哈廣1kW全固態(tài)PDM中波發(fā)射機(jī)改頻案例及主要原理分析

王紹強(qiáng)?林心平

摘要：本文介紹了哈廣1kW全固態(tài)PDM中波發(fā)射機(jī)載波頻率由603kHz改頻到1260kHz的調(diào)整方法與步驟，其中進(jìn)行了詳細(xì)的原理分析，總結(jié)了一些有益的經(jīng)驗(yàn)，與行業(yè)同仁分享。

關(guān)鍵詞：1kW中波射機(jī)；改頻調(diào)試；射頻系統(tǒng)；頻率合成；諧振；阻抗

王紹強(qiáng)（1988.01-），男，彝族，云南永平，本科，工程師，研究方向：廣播電視技術(shù)；

林心平（1981.12-），男，漢族，云南大理，本科，助理工程師，研究方向：廣播電視技術(shù)。

一、引言

筆者有幸參與了1kW中波發(fā)射機(jī)載波頻率由603kHz改頻到1260kHz以及1503kHz改頻到1557kHz的工作，從中總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)方法，希望對(duì)今后類(lèi)似的工作有一定的借鑒、指導(dǎo)作用。因兩次改頻步驟方法一樣，本文主要以603kHz改頻到1260kHz為案例講述。發(fā)射機(jī)哈廣1kWkW全固態(tài)PDM發(fā)射機(jī)的工作原理見(jiàn)圖1所示。圖1中展示的發(fā)射機(jī)包含射頻電路、音頻電路、電源部分和控制電路等。

（一）射頻系統(tǒng)

包括DDS頻率合成器、前置放大器、功率放大器、功率合成器、末級(jí)槽路、輸出取樣、輸出監(jiān)測(cè)等。

（二）調(diào)制系統(tǒng)

包括調(diào)制器板（帶音頻處理器）、調(diào)制器驅(qū)動(dòng)板。調(diào)制系統(tǒng)用于將調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)相結(jié)合，以便發(fā)送信號(hào)傳輸。

（三）電源部分

包括主整電源、低壓穩(wěn)壓電源。主整電源用于提供整體系統(tǒng)的電源供應(yīng)，而低壓穩(wěn)壓電源用于提供穩(wěn)定的低電壓供應(yīng)。

（四）控側(cè)保護(hù)與狀態(tài)顯示系統(tǒng)

包含LCD顯示屏、智能控制板鍵盤(pán)，包含輸入、輸出接口電路。這個(gè)系統(tǒng)用于控制和保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)，并通過(guò)LCD顯示屏和鍵盤(pán)與用戶進(jìn)行交互。

載波頻率與控制電路、電源部分和音頻電路沒(méi)有相關(guān)性，可輕松適應(yīng)中波頻段，改動(dòng)涉及功率合成母板、發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)、頻率合成震蕩板、輸出監(jiān)測(cè)板和天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)，主要針對(duì)的還是射頻電路。

二、提前了解測(cè)量哈廣（1kW）PDM發(fā)射機(jī)射頻系統(tǒng)及幾個(gè)重要部分的參數(shù)

（一）射頻系統(tǒng)關(guān)鍵部分

因改頻重點(diǎn)和難點(diǎn)主要集中在射頻系統(tǒng)部分，對(duì)射頻系統(tǒng)作工作原理要了然于胸，對(duì)原1206kHz發(fā)射機(jī)幾個(gè)重要參數(shù)進(jìn)行采集。要注意在測(cè)量前，控制板K3置于2-3，K4置于2-3，并拔出調(diào)制驅(qū)動(dòng)板。

