調(diào)頻固態(tài)發(fā)射機(jī)功率輸出的研究

調(diào)頻固態(tài)發(fā)射機(jī)功率輸出的研究

1u3000天臺(tái)機(jī)設(shè)備機(jī)隨著大型晶體的開發(fā)，頻率固體電機(jī)的功率已從原來的磚瓦級(jí)發(fā)展到現(xiàn)在的磚瓦級(jí)，最大功率為10w。由于調(diào)頻固態(tài)發(fā)射機(jī)的高可靠性、高穩(wěn)定性,以及指標(biāo)高、維護(hù)量小等特點(diǎn),已逐步取代電子管發(fā)射機(jī)。山東人民廣播電臺(tái)現(xiàn)有5套調(diào)頻立體聲廣播。文藝臺(tái)（97.5MHz）、交通臺(tái)((101.1MHz)、信息臺(tái)(105MHz)和經(jīng)濟(jì)臺(tái)(96MHz)4套調(diào)頻立體聲廣播通過四工器共用一副天線，上述4個(gè)頻道的主發(fā)射機(jī)全部更換為哈里斯PlatinumZ10CDFM和PlatinumZ3.5CDFM發(fā)射機(jī)。人民臺(tái)（95MHz）用500W固態(tài)機(jī)，另用一副簡易天線，在濟(jì)南市進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)覆蓋。信息臺(tái)、經(jīng)濟(jì)臺(tái)的備機(jī)用原來3.5kW電子管發(fā)射機(jī)，文藝臺(tái)、交通臺(tái)用BE公司的FM-1C11kW全固態(tài)發(fā)射機(jī)在小范圍作N+1備機(jī)。由于FM-1C11kW備機(jī)不具備N+1頻率遙控接口，在改換頻率時(shí)，需要花幾分鐘時(shí)間。同時(shí)，也為下一步在4套節(jié)目中實(shí)現(xiàn)N+1組合，進(jìn)行頻率遙控，決定用帶有N+1頻率遙控接口的哈里斯DIGITCDFM數(shù)字激勵(lì)器替換FM-1C11kW的FX-50FM激勵(lì)器。2更換數(shù)字激勵(lì)裝置2.1激勵(lì)器控制接口FM-1C11kW功放與FX-50FM激勵(lì)器的連接除電源、RF線外,FM-1C11kW控制器還有3根控制線與FX-50FM激勵(lì)器的控制線相連,如圖1所示。圖中，J22為FM-1C11kW發(fā)射機(jī)控制接口，其中J22-1為控制激勵(lì)器功率輸出；J22-2為低電平有效；J22-3接地。TB1為FX-50FM激勵(lì)器控制接口。工作原理：給FM-1C11kW發(fā)射機(jī)加上電，F(xiàn)X-50FM激勵(lì)器同時(shí)也被加電，當(dāng)激勵(lì)器頻率鎖定后，激勵(lì)器的TB-5輸出一個(gè)“低”電平到FM-1C11kW功放控制接口J22-2，此時(shí)激勵(lì)器不輸出功率；FM-1C11kW功放控制電路接口J22-2收到“低”電平后，允許發(fā)射機(jī)開，當(dāng)一個(gè)“開”指令加到FM-1C11kW功放控制電路上時(shí)，F(xiàn)M-1C11kW功放控制系統(tǒng)的接口J22-1輸出一個(gè)“高”電平到激勵(lì)器的TB-7，激勵(lì)器的TB-7收到“高”電平后，激勵(lì)器輸出功率。J22-3和TB1-4為信號(hào)地連結(jié)，F(xiàn)M-1C11kW功放控制電路所用的“高”電平為+15V。2.2數(shù)字化放大電路數(shù)字激勵(lì)器選用哈里斯的DIGITCDFMEXCITER,該激勵(lì)器有一個(gè)用于N+1方式的頻率遙控接口，該接口是一個(gè)D型25針連接器。連接的內(nèi)部線為J3,J3-（1～25）分別對(duì)應(yīng)D型連接器的D1-25,J3-15為N+1方式頻率遙控電路提供一個(gè)附加的靜音連接。當(dāng)使用時(shí)，該靜音連接為“低”電平時(shí)，允許激勵(lì)器輸出功率；靜音連接為“高”電平時(shí)，禁止激勵(lì)器輸出功率。該靜音電路可以不用，但必須把數(shù)字激勵(lì)器內(nèi)部穩(wěn)壓器板上的跳線器JP4放在1-2相連接地的位置。數(shù)字激勵(lì)器控制電路所用的“高”電平為+5V。2.3擴(kuò)展的必要性比較FX-50FM激勵(lì)器、FM-1C11kW功放控制電路接口和數(shù)字激勵(lì)器DIGITCDFMEXCITER可知，數(shù)字激勵(lì)器不具備FM-1C11kW功放控制電路接口所要求的條件，首先，數(shù)字激勵(lì)器J3～15提供的靜音命令和FX-50FM激勵(lì)器靜音命令正好相反；其次，且它們控制的電平也不相同，一個(gè)為“+15V”，一個(gè)“+5V”。