DX-200中波發(fā)射機電源與高頻信號相互干擾的改造研究

劉紅偉 毛廣輝

摘要：我臺信息廣播所采用的DX-200中波發(fā)射機運行中多次出現(xiàn)了變壓器保險熔斷、硅管擊穿和溫度過高等故障，經(jīng)研究為信號干擾所致。經(jīng)過對發(fā)射機進行技術(shù)改造后系統(tǒng)運行良好，電源整流輸出穩(wěn)定，較好的解決了電源諧波和高頻信號相互干擾問題。

關(guān)鍵詞：中波發(fā)射;高頻信號;干擾

中圖分類號：TN838 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）07-0076-02

0 引言

DX-200中波發(fā)射機優(yōu)良的性能，發(fā)射效率較高，運行穩(wěn)定，同時有著較強的自我檢查與保護功能，在我國的中波發(fā)射臺站大量運用。自2016年5月下旬起，信息廣播發(fā)射機多次出現(xiàn)諸如：10千伏變壓器的650伏/1600安保險熔斷、中線30安保險熔斷、硅管擊穿和溫度過高等故障。故障后都是第一時間更換備件，可運行過一段時間后，還會出現(xiàn)此類故障，繼續(xù)損壞發(fā)射機器件，嚴重影響了我臺的安全播出工作。2016年6月10日，104臺辦公會決定成立技術(shù)攻關(guān)小組，研究分析故障現(xiàn)象和發(fā)生原因，采取有效措施徹底解決發(fā)射機存在隱患。研究發(fā)現(xiàn)在電源諧波和高頻信號相互干擾情況下，發(fā)射機205伏電源受到干擾，致使整流輸出電壓波形不穩(wěn)，造成發(fā)射機多個器件損壞。通過研究和分析，在發(fā)射機原有電源傳輸線路的基礎(chǔ)上，采用“屏蔽隔離槽”后，徹底解決發(fā)射機此類故障的發(fā)生和存在的隱患，確保104臺安全播出工作的完成。

1 故障現(xiàn)象

104臺兩部發(fā)射機是并列放置，相比657Khz發(fā)射機線路布局，603Khz發(fā)射機的10千伏變壓器在發(fā)射機的最左端，變壓器輸出205伏交流電源線是從603Khz發(fā)射機頂部排線通過，其三相六根電源線分別經(jīng)過發(fā)射機的網(wǎng)絡輸出柜、功放擴展柜、功放左柜、功放中柜、功放右柜后，連接到電源整流柜內(nèi)的可控硅組成的“三相全波整流器”上，發(fā)射機的機柜上部是發(fā)射機的“功率合成器”。那么這種纜線布局會不會產(chǎn)生的相互干擾引起了我們的考慮。

我們在發(fā)射機高功率開機、無調(diào)制信號工作狀態(tài)下，我們測得發(fā)射機的工作電流為400安左右，用示波器測量整流器三相全波整流器的整流輸出的直流電壓250伏的波形，發(fā)現(xiàn)示波器中顯示有300赫茲的市電諧波頻率和射頻信號的諧波頻率，同樣我們在發(fā)射機的射頻輸出信號中也發(fā)現(xiàn)了有300赫茲的市電諧波頻率和射頻信號的諧波頻率這些相互干擾的信號。

2 故障分析判斷

經(jīng)過比較分析，發(fā)射機運行不穩(wěn)定、故障頻發(fā)的原因是變壓器輸出的205伏電源產(chǎn)生的磁場與射頻信號產(chǎn)生的高頻磁場相互干擾諧波信號干擾可控硅控制信號。

（1）射頻功率放大器電源中有300赫茲的多次諧波干擾：諧波干擾主要表現(xiàn)在大電流或高電壓的電纜線的周圍，是電力電纜向四周的輻射信號。我臺603Khz發(fā)射機的10千伏高壓電源經(jīng)過變壓器變壓后，輸出的205伏交流電，供電線纜從發(fā)射機機箱頂部經(jīng)過，電源線纜長約4.2米，跨越發(fā)射機網(wǎng)絡輸出柜、功放擴展柜、功放左、中、右柜，到由可控硅組成的三相全波整流器上，經(jīng)過其整流濾波后，輸出四路250伏直流電壓、兩路125伏直流電壓，四路250伏直流電壓供發(fā)射機的220個大臺階模塊工作，一路125伏直流電壓用于四個二進制模塊工作，另個一125伏用于十四個驅(qū)動級模塊工作。要想保障發(fā)射機安全運行，輸出潔凈平整的250伏直流電是重中之重[1]。

