500kW短波發射機YCP24系統故障分析

景軍合

【摘 要】本文主要從TSW2500型500KW短波發射機PSM系統YCP16、YCP24功能結構開始，接著深度分析其在PSM控制系統中各個環節的工作方式及作用，然后從其在PSM系統工作中各功能作簡要分析，最后針對發射機PSM部分YCP24故障信息的分析及處理辦法作了簡要的描述和分析。

【關鍵詞】發射機；YCP16；YCP24；控制；音周；通訊；自檢

0 引言

TSW2500型500kW短波發射機是目前世界上最先進的短波發射機之一， PSM發射機的主要組成部分有：射頻級，脈階調制器（PSM），發射機控制部分，電機控制，電源和冷卻部分，相關的安全裝置用于保護工作人員的安全。這里主要介紹短波發射機系統中YCP16、YCP24功能結構，然后從具體功能分析PSM部分的工作方式和原理及其PSM系統中YCP24部分故障信息的分析及解決辦法。

1 系統單元YCP16工作原理及主要功能

系統單元YCP16用于PSM放大器的組織、保護和數據采集，音頻放大的許多重要功能位于系統單元的外部。其主要功能有：系統安全控制，與發射機相關的關聯控制，電流電壓的測量，變壓器監測，其他控制功能，A/D 轉換器，調制模式單元，載波電壓控制，用戶界面，與發射機控制系統的通訊，電源電壓監測，連鎖線監測，風冷系統監測，水流量與水質監測，水溫監測，陽極斷路器OFF（如果“PSM緊急關斷”信號有效，將使陽極斷路器關斷），陽極斷路器ON（如果“PSM-CTRL-OK”信號有效，發射機控制系統才會使陽極斷路器合上）。

2 AF 輸入 /數字信號處理YCP24功能結構

YCP24主要功能是：提供模擬、數字音頻前端；調節模擬音頻信號的電平值；過濾音頻信號；音頻信號調制；為PSM控制在初期提供一個正弦波振蕩發生器；諧波均衡；以一個特定的冗余異步微處理機計算（乘）已處理的音頻。模擬信號前端和 A/D 轉換器被隔離與控制系統的其它部分。

模擬信號前端被用相同的特性為它們分別設計二個獨立的信道。輸入的電壓范圍是可調節的通過設定跳線 JP1——JP4 和JP5——JP8， 分別對信道1和信道2進行調節。模擬輸入特性——連接器：DB9 連接器（公頭）后面板，被指定如 X15；頻率范圍：20到25千赫茲；阻抗：600歐姆（平衡）；電壓范圍：0dBm或0.78V沒有跳線；5dBm或 1.38V設定JP4和JP8；10dBm或2.45V設定JP3和JP7；15dBm或 4.36V設定JP2和JP6；20dBm或7.75V設定JP1和JP5；CMRR：（共模抑制比）比在50個赫茲的-80分貝更好；最大差模電壓：12V=34VPP；最大共模電壓：560Vpeak（峰值）。

3 YCP16與YCP24相互之間的關系

PSM系統提供的A/D轉換器單元包括多種功能配置，其功能和特性是由PSM控制系統決定，各種功能配置是以音頻矢量的形式送到A/D轉換器來進行的。轉換器單元的各種功能配置的選擇是通過PSM控制系統的軟、硬件來定義，并通過RS422接口提供給發射機的控制系統。在音頻矢量中有一路音頻允許信號（AUDIO FREQUENCY ENABLE），該信號是由PSM控制系統軟件和主機控制系統通過RS422接口而產生的，包含了以下信息成分：AF ENABLE TX HOST；VA-THRESHOLD；VA-BLOCK；PULSE STOP FLAG；AF ENABLE TX；VA THRESHOLD；PULSE STOP FLAG。如果以上七路信號都允許，則A/D轉換器的輸出等于音頻輸入，反之如果其中有一路不允許，那么AUD-EN = L，A/D轉換器的輸出等于0。發射機告警PSM系統與ECOS2通信故障表現有YCP16自檢不過；YCP24自身保護故障；YCP16與YCP24通信故障造成PSM系統無法正常工作；YCP24故障提示燈顯示為告警紅燈指示等故障信息，發射機PSM部分無法正常工作，造成500KW發射機系統保護，不允許發射機加高壓等系統損壞類故障。因為YCP16是PSM系統工作的核心單元，故而所有的故障信息反映在其面板指示，諸如面板指示AUTO紅燈亮，造成PSM部分無法正常工作。以上是YCP24板卡與YCP16有通信和運算關系的數據，且直接影響著發射機PSM部分的正常運行，因此得知它們是參與500KW發射機PSN工作和運算不可或缺的系統組成部分。

