數(shù)字中波發(fā)射機電壓駐波比故障處理研究

摘 要：DAM全固態(tài)中波發(fā)射機采用了先進的數(shù)字調(diào)幅方式、循環(huán)調(diào)制以及浮動載波技術(shù)在輸出音頻質(zhì)量、整機功率的穩(wěn)定性以及能耗消耗和免維護等方面均有很好地表現(xiàn)。文章介紹了數(shù)字中波發(fā)射機電壓駐波比電路以及檢測電路的原理，并對遇到的問題進行了闡述。

關(guān)鍵詞：中波；電壓駐波比；原理；故障處理

引言

中波全固態(tài)數(shù)字發(fā)射機采用大規(guī)模集成電路模塊化設(shè)計，解決了以往模擬調(diào)制發(fā)射機不可避免的各種非線性失真問題，以穩(wěn)定的輸出狀態(tài)、較小的體積和能耗、高可靠性和迅速的動態(tài)響應(yīng)，成為目前我國各中波發(fā)射臺站的主流配置，發(fā)射機的各個重要節(jié)點均配置有完善的控制、檢測以及保護電路，對發(fā)射機的穩(wěn)定工作有很好的保護作用，其中對于發(fā)射機電壓駐波比的檢測電路，更是一個重要環(huán)節(jié)，電壓駐波比是中波發(fā)射機的重要指標(biāo)，一旦出現(xiàn)問題，系統(tǒng)即發(fā)出告警，同時可以切斷發(fā)射機各功放模塊的工作，保障發(fā)射機免受破壞。

1 電壓駐波比電路原理分析

全固態(tài)中波發(fā)射機的電壓駐波比檢測電路由射頻電壓以及電流取樣電路、負載相位檢波器、電壓駐波比判斷電路等部分構(gòu)成，在中波發(fā)射機內(nèi)的電壓駐波比檢測電路構(gòu)成部分有兩組，分別為天線駐波比檢測電路以及帶通濾波器檢測電路，雖然兩套電路的配置是一樣的，但天線駐波比檢測電路側(cè)重點是發(fā)射機的輸出負載，而帶通濾波器檢測電路的主要工作任務(wù)是發(fā)射機輸出網(wǎng)絡(luò)和功率合成器內(nèi)任何地方的駐波比。

發(fā)射機功放模塊的放大效應(yīng)管工作時，對發(fā)射機的激勵器要求是所輸出的波形應(yīng)有較為陡峭的前后沿，從而有利于減少發(fā)射極放大模塊的功耗，這個原因也導(dǎo)致了中波發(fā)射機對電壓駐波比檢測電路具有較高的技術(shù)要求，一旦發(fā)射機出現(xiàn)反射功率大，發(fā)射機駐波比變化從而引起發(fā)射機激勵電壓疊加，這將引起激勵器輸出波形的變化，增大發(fā)射機功放模塊的核心元件場效應(yīng)管的功耗，這將在瞬間對場效應(yīng)管經(jīng)行破壞。特別嚴重的電壓駐波比故障可以對發(fā)射機內(nèi)所有的場效應(yīng)管進行破壞并且波及其他的放大附屬電路，這種故障是不可逆的，一旦發(fā)生對發(fā)射機的危害是不可估量的，一方面影響到安全播出，另一方面設(shè)備的維修也將耗費大量的時間和精力。也因此，在中波發(fā)射機中配置了電壓駐波比檢測板塊，以便于及時發(fā)現(xiàn)異常動態(tài)，及時對發(fā)射機發(fā)出功放模塊關(guān)閉指令以及發(fā)射機控制面板上面的電壓駐波比故障指示均由發(fā)射機輸出電路監(jiān)視班上面的電壓駐波比判斷電路完成。具體的電路圖如圖1所示。

發(fā)射機的匹配網(wǎng)路和天線系統(tǒng)調(diào)整在滿意狀態(tài)時取樣板處的電阻為50+j0歐姆。此時發(fā)射機處于理想工作狀態(tài)，輸出銅棒上面反射功率為0，此時電壓和電流相位相同，射頻電壓以及電流的取樣信號也保持在同相位。若發(fā)射機的匹配網(wǎng)絡(luò)或者天線阻抗發(fā)射變化，或者是有電弧產(chǎn)生，此時輸出銅棒上面的電壓和電流的相位和幅度均會發(fā)生變化，從而引起射頻取樣電路的取樣信號相位和幅度產(chǎn)生變化。當(dāng)天線上面的射頻取樣電路取樣信號經(jīng)J1-1、J1-11輸入到相位檢測變壓器T2的初級繞組線圈，位于電壓取樣端的可變電容器C15及可選接入的電容器C60、C61接地，這部分的作用對電壓幅度進行改變。通過改變電容量大小可改變電容分壓比從而引起射頻取樣電壓幅值變化。電流取樣端設(shè)置有一個可變電感L4及可選接入電容C9-C12，作用為進行幅度和相位調(diào)整。通過電路電感量以及電容量的大小變化，來對電流取樣的相位等數(shù)值作出成相應(yīng)的改變。在T2初級兩端并聯(lián)有可變電容器C13及一些可選入的電容和電感，目的是保證T2初級回路諧振于工作頻率上。

位于T2初級諧振回路的高阻抗能對取樣得來的電流和電壓信號保持隔離，防止二者兼有相互的作用，中波發(fā)射機運行正常期間，匹配網(wǎng)絡(luò)和天線系統(tǒng)運行正常，分別調(diào)節(jié)電壓和電流取樣的幅度和相位調(diào)整器保證兩組信號的幅度和相位都保持相同，此時檢波器平衡，幅值相同下沒有射頻電流通過T2變壓器的初級線圈，沒有電感的情況下，相應(yīng)次級上的全波整流輸出直流電壓數(shù)值也是零。一旦中波發(fā)射機匹配網(wǎng)絡(luò)或天線系統(tǒng)發(fā)生故障，將導(dǎo)致電壓駐波比變大，電流電壓取樣信號的幅度和相位均將發(fā)生改變，此時檢波器的平衡狀態(tài)將會改變，T2變壓器的初級線圈就將有電流流過，位于T2次級繞組上的檢波器就會輸出一直流電壓，此電壓就為電壓駐波比故障信號。輸出電壓的數(shù)值和電壓駐波比故障嚴重程度相關(guān)。

電壓駐波比電路中，為了保障電流、電壓取樣數(shù)值之間相互沒有干擾，變壓器初級線圈設(shè)計為并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，通過調(diào)諧使得并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)頻率和發(fā)射機工作頻率保持一致。以產(chǎn)生較高的阻抗消除二者間的互相影響作用。由發(fā)射機天線電壓駐波比相位檢波器輸出的正直流電壓通過比較器N1的反向輸入端（TP8測試點），比較器的同向端由RP15預(yù)先設(shè)定一個標(biāo)準(zhǔn)電壓值（TP9測試點），發(fā)射機狀態(tài)正常時此電壓數(shù)值為零，遠小于預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)電壓。此時比較器輸出電平值較高，發(fā)射機處于正常工作狀態(tài)。一旦發(fā)射機天線系統(tǒng)或者匹配網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，電壓駐波比故障信號電平將迅速變化超過基準(zhǔn)電平，此時比較器N1的輸出端由高電平迅速翻轉(zhuǎn)為低電平。通常狀態(tài)下電壓駐波比故障告警持續(xù)時間非常短促，常常不足一秒，因此在比較器的反向端上接有C17和