在調(diào)制信號100%的情況下，三相六線電纜每根電纜工作電流為360安左右，線纜正下方是加有屏蔽層的十三個功率合成器銅棒，對于高頻信號來說，銅棒和電纜相當于一根很長的天線導體，電流在導體中會產(chǎn)生磁場，這么大的電流產(chǎn)生的磁場會嚴重影響發(fā)射機的射頻輸出信號;反過來，發(fā)射機輸出的射頻信號形成的磁場也會通過電源線纜進入到發(fā)射機的電源中;電源產(chǎn)生的磁場和射頻信號產(chǎn)生的高頻磁場相互串擾，于是在終端負載上就會產(chǎn)生干擾，干擾信號造成發(fā)射機整流柜輸出的高壓直流電源不穩(wěn)定，從而使發(fā)射機的電源檢測邏輯電路誤動作[2]。

發(fā)射機的220塊大臺階模塊和四個二進制模塊輸出的射頻信號在十三個射頻功率合成器上進行電壓合成而后傳輸?shù)捷敵鼍W(wǎng)絡中，輸出網(wǎng)絡用于發(fā)射機與天線網(wǎng)絡系統(tǒng)阻抗匹配、濾波，形成調(diào)幅波通過天線輻射出去。射頻功率合成器的初級線圈就是各個功放模塊的輸出線圈，次級就是用一根銅棒穿過各個功率放大器輸出線圈的磁芯來耦合的，負載阻抗為8歐姆的一根銅棒。發(fā)射機射頻功率合成器雖然有屏蔽層，但是發(fā)射機的供電線纜直接搭在輸出銅棒上，在這樣的工作狀態(tài)下，工作電流和射頻功率合成器輸出射頻信號相互交錯，互相干擾，嚴重影響了射頻功率放大器模塊的開通與關(guān)閉，造成射頻功率放大器和電源整流器可控硅的損壞，致使發(fā)射機不能正常工作[3]。

（2）50赫茲電源干擾：由于兩端接地電位不同及電纜外皮電阻的存在，在兩地之間引起50赫茲的地電位差，從而產(chǎn)生干擾信號電壓。整流器在工作中，干擾信號主要是內(nèi)部電源干擾信號和射頻系統(tǒng)產(chǎn)生的劇變強電磁場、整流電路的移相控制產(chǎn)生的諧波、斷路器分合過程中產(chǎn)生的過電壓干擾信號的作用下，會嚴重影響可控硅的控制柵極正常的工作電壓、電流，就會導致可控硅的控制信號發(fā)生變化，當干擾信號被疊加在可控硅控制信號上，達到相應的工作狀態(tài)時，會使正常的邏輯時序受到影響，使可控硅不能時序?qū)?，從而引起電源故障，發(fā)射機關(guān)機。

3 技術(shù)改造方法

技術(shù)攻關(guān)小組就高頻、電源相互干擾的情況進行分析，并一起制定詳細的解決方案，認真細致測試數(shù)據(jù)和尺寸，對制作隔離屏蔽槽的材料進行確認，并對安裝方法和施工時間作出統(tǒng)一的規(guī)劃。根據(jù)發(fā)射機實際測量，決定把原來搭接在射頻功率合成器上的電源線纜改為架空通過，采用加裝隔離屏蔽槽。從而把從10千伏變壓器輸出的三相六線電纜與發(fā)射機功率合成器徹底隔離開，通過屏蔽隔離槽通過發(fā)射機機頂[4]。