4 PSM系統單元的運行模式和工作方式

發射機的運行模式和載波功率大小的選擇是由YCP24板來完成的。帶有運行模式特征參數的數字音頻信息與RAMP數據相乘。數字音頻信號與RAMP變量的乘積稱為順序RAMP控制其結果用于控制發射機載波功率的大小。載波功率的改變規律是由前面所述的AF-ENABLE （音頻允許信號，即調制允許）和“順序RAMP控制”決定的。來自A/D轉換器的數字音頻信號首先被送到運行模式單元進行處理，然后與RAMP的值（載波電壓幅值）相乘。乘數因子RAMP的值（放大系數）在0至1的范圍內。載波電壓控制負責對這一放大系數的監測。從時間的角度來看，RAMP數據基本上可分為兩個范圍：即動態范圍和靜態范圍。在動態范圍內，在除PSM-MANUAL模式以外的其它幾種運行模式，RAMP數據從最小值（A=0）變到最大值（A=功率）。數據的改變是線性的，變化時間由發射機控制系統決定。在動態范圍內，如果RUN-UP-ENABLE信號變為低電平，那么從變為低電平的一刻起，RAMP數據將不會改變。當RAMP數值等于POWER值時就進入了靜態范圍。在發射機控制系統中，信號POWER用于設定載波電壓。

PSM系統控制與發射機控制系統之間的接口都設有電氣隔離，接口由9根單線和一個RS422接口組成。PSM控制與發射機控制的通訊信號，這里只提及YCP24參與工作的信號工作模式：雙向接口中的調制模式； 音頻濾波器；音頻允許；音頻電平；PSM系統正常與否；PSM允許音頻；音頻濾波器；PSM允許；PSM控制允許。PSM控制系統內的系統單元、A/D轉換器、接口和緩沖器共同完成PSM控制系統的測試功能。系統單元上的 AUTO PSM Operation 用于手動測試控制系統；在PSM控制系統上電1秒后系統自測自動開始，A/D轉換器產生正弦波信號。BITE（內嵌自測設備）系統計算信號處理的結果。如果自測程序的結果正確，則TX控制系統將認為PSM系統工作正常可以使用（EMERGENCY-OFF* 信號變為高電平）。發射機正常工作PSM部分系統控制命令含義如下：OPM：運行模式正常；音頻模式已選擇；TX音頻允許； PSM音頻允許；預均衡參與工作；音頻電平處于正常工作范圍。

5 PSM系統中YCP24故障分析和解決辦法

根據發射機工作狀態由“On”掉至“Filament”，不能加“STANDBY”，YCP24板調幅度指示燈全亮，音頻處理器輸入/輸出出指示正常；YCP24板調幅度指示燈全亮，正常情況下，全燈絲狀態時，調幅度指示燈不亮，判斷為YCP24板故障。處理辦法：將音頻處理器輸出改為“模擬輸出”，重加高壓。若改為“模擬輸出”，故障依舊，則更換YCP24板。故障分析：由于發射機房內部電磁環境復雜，YCP24板數字音周處理芯片A72易損壞。

在實際維護工作中發現YCP16存在記憶功能且YCP16是與YCP24存在息息相關的鏈路通信關系，當YCP24工作單元處于故障狀態時，YCP16在自身的系統可擦除單元內存儲故障信息，發射機無法正常加高壓操作，解決辦法是完全斷掉PSM供電，將YCP16板卡拆下使之自身完全放電重新插入VCP01底板發射機PSM工作進行新一輪的自檢，如發射機PSM工作正常，更換YCP24可解決；如PSM工作異常更換YCP16發射機PSM部分可正常工作；同時發現YCP08、YCP14對于發射機正常工作無影響，僅在發射機指標數據上有一定的影響，在發射機的實際傳輸通路中由于延時的存在，不可能做到控制電路在整個系統的帶寬范圍內不受影響。為解決這一問題，系統在設計時增加了一個補償模型電路，該模型可以通過旁路的方式采用一個控制運算器來進行補償，并用發射機實時輸出信號y（.）的預測值ym（.）來取代原有的實時值y（.）。在PSM控制系統中的YCP08板是HDC系統的核心，YCP08板接收調制模式控制板的輸出信號；從RF輸出測量回路取一個射頻包絡信號，經包絡波解調（AAU28）、濾波器、模數轉換器（YCP14板）送到YCP08板。補償單元由于采用了包絡反饋信號作為補償信號，直接對包絡波的傳輸信號進行補償，從根本上改善了發射機的線性特性。通過諧波失真和互調補償單元HDC所取得的效果：在整個音頻的范圍消除諧波噪聲；消除交調成分，使系統音頻通路具有線性特性；自動適應系統特性的變化；采用數字化運算邏輯的可靠設計使系統具備高穩定性；減少電子管的發熱，延長其壽命。

6 結束語

本文針對發射機系統單元YCP16、YCP24功能結構及協同工作方式作了簡要描述，通過上面的具體功能及實現方式的描述。能夠更加清晰的了解發射機PSM部分的工作方式和可靠性都有了更加清晰的認識，明確了YCP16系統單元在發射機工作系統中所承擔的重要作用，同時對YCP24在PSM工作的重要作用有了一定的了解，對于YCP24在發射機工作中出現的故障有了針對性和簡單的判斷和解決辦法，有效的提高了PSM部分的故障處理能力。

[責任編輯：鄧麗麗]