解決方法有兩種，其一，它們之間可以接一個(gè)轉(zhuǎn)換器，把數(shù)字激勵(lì)器轉(zhuǎn)化成和FX-50FM激勵(lì)器一樣的接口；其二，不用數(shù)字激勵(lì)器J3-15的靜音功能，把FM-1C11kW功放的3根控制線處理好。我們采用了第二種方法。解決的方法是把FM-1C11kW功放控制電路接口J22-2和J22-3的“地”短接，讓FM-1C11kW功放控制電路接收到一個(gè)模擬“數(shù)字激勵(lì)器”已準(zhǔn)備就緒的控制信號(hào)，不用J22-1控制信號(hào)，并把它懸空包好，這樣解決了數(shù)字激勵(lì)器和FM-1C11kW功放控制電路的連接問題。3數(shù)字激勵(lì)器的頻率設(shè)置3.1．調(diào)節(jié)管理子系統(tǒng)DIGITCDFMEXCITER采用先進(jìn)的信號(hào)產(chǎn)生和調(diào)制方法，這種方法允許通過設(shè)置一些DIP開關(guān)，容易選擇激勵(lì)器規(guī)定范圍內(nèi)的任何頻率，這些開關(guān)位于數(shù)字激勵(lì)器內(nèi)的兩塊線路板上，即數(shù)字調(diào)制器板和鎖相環(huán)PLL板。數(shù)字調(diào)制器板開關(guān)由S2、S3和S4組成，可將該板輸出頻率設(shè)置到5.55MHz～5.65MHz之間的一個(gè)頻率，如表1所示。表1中，N0～N11在數(shù)字調(diào)制器板的金屬蓋上，設(shè)置這些DIP開關(guān)產(chǎn)生一個(gè)12位的二進(jìn)制數(shù)，N0為低位，N11為高位。這些開關(guān)中的任何一個(gè)設(shè)置到“Open”就產(chǎn)生一個(gè)“1”，關(guān)閉這個(gè)開關(guān)產(chǎn)生一個(gè)“0”。PLL板開關(guān)由S1、S2和S3組成，這些DIP開關(guān)可使PLL板輸出82.25MH～102.375MHz之間的任一頻率，如表2所示。表2中，M0～M9在PLL板的金屬蓋上，設(shè)置這些開關(guān)產(chǎn)生一個(gè)10位的二進(jìn)制數(shù)，M0為低位M9為高位。象數(shù)字調(diào)制器開關(guān)一樣，將這些開關(guān)中的任何一個(gè)設(shè)置到“Open”就產(chǎn)生一個(gè)“1”，關(guān)閉這個(gè)開關(guān)產(chǎn)生一個(gè)“0”。數(shù)字調(diào)制器輸出的5.55MHz～5.65MHz中頻信號(hào)和PLL輸出的82.25MH～102.375MHz本振信號(hào)一起加到上變頻器，經(jīng)上變頻器即可獲得調(diào)頻波段內(nèi)的任一頻率。3.2頻率區(qū)隔接口設(shè)備J3頻率遙控接口只有在N+1頻率遙控使用時(shí),才被安裝在數(shù)字激勵(lì)器上,該連接具有過濾功能。J3與數(shù)字調(diào)制器板和鎖相環(huán)PLL板相連,并且與這些板上的頻率選擇DIP開關(guān)并行相連。J3腳1到12選擇數(shù)字調(diào)制器的頻率,使用與數(shù)字調(diào)制器上的S2、S3、S4有相同的頻率選擇表,最低位N0為腳1,最高位N11為腳12;J3腳16到25選擇PLL板上的頻率,使用與PLL板上的S1、S2、S3有相同的頻率選擇表,最低位M16為腳16,最高位M9為腳25。J3腳13通過100Ω電阻限流，為外部開關(guān)電路提供+5V電源。J3腳14接地。J3腳15為N+1方式頻率遙控電路提供一個(gè)附加的靜音(在我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)中,取消了該功能)。如果使用頻率遙控選擇功能,須連接一合適的頻率控制器至J3,且數(shù)字激勵(lì)器所有的內(nèi)部選擇開關(guān)(數(shù)字調(diào)制器板上的S2、S3、S4和PLL板上的S1、S2、S3)均設(shè)置在“Open(邏輯1)”狀態(tài)。這樣外部頻率控制器就能夠?qū)?shù)字激勵(lì)器設(shè)定在87.8MHz～108MHz之間的任一頻率。41.1數(shù)字頻率控制器的設(shè)計(jì)4.14數(shù)字音頻中的連接線是什么？把我臺(tái)發(fā)射機(jī)的4個(gè)頻道頻率和數(shù)字調(diào)制器板、鎖相環(huán)PLL板上的DIP開關(guān)相比較可知,其結(jié)果如表3所示。由表3可知:在每個(gè)頻道頻率中PLL板上的DIP開關(guān)有4個(gè)相同，它們是M9、M8、M7和M3；數(shù)字調(diào)制器板DIP開關(guān)有7個(gè)相同，它們是N8、N7、N6、N5、N3、N1和N0。