仿真技術在DX-600合成器中的應用

海峽之聲廣播電臺 劉金星 盧偉權 劉俊峰

1.引言

DX-600發射機主要有發射機控制單元（TCU）、合成器控制單元（CCU）和三個200KW功放單元（PB200）組成，其中，合成器的主要作用是將三個PB200功放單元輸出地射頻功率合成，并通過阻抗變換網絡使輸出阻抗達到匹配要求，將信號送到天線進行播出。

在合成器中的元器件都是工作在高頻率、大電壓、強電流條件下，具有測量難、調整難和故障排除難的特點，通常的檢修和故障排除方法已無法滿足實際維護的需要，因而采用仿真技術來模擬和排除合成器各種故障成為一個急待解決的問題。

2.合成器仿真系統基本結構與工作特性分析

2.1 合成器仿真系統基本結構

本文采用的是Protel99se仿真軟件進行電路仿真與各類故障分析，根據發射機合成器的實際結構構建了如圖1的仿真系統：

2.2 仿真系統特性分析

（1）頻響特性分析

在我臺中，DX-600發射機的工作頻率為783Khz，如圖2所示為仿真系統的頻響特性，可以看出合成器仿真系統的頻響特性符合發射機工作頻率783Khz，滿足仿真要求。

（2）阻抗匹配特性分析

A.各PB 90°相移網絡的輸入和輸出阻抗特性分析

如圖3所示，合成器仿真系統的中各PB 90°相移網絡的輸入阻抗為42歐姆，輸出為168歐姆，與實際合成器的阻抗匹配特性一致。

B.主合成π網絡輸入和輸出阻抗特性分析

如圖4所示，合成器仿真系統的主合成π網絡輸入阻抗為56歐姆，輸出阻抗為50歐姆，與發射機合成器實際的阻抗匹配要求一致。

通過上面的分析可以看出本文所構建的合成器仿真系統的頻響特性和阻抗匹配特性都滿足合成器系統的實際要求，確實可以仿真工作在783Khz條件下的DX-600發射機合成器的工作狀態。

3.仿真技術在合成器系統中的應用

3.1 在天線系統中故障仿真的應用

發射機天線系統元器件工作在高頻率、高電壓、大電流條件下，實際工作中很難測量和調整，而且也無法模擬此類故障，因此在天線系統的故障處理方面很多是依靠傳統的理論分析和經驗積累，缺少必要的科學直觀有效的分析和排除方法。

針對發射天線系統內部元器件老化，導致的天線系統容抗變化的實際情況，通過仿真系統進行故障模擬仿真，進而找到故障現象，為此類故障的排除提供科學的依據。

首先是在仿真系統中改變輸出網絡中匹配電容CA的值，模擬故障點，通過仿真系統模擬產生仿真故障現象如圖5所示：

從上面圖5與圖6可以看出，此類故障的故障現象很明顯，主要是發生故障的天線輸出將產生嚴重的幅度失真，各PB的反射系數都會增大，使得各PB輸出波形幅度變小。

3.2 在合成器故障排除中的應用

如圖7所示，合成器內元器件參數變化造成了PB單元都有了不同程度的故障指示

分析故障現象可以總結為：發射機整體輸出變小，反射系數變大，天線駐波比變大，其中PB1輸出和反射系數變化最明顯。由此可以看出故障點應位于PB1中，下面通過對PB1相關元器件的仿真來找出故障點。

（1）PB1調載電容C11發生故障，故障現象如圖8：

圖1 合成器仿真系統原理圖

圖2 合成器仿真系統頻響圖

圖3 90°相移網絡輸入（左）輸出（右）阻抗特性圖

圖4 主合成π網絡輸入（左）輸出（右）阻抗特性

圖5 仿真故障波形與正常工作波形

圖6 仿真故障波形（紅）與正常工作波形（藍）對比圖

圖7 發射機各PB故障指示

圖9 PB1調載電容C10故障仿真波形

圖8 PB1調載電容C11故障仿真波形

（2）PB1調諧電容C10發生故障，故障現象如圖9

（3）故障點分析與判斷

1）仿真故障點一：C11的故障現象是三部發射機的輸出都變小，反射系數都變大。

2）仿真故障點二：C10的故障現象是只有PB1的輸出和反射系數變化最明顯。

3）通過對比發現仿真故障點二的現象與實際故障現象一致，基本可以判斷故障點就是PB1的調諧電容C10。

4.結束語

通過采用電路仿真軟件Prote l99SE對DX-600發射機合成器系統進行電路仿真，建立電路仿真模型，極大地提高了合成器系統故障排除速度。同時也可以將仿真用于該設備的仿真訓練中，實現訓練手段的創新，提高訓練的效率和效果。因此DX-600合成器仿真系統極大的提高了我們維護發射機的工作能力，確實解決了很多實際問題，促進了業務水平的提升。

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