1.測(cè)量主振板參數(shù)參考值

V1→9.126kHz方波；

V2→9.36V、1.25MHZ、方波。

主振輸出：8腳，3.37V、方波、1.25MHZ，1腳4.26V，頻顯輸入5.1V。

（二）中間放大（前置放大）參考值

上高壓，加衰減，拔出N1集成塊，又開(kāi)始測(cè)量。

①母板（前置放大輸出）41腳，93.6V方波、1.25MHz。

②母板（調(diào)增網(wǎng)絡(luò)之后）R4上端80V—100V正玄波信號(hào)、1.25MHz。

（三）N1（功率合成母板）參考值

4腳2.48V，6腳3.20V，7腳3.93V。

前置放大板TP1、TP2、TP3為總輸出（插好調(diào)制推動(dòng)板又測(cè)量）。

（四）控制板參考值

XS7→降升功率，12腳4.0V。

封鎖11腳，正常值0V（大于0.7V封鎖值）。

三、1206kHz發(fā)射機(jī)頻率合成振蕩器的調(diào)整

將工作頻率由603kHz改為1206kHz，先由S1設(shè)置頻段；S2設(shè)置具體所需頻率，（哈廣核準(zhǔn)代碼CMIT ID：2015 GP：4688的發(fā)射機(jī)機(jī)型）接通ON位置為“1”態(tài)，斷開(kāi)位置為“0”態(tài)。把10 進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成S2 的二進(jìn)制數(shù)，發(fā)射機(jī)頻率轉(zhuǎn)換公式[fc（kHz）-522（kHz）]/9。因此得到[1206（kHz）-522（kHz）]/9=76，76轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)為01001100。頻率從603kHz升至1206kHz，S2狀態(tài)也需要做出改變，由01000011變?yōu)?1001100狀態(tài)。

之后，打開(kāi)低壓電源，讓高頻激勵(lì)器處于運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)射頻率讀數(shù)要變?yōu)?206kHz，如有偏差，可在撥碼開(kāi)關(guān)尾數(shù)加減一調(diào)試。用示波器測(cè)量XS4-8，高頻蕩器應(yīng)輸出峰峰值為4.5V的方波勵(lì)信號(hào)。

四、中間放大器調(diào)諧回路的調(diào)整

中間放大器主要由C1和L1組成串聯(lián)諧振回路，對(duì)工作頻率進(jìn)行低阻，電路達(dá)到最大值，成為和諧波的高阻，形成正弦波信號(hào)。每個(gè)功放板中場(chǎng)效應(yīng)管的G、S 極間的輸入電容，折合到輸入變壓器的初級(jí)，母板中的電感L2由2個(gè)功放板總輸入電容及分布電容與功率組成，構(gòu)成并聯(lián)諧振電路（等效電容），諧振于工作頻率。前置輸出調(diào)諧電路如圖3所示。

斷開(kāi)L1、L2的中間連接B點(diǎn)，對(duì)地連接50Ω電阻，在B點(diǎn)連接示波器，按“開(kāi)機(jī)”鍵來(lái)加高壓，反復(fù)調(diào)整電感L1，使得L1、C1、T1能夠在載波頻率處形成串聯(lián)諧振回路。這時(shí)，在示波器上觀察信號(hào)幅度和波形，調(diào)整L1直到達(dá)到最大的幅度并且波形良好。然后恢復(fù)連接B點(diǎn)，調(diào)節(jié) L2，也使幅度最大。注意調(diào)整L1，L2要關(guān)閉發(fā)射機(jī)，每次調(diào)整記錄調(diào)整幅度和調(diào)整點(diǎn)的位置，從而得到最佳位置。

在上述調(diào)整結(jié)束后，改變次級(jí)線圈的圈數(shù)T1使射頻幅，使R4上端測(cè)輸出80V—100V、1.25MHz的正玄波。

五、輸出網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整

如圖4 所示 ，L2、L3、L4 、C2構(gòu)成T型阻抗微調(diào)電路 ，L4和C2串聯(lián)諧振于三倍載波頻率。L1 、C1組Γ型網(wǎng)絡(luò)，與C3、L5 、C4 組成帶通濾波器，兼阻抗變換，具有與發(fā)射機(jī)輸出30Ω左右的阻抗匹配作用；L5 、C4組成并聯(lián)諧振，L5的抽頭位置決定負(fù)載等效到輸入端的等效阻抗值；C5、L6具有陷波防雷作用，無(wú)需調(diào)整。

