激励器的常见故障处理
　　3DX-50KW的激励器有一个专用的8字符发光二极管显示模块，其位置在输出网络箱，打开前门即可看到。在这里显示激励器当前的运行情况（好、警告、故障）。当警告（WAN）和故障（FLT）同时存在时，显示器将每隔5秒交替显示WAN和FLT。如果同时发生的警告和故障较多，则每个轮流只显示1秒。激励器产生的主要故障原因及可采取的处理方法，如表1所示。
　　五、总结
　　3DX-50KW的激励器与传统意义上的激励器相比，增加了低电平的射频驱动信号的提供电路，并在原有的设计基础上增加了晶体振荡器。这个新的激励器还采用了DDS技术（直接数字合成技术―Direct Digital Synthesis），把数字音频信号和数字化的载波进行直接合成，产生了两个相位相差180°的驱动信号，再加上从调制编码器来的TTL控制信号，就可以驱动和控制射频功率放大器的开或关，从而形成调幅波。另外，此激励器还有一个显著的特点，就是能把经D3板传回的故障信号进行处理，重新安排调制编码器和射频功放模块的开启数目和开启顺序，从而有效地控制发射机的整机输出功率，保证了发射机运行的稳定性。
　　以上只是简要地介绍了3DX-50KW中波广播发射机激励器的工作原理和内部构成，列举了一些常见故障的起因及处理方法，希望对使用者了解该类激励器并能简单处理一些常见故障提供帮助，最终为安全优质播出提供保障。
　　参考文献
　　HARRIS TECHNICAL MANUAL 888-2449-001.2004.7
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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