短波發射自動調諧系統中自動化改造的原理與技術

國家新聞出版廣電總局七三一臺 袁凱瑩

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短波發射自動調諧系統中自動化改造的原理與技術

國家新聞出版廣電總局七三一臺 袁凱瑩

在自動化發展領域，短波發射技術得到了快速、高效發展。為了進一步提高短波發射自動調諧系統的應用價值，本文以TBH522型150kW短波發射機為例，對其自動化改造方案進行了相關研究，重點研究了其改造原理和改造內容，望對今后的相關研究提供幫助。

短波發射自動調諧系統；自動化改造；原理；技術

短波發射機的自動化系統主要包括自動化調諧系統、電源保護系統以及電源控制系統等。該系統目前的運行存在著一些問題，亟待采取相關的自動化改造方案進行系統改造。其中的短波發射自動調諧系統改造是改造核心。因為自動調諧系統的分立元件較多，電路相對比較復雜，所以經常發生一些故障［1］。加之系統難以對外通訊，遠程自動化功能較差，對此本文針對性的對其自動化改造原理和技術進行了相關研究。

1.自動調諧系統中自動化改造的必要性分析

作為發動機改造的關鍵，自動調諧系統改造任務十分艱巨。以往的自動化調諧系統存在一些問題，主要是由多種散分元件和集成小電路組成，內部結構較為復雜，常常會頻繁引發多種故障，加之以往的自動調諧系統不具有通信功能，所以難以進行遠程自動化操作。一系列的原因導致系統在操作中出現了很多弊端。一旦弊端發生，需要專業的人員進行操作處理，對人員的專業水平和能力要求極高，一旦人員的專業能力不夠則很難繼續開展工作。即使是專業的人員進行操作也難免會出現一些其他操作方面的問題，人為的操作很容易造成失誤，最終造成一定的經濟損失。為了盡量降低這些不必要的損失，提高自動調諧系統的自動運行效率，亟需對自動化系統進行改造。只有改造自動調諧系統，才能確保系統所有功能的順利實現。整個改造過程應該進行自動化軟件的細致編程，以求滿足用戶的需求。對自動調諧系統進行改造之后可以簡化原有的系統的線路，采用FPGA技術，方便系統的運營和維護［2］。此外，因為改造是在以往的傳動構件的基礎之上進行的控制小盒的改造，所以改造成本相對不高，工期也不長。再次，對自動調諧系統進行改造之后可以保留原有的控制模式，還可以實現調諧控制基礎之上的遠程控制模式，便于遠程控制。

2.短波發射自動調諧系統中自動化改造的過程

2.1短波發射自動調諧系統中自動化改造的原理

對自動調諧系統進行自動化改造，主要采用的是可編程控制器FPGA-XS30/PQ240，以EDA技術為基礎，該技術的應用能夠提高自動調諧系統中的邏輯控制功能［3］。在改造之后，用戶可以對ROM進行編程，編程方式多樣。因為FPGA管腳定義靈活，可以使用編程代替硬件的邏輯功能，這樣就在很大程度上簡化了外圍電路，相對降低了芯片的使用數量，減少了因大量電路造成的故障隱患。經改造之后系統的功能有所增加，控制能力大為增強。改造技術內容和重點包括調諧控制板、調諧主板以及模擬采集板電路板等方面。

2.2短波發射自動調諧系統進行自動化改造的技術內容

2.2.1調諧控制板

調諧控制板經改造之后可以處理各種信號，利于粗細控制單元，進而調諧控制結構布局。調諧控制板發揮功能的內部區域主要包括以下幾種。一是繼電保護區域。改造這個區域的目的是當FPGA發出低電平的信號時，可以結合控制電器，實現繼電器中部件的開與合。由12路組成。二是數字模擬調整轉化區。這個區域設置成74HC374和AD559結構，將其電壓設為0-10v［4］。AD559的設置目的在于使用總線控制調諧板發來的數字信號對模擬量進行輸入。三是伺服進行調諧輸出區。這個區域可以實現對AD558輸出的模擬信號的放大處理，并輸出到該區域的放大器上，進行調諧。這個區域上發出的信號對系統的正確粗調到位與否有直接的影響。