屏蔽隔離槽長4.2米，寬40厘米，高10厘米，材料采用0.7毫米的連續(xù)熱鍍鋅薄鋼板，為了不影響發(fā)射級功放箱體的散熱效果，從而更好發(fā)揮隔離作用，在屏蔽隔離槽下方間隔裝有高度10厘米絕緣木支架，這樣不僅能夠把電源纜線和功率合成器很好的隔離開來，這樣既不遮擋發(fā)射機的出風口，造成風量衰減故障，也不影響發(fā)射機正常檢修維護空間。同時把屏蔽隔離槽的外殼地線與10千伏變壓器的外殼地線相連接，以消除了300赫茲的諧波對整流電源的干擾;功率合成器屏蔽層地線與發(fā)射機的“地”相連接，以消除了射頻信號的諧波對整流電源的干擾;屏蔽隔離槽上方加“蓋子”安裝，方便日常的維修清潔工作[5]。

中波603KHz發(fā)射機電源系統(tǒng)技改項目于2016年6月10日設計立項，7月開始安裝屏蔽隔離槽后正式投入使用，經(jīng)過兩年的使用，電源系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定可靠。603KHz中波發(fā)射機在這兩年內(nèi)沒有再發(fā)生諸如：（1）10千伏/205伏變壓器的650伏/1600安保險熔斷，中線30安保險熔斷。（2）整流硅臂擊穿、可控硅溫度過高故障和380伏交流故障等故障。這個技改項目的完成，提高電臺發(fā)射技術(shù)人員針對發(fā)射機實際操作認識和思路。項目投資不多，因此這些項目的實施具有良好的推廣和使用價值。

首先，屏蔽隔離槽項目確保我臺發(fā)射機房的603KHz信息廣播的安全播出工作。投入使用后運行穩(wěn)定;其次該項目大大節(jié)省了人力資源和管理成本，而且經(jīng)濟效益明顯，該項目上投資9千元，通過104臺技術(shù)人員的自己設計、制作和安裝。啟用該項目后避免更多貴重備品備件因故障上機使用，節(jié)省備品備件近12萬元購置費用，而且從長遠來看，綜合效益更加明顯。

4 技術(shù)維護趨勢

中波發(fā)射機設計有線路復雜、元器件眾多、器件安裝位置緊湊、控制板卡種類多、數(shù)量雜特點，而且前端信號、激勵、放大、匹配網(wǎng)絡、天線的整個播出鏈路環(huán)節(jié)較多，任何環(huán)節(jié)故障都會影響播出安全，在以往檢修中就發(fā)現(xiàn)有故障發(fā)生時，故障點難以查找，器件更換復雜，對安全播出工作而言是非常不利的，如果檢修工作只是墨守成規(guī)，依靠傳統(tǒng)的技術(shù)和檢修手段，只能在故障發(fā)生時依靠經(jīng)驗進行排查，很難適應新時期的要求。在未來隨著計算機通信技術(shù)的發(fā)展，在機房檢修工作中，應針對故障位置的提前發(fā)現(xiàn)、提前處理等制定數(shù)據(jù)庫和檢修資料庫，并建立實時運行監(jiān)測系統(tǒng)，在發(fā)射機性能指標測試、備品備件庫存查閱、發(fā)射機運行遠程監(jiān)測等方面力爭有新的突破。

5 結(jié)語

我臺的DX-200中波發(fā)射機已運行多年，發(fā)射機內(nèi)的電子元件隨著使用年限的增加不可避免的出現(xiàn)一定的老化。也間接的導致發(fā)射機的故障發(fā)生概率提高，同時由于發(fā)射機房電磁環(huán)境復雜，由于沒有做好線路的屏蔽而導致的干擾現(xiàn)象是有發(fā)生。為了避免因設備老化和電磁干擾所造成的停播事故發(fā)生。對中波全固態(tài)發(fā)射機除進行常規(guī)的預防性維護之外，還要不斷的探索新的檢測技術(shù)和摸索發(fā)射機運行中發(fā)現(xiàn)的實際型的缺陷。

參考文獻

[1] 孫亮.DX-200中波發(fā)射機功放電流故障檢測原理分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（9）：114.

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[3] 余芳.DX200中波發(fā)射機射頻系統(tǒng)直接驅(qū)動電路[J].西部廣播電視，2015（24）：248-249.

[4] 申慶釗.DX-200中波發(fā)射機模塊/電纜連鎖保護電路的原理分析和故障處理[J].廣播電視信息，2018（09）：81-85.

[5] 張雯.DX-200中波發(fā)射機調(diào)制編碼板電源故障淺析及應急處理[J].通訊世界，2015（8）：58-59.