（一）Γ型網(wǎng)絡(luò)及帶通濾波調(diào)整

斷開(kāi)A點(diǎn)，在D點(diǎn)對(duì)地接50Ω電阻，在A點(diǎn)測(cè)得原來(lái)頻率603kHz的參考阻抗。然后網(wǎng)絡(luò)分析校正到1206，在A點(diǎn)測(cè)量，微調(diào)L1，使之等于參考阻抗；如已知發(fā)射機(jī)功放母版輸出的參考阻抗，可在三次諧波和T型網(wǎng)絡(luò)調(diào)整后再來(lái)調(diào)整L1，使之外部網(wǎng)絡(luò)與功放輸出網(wǎng)絡(luò)相匹配。斷開(kāi)C點(diǎn)、D點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)分析儀連接D點(diǎn)，調(diào)整L5，使L5、C4并聯(lián)諧振于載波頻率。

（二）三次諧波的調(diào)整

圖4中，E點(diǎn)與L2和L3的連接被斷開(kāi)，下方與電橋相接，電橋頻率要調(diào)整到3倍1206kHz頻率（即3618kHz）。調(diào)整L4，使L4和C2串聯(lián)諧振于3618kHz。

（三）T 型網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整

L2、L3和L4、C2構(gòu)成T型網(wǎng)絡(luò)，目的是讓發(fā)射機(jī)的負(fù)載阻抗與輸出阻抗相匹配，同時(shí)發(fā)揮防雷作用，作用的發(fā)揮以相移45°為前提。斷開(kāi)B點(diǎn)，連接好C點(diǎn)和D點(diǎn)，在機(jī)器輸出端D點(diǎn)接一個(gè)50Ω負(fù)載鏈接，使網(wǎng)絡(luò)分析儀調(diào)到1206kHz并測(cè)B點(diǎn)的阻抗，反復(fù)調(diào)整L2、L3使阻抗為50Ω±j0，以使發(fā)射機(jī)的負(fù)載阻抗與輸出阻抗相匹配，并且?guī)в?5°的相位移。

六、天線網(wǎng)絡(luò)調(diào)整

斷開(kāi)發(fā)射機(jī)與天饋線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接點(diǎn)，饋線端連接網(wǎng)絡(luò)分析儀，調(diào)整1206天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的阻抗，使之實(shí)部為50Ω，虛部接近為零。

如雙頻共塔網(wǎng)絡(luò)，則需在另一頻率網(wǎng)絡(luò)上調(diào)整并聯(lián)諧振部分（阻塞網(wǎng)絡(luò)），使其對(duì)1206形成阻塞，并且要使其對(duì)本頻阻抗匹配良好。因天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的組成形式多樣，有傳統(tǒng)T、Γ、Π型網(wǎng)絡(luò)，有耦合式網(wǎng)絡(luò)，有些還加設(shè)陷波網(wǎng)絡(luò)等，不同的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整部分不同，這里不做過(guò)多贅述。

七、整機(jī)統(tǒng)調(diào)

（一）開(kāi)機(jī)熱調(diào)

開(kāi)機(jī)帶天線進(jìn)行熱調(diào)，通過(guò)觀測(cè)反射功率，將發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)調(diào)整到正確位置；另外，要將功率調(diào)整至最大，需要更精細(xì)調(diào)載和調(diào)諧，在整個(gè)過(guò)程中，觀察電流的最小值，將反射功率降到最低，全程觀察機(jī)器運(yùn)行，使其保持正常運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行半小時(shí)，查看模塊溫度是否過(guò)高。

（二）最大功率調(diào)整

拔出調(diào)制器板，功放電流為4.8A，輸出功率為1kW，立即關(guān)機(jī)，并斷開(kāi)高壓，將輸出網(wǎng)絡(luò)中的L5抽頭拆除，按下開(kāi)機(jī)鍵，觀察顯示屏中的功放電流和輸出功率。細(xì)心調(diào)整相關(guān)參數(shù)，直到功放電流和輸出功率達(dá)到最大值，按下關(guān)機(jī)鍵并斷開(kāi)高壓，然后將L5抽頭固定好。