2.2.2調諧主板

調諧主板是系統最核心的部分，主要由中央處理區域、采集模擬區域、綜合區域、開關輸入區域構成。中央處理區域是主板中關鍵的區域，該區域可以利用FPGA對系統中的邏輯運算進行操作。而采集模擬區域是經74HC373接口處理24位接受信號數據，將其傳輸給FPGA進行處理。綜合區域的作用在于驅動由FPGA輸出的信號，將其輸送到指定區域，從而實現粗調諧控制。該區域主要包含幾大控件，一是模擬采集片選控制，它由兩組一共八位數據構成，對其進行輸入和輸出控制，輸送到指定區域，可以實現指示燈作用。三是面板顯示DATA。它由5位總線輸出控制端和8位數據輸出端構成，也可以發揮面板顯示作用和指示燈作用。開關輸出、輸入區域中輸入區的作用較為顯著，分別為以下幾種。首先，對短波發射輸入的廣電進行耦合器隔離，之后輸入到FPGA進行運算。共22路。第二，對操作面板進行耦合器隔離，之后輸入到FPGA進行運算。最后，對其他區進行輸入信號的擴展。而輸出區則是對外圍電路進行控制，使用FPGA進行邏輯運算，一共30路。此外還可以控制繼電數模，進而控制繼電器。

2.2.3模擬采集板

模擬采集板的改造目的是對發射機相關的表值模擬量和8路伺服的位置信息進行采集。然后由FPGA處理采集區的74HC373最終實現自動調諧。該采集板最大的功能是采集功能，但是就目前的技術水平而言，功能缺失現象較明顯。目前能夠采集到的內容包括以下幾種：（1）區可以采集7路發射機的運行信息。（2）區采集5路調諧元件信息。（3）模擬采集區1的數字信號在FPGA基礎之上進行自動調諧。

3.新短波發射自動調諧系統的控制方法和改造后的界面簡介

3.1新短波發射自動調諧系統的改造后的界面

新系統的界面主要由系統主界面、保護系統界面、電控系統界面、調諧系統界面、表值指示界面以及粗調數據修改界面等構成［5］。主界面內使用相應的按鈕才能進入到相應的功能界面，主界面的右側是天線編號的顯示、發射信號頻率顯示以及入射最大功率顯示。下面是狀態欄和時間欄。不同的界面都有相應的固定的按鈕，只有啟動后才能運行。在調諧系統主界面中的伺候位置是由綠色的柱形圖和數字表示的，綠色表示數字到位，不同的顏色代表不同的方式，紅色代表手調。

3.2新短波發射自動調諧系統的控制方法

原有的自動調諧系統的控制方法為本地控制方法，主要包括手動控制、自動控制、半自動控制以及預置模式四種。經改造之后新的自動調諧系統在原有的本地控制方式基礎之上可以實現遠程控制。遠程控制模式是一種全自動狀態模式，只有確?？刂茊卧獮樽詣幽Ｊ綍r，其單元才可以處于程控狀態。該控制方法通過人機接口單元和運行圖向自動調諧單元發出信號，進而對遠程計算機發出指令，上位機接收指令后，將信息傳輸給單片機進行信息處理，之后信息傳輸給芯片，通過FPGA形成的調諧控制信息經轉換后傳輸到伺服放大器上，在調諧器件上找到和輸入頻率一致的調諧點，最終實現自動化的換頻功能。

4　總結

為進一步提高短波發射自動調諧系統的自動化水平，本文針對短波發射自動調諧系統的自動化改造進行了研究與分析，重點分析了改造原理和改造技術，力求最大程度上穩定發射機的自動化運行水平，減輕相關人員的操作負擔和壓力，提高短波發射自動調諧系統的安全運行效率。

［1］趙小青.TBH522型150kW短波發射機自動調諧系統的自動化改造［J］.廣播電視信息，2011（4）:88-91.

［2］史黨社.TBH522型150kW短波發射機自動調諧系統的自動化改造［J］.電子世界，2015（15）:88-89.

［3］黃紹光.FBH522型150kW短波發射相控甫系統的自動化改造［J］.有線電視技術，2013（12）:99-102.

［4］黃紹光.大功率短波發射機自動調諧系統［J］.科技創新與應用，2013（29）:13-14.

［5］王昌林.短波發射機自動調諧系統改進［J］.科技視界，2015（7）:60-60.