4個(gè)頻道頻率邏輯值均為“0”的有：在PLL板上有M8和M3，數(shù)字調(diào)制器板上有N5、N3、N1、和N0，把這些邏輯值為“0”的數(shù)字激勵(lì)器內(nèi)部DIP開關(guān)，由“Open”狀態(tài)的邏輯“1”轉(zhuǎn)成關(guān)閉狀態(tài)的邏輯“0”,它們到頻率控制器的連線可以省略；4個(gè)頻道頻率中邏輯值均為“1”DIP開關(guān)是M9、M7、N8、N7和N6,由于它們的“Open”狀態(tài)不需要關(guān)閉,因此，它們從N+1頻率遙控接口到頻率控制器間連線也可以省略。除了4個(gè)頻道頻率都具有相同二進(jìn)制數(shù)字位且邏輯為“0”或邏輯為“1”的DIP開關(guān)外，每個(gè)頻道頻率還有不同二進(jìn)制數(shù)字位邏輯值為“0”或邏輯值為“1”的DIP開關(guān)，邏輯值為“1”的數(shù)字位到頻率控制器間連線不用考慮，只考慮邏輯值為“0”的即可。這樣96MHz有7個(gè)邏輯“0”，分別是M6、M5、M4、M2、N10、N9和N4;97.5MHz有6個(gè)邏輯“0”，分別是M6、M5、M1、N10、N9和N4;101.1MHz有6個(gè)邏輯“0”，分別是M5、M4、M1、M0、N11和N2;105MHz有4個(gè)邏輯“0”，分別是：M1、N10、N9和N4。從4個(gè)頻道頻率看，它們共有23個(gè)數(shù)字位為邏輯“0”，在這些數(shù)字位中又有一些是重復(fù)的，不重復(fù)的實(shí)際只有11個(gè)，即M6、M5、M4、M2、M1、M0、N11、N10、N9、N4和N2，除去不需要連接的線外,加上“地”總共12個(gè)。我們?cè)谠O(shè)計(jì)N+1遙控頻率控制器時(shí)，只需12個(gè)控制線。根據(jù)要求，每次選擇頻率時(shí)，只要把每個(gè)不同二進(jìn)制數(shù)字位的DIP開關(guān)關(guān)閉，即可得到邏輯“0”值，加上數(shù)字激勵(lì)器內(nèi)部已關(guān)閉的共同的邏輯“0”，也就是該頻率需要的全部邏輯“0”；每個(gè)頻道頻率邏輯值為“1”的DIP開關(guān)由數(shù)字激勵(lì)器內(nèi)部DIP開關(guān)來決定，只要其外部頻率控制器不關(guān)閉DIP開關(guān)，其邏輯值就為“1”。每個(gè)頻率需要的全部邏輯“0”和全部邏輯“1”構(gòu)成了與數(shù)字調(diào)制器板、鎖相環(huán)PLL板一樣的二進(jìn)制DIP開關(guān)編碼。這樣，通過充分利用數(shù)字激勵(lì)器內(nèi)部現(xiàn)有電路，N+1遙控頻率控制器可以做得更簡單一點(diǎn)。4.2繼電器接口設(shè)備設(shè)計(jì)該遙控頻率控制器時(shí),考慮到數(shù)字激勵(lì)器的安全,盡力少用或不用數(shù)字激勵(lì)器提供的有關(guān)線路,在能夠完成任務(wù)的情況下,把它們之間的隔離度做得越大越好,使N+1遙控頻率控制器在任何條件下都不能影響數(shù)字激勵(lì)器的正常工作。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的遙控頻率控制器電路如圖2所示。在電路中沒有使用數(shù)字激勵(lì)器提供的+5V電源,只使用了信號(hào)地和需要有連接邏輯“0”的有關(guān)12根連線,有關(guān)連線與地之間的連接由繼電器接點(diǎn)來控制。繼電器控制電路是專門設(shè)計(jì)的,它的電源由+12VDC提供,是獨(dú)立的。該電路中，繼電器J01、J02為可調(diào)用的“子”繼電器,每個(gè)頻道頻率的控制,分別由它們的“主”繼電器和它調(diào)用的J01或J02的“子”繼電器的接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的。例如96MHz頻率選擇開關(guān)“K1”按下后,由J4“主”繼電器以及分別調(diào)用的J01、J02“子”繼電器，J4“主”繼電器接點(diǎn)控制編號(hào)為14、15的線，即M6和M2;J01“子”繼電器接點(diǎn)控制編號(hào)為1～3的線，即N10、N9和N4;J02“子”繼電器接點(diǎn)控制編號(hào)為9、10的線，即M5和M4。通過控制這3個(gè)繼電器的接點(diǎn)，使M6、M5、M4、M2、N10、N9和N4和“地”相連，它們的邏輯值變?yōu)椤?”，加上數(shù)字激勵(lì)器內(nèi)預(yù)先關(guān)閉的DIP開關(guān)（M8、M3、