再次按下開(kāi)機(jī)鍵，增加高壓，使發(fā)射機(jī)功率達(dá)到最大，調(diào)整控制板上電位器R87，目的是讓輸出功率為1.1kW。按“降功率”鍵，使發(fā)射機(jī)輸出功率恢復(fù)到1kW。

（三）最大調(diào)幅度調(diào)整

在輸出功率為1kW時(shí)，頻率為1kHz、幅度為0dB 的音頻信號(hào)用綜合測(cè)試儀送出，送至調(diào)制器板的XS2-2 和XS2-4端。發(fā)射機(jī)的輸出取樣信號(hào)被示波器觀測(cè)，調(diào)制器板上電位器R106被調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)最終目的是讓調(diào)幅度是100%。

八、輸出監(jiān)測(cè)板調(diào)整

駐波保護(hù)以調(diào)整至正確位置為前提，只有這樣，才可以支持發(fā)射機(jī)正常運(yùn)行。拔出調(diào)制推動(dòng)，取消門(mén)聯(lián)鎖，取下輸出檢測(cè)板上N1芯片，按下“升功率”鍵實(shí)現(xiàn)加壓，輸出功率接近1kW則停下加壓操作。借助示波器，通道1的探頭連接TP1端 ，通道2的探頭連接TP2端，這時(shí)看到兩個(gè)波形。

如果兩個(gè)波形有相位差，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射機(jī)網(wǎng)絡(luò)阻抗在50Ω±j0時(shí)，調(diào)整輸出檢測(cè)板的L3，使兩個(gè)信號(hào)相位對(duì)準(zhǔn)，當(dāng)L3的調(diào)整不能使兩個(gè)信號(hào)的相位一致時(shí)，調(diào)整S4上的電容，再調(diào)L3；檢測(cè)開(kāi)關(guān)放在l-2位置，示波器兩個(gè)通道垂直靈敏度做相同設(shè)置，調(diào)整示波器時(shí)間，使其顯示2～3個(gè)射頻信號(hào)周期，調(diào)整S1上的電容，使TP1端信號(hào)幅度和TP2端相同。

需要注意，在調(diào)整某一部分S1、S4、L3時(shí)，相位幅度可能不會(huì)剛好相等，可以整體配合反復(fù)調(diào)，S1、S2、S4的電容也可以調(diào)整， L1、L2、T1與 S2的電容要并聯(lián)諧振于載波頻率。若兩個(gè)信號(hào)存在相位和幅度的相同情況，萬(wàn)用表檢查相角檢波器，輸出數(shù)值應(yīng)接近零。

九、其他注意事項(xiàng)

①無(wú)電磁干擾前提下，再調(diào)整輸出網(wǎng)絡(luò)，要事先關(guān)閉附近頻率節(jié)目可以減少干擾，最好在當(dāng)?shù)仉娕_(tái)播音結(jié)束后進(jìn)行調(diào)整。②安全是最高效的生產(chǎn)力，在進(jìn)行輸出網(wǎng)絡(luò)調(diào)整時(shí)，一定要將天線與地短路，預(yù)防回路中高頻電流電擊。③改變頻率后，發(fā)射機(jī)中放電流會(huì)發(fā)生變化，這是因?yàn)榘l(fā)射機(jī)的工作頻率與中放電流成正比；因此在進(jìn)行頻率改變前后，務(wù)必做好工作標(biāo)記，以便以后的檢修和指標(biāo)修正工作。

十、結(jié)束語(yǔ)

此次改頻調(diào)試工作于2020年9月完成，改頻后發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)正常，用綜合測(cè)試儀測(cè)量頻率響應(yīng)、失真度、信噪比等都達(dá)到甲級(jí)指標(biāo)。

作者單位：王紹強(qiáng) 林心平 云南省廣播電視局下關(guān)653臺(tái)（大理實(shí)驗(yàn)臺(tái)）

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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