摘 要:DAM全固态中波发射机采用了先进的数字调幅方式、循环调制以及浮动载波技术在输出音频质量、整机功率的稳定性以及能耗消耗和免维护等方面均有很好地表现。文章介绍了数字中波发射机电压驻波比电路以及检测电路的原理,并对遇到的问题进行了阐述。
关键词:中波;电压驻波比;原理;故障处理
引言
中波全固态数字发射机采用大规模集成电路模块化设计,解决了以往模拟调制发射机不可避免的各种非线性失真问题,以稳定的输出状态、较小的体积和能耗、高可靠性和迅速的动态响应,成为目前我国各中波发射台站的主流配置,发射机的各个重要节点均配置有完善的控制、检测以及保护电路,对发射机的稳定工作有很好的保护作用,其中对于发射机电压驻波比的检测电路,更是一个重要环节,电压驻波比是中波发射机的重要指标,一旦出现问题,系统即发出告警,同时可以切断发射机各功放模块的工作,保障发射机免受破坏。
1 电压驻波比电路原理分析
全固态中波发射机的电压驻波比检测电路由射频电压以及电流取样电路、负载相位检波器、电压驻波比判断电路等部分构成,在中波发射机内的电压驻波比检测电路构成部分有两组,分别为天线驻波比检测电路以及带通滤波器检测电路,虽然两套电路的配置是一样的,但天线驻波比检测电路侧重点是发射机的输出负载,而带通滤波器检测电路的主要工作任务是发射机输出网络和功率合成器内任何地方的驻波比。
发射机功放模块的放大效应管工作时,对发射机的激励器要求是所输出的波形应有较为陡峭的前后沿,从而有利于减少发射极放大模块的功耗,这个原因也导致了中波发射机对电压驻波比检测电路具有较高的技术要求,一旦发射机出现反射功率大,发射机驻波比变化从而引起发射机激励电压叠加,这将引起激励器输出波形的变化,增大发射机功放模块的核心元件场效应管的功耗,这将在瞬间对场效应管经行破坏。特别严重的电压驻波比故障可以对发射机内所有的场效应管进行破坏并且波及其他的放大附属电路,这种故障是不可逆的,一旦发生对发射机的危害是不可估量的,一方面影响到安全播出,另一方面设备的维修也将耗费大量的时间和精力。也因此,在中波发射机中配置了电压驻波比检测板块,以便于及时发现异常动态,及时对发射机发出功放模块关闭指令以及发射机控制面板上面的电压驻波比故障指示均由发射机输出电路监视班上面的电压驻波比判断电路完成。具体的电路图如图1所示。
发射机的匹配网路和天线系统调整在满意状态时取样板处的电阻为50+j0欧姆。此时发射机处于理想工作状态,输出铜棒上面反射功率为0,此时电压和电流相位相同,射频电压以及电流的取样信号也保持在同相位。若发射机的匹配网络或者天线阻抗发射变化,或者是有电弧产生,此时输出铜棒上面的电压和电流的相位和幅度均会发生变化,从而引起射频取样电路的取样信号相位和幅度产生变化。当天线上面的射频取样电路取样信号经J1-1、J1-11输入到相位检测变压器T2的初级绕组线圈,位于电压取样端的可变电容器C15及可选接入的电容器C60、C61接地,这部分的作用对电压幅度进行改变。通过改变电容量大小可改变电容分压比从而引起射频取样电压幅值变化。电流取样端设置有一个可变电感L4及可选接入电容C9-C12,作用为进行幅度和相位调整。通过电路电感量以及电容量的大小变化,来对电流取样的相位等数值作出成相应的改变。在T2初级两端并联有可变电容器C13及一些可选入的电容和电感,目的是保证T2初级回路谐振于工作频率上。
位于T2初级谐振回路的高阻抗能对取样得来的电流和电压信号保持隔离,防止二者兼有相互的作用,中波发射机运行正常期间,匹配网络和天线系统运行正常,分别调节电压和电流取样的幅度和相位调整器保证两组信号的幅度和相位都保持相同,此时检波器平衡,幅值相同下没有射频电流通过T2变压器的初级线圈,没有电感的情况下,相应次级上的全波整流输出直流电压数值也是零。一旦中波发射机匹配网络或天线系统发生故障,将导致电压驻波比变大,电流电压取样信号的幅度和相位均将发生改变,此时检波器的平衡状态将会改变,T2变压器的初级线圈就将有电流流过,位于T2次级绕组上的检波器就会输出一直流电压,此电压就为电压驻波比故障信号。输出电压的数值和电压驻波比故障严重程度相关。
电压驻波比电路中,为了保障电流、电压取样数值之间相互没有干扰,变压器初级线圈设计为并联的网络,通过调谐使得并联网络频率和发射机工作频率保持一致。以产生较高的阻抗消除二者间的互相影响作用。由发射机天线电压驻波比相位检波器输出的正直流电压通过比较器N1的反向输入端(TP8测试点),比较器的同向端由RP15预先设定一个标准电压值(TP9测试点),发射机状态正常时此电压数值为零,远小于预先设定的基准电压。此时比较器输出电平值较高,发射机处于正常工作状态。一旦发射机天线系统或者匹配网络出现故障,电压驻波比故障信号电平将迅速变化超过基准电平,此时比较器N1的输出端由高电平迅速翻转为低电平。通常状态下电压驻波比故障告警持续时间非常短促,常常不足一秒,因此在比较器的反向端上接有C17和
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