中波发射机天线切换到位指示的研究与实现

卢济敏

【摘要】：广播发射台的自动化技术已发展多年，自动开关机、切换主备机播出、切换天线位置早已实现，但是再精准的系统也有失误的可能。为防止发射天线不到位而造成的停播，本文将以笔者所在发射台对中波发射机的天线切换装置所做的改造为研究内容，对应用效果作一番探讨。

【关键词】：自动化；停播；天线切换装置

引言

福建省南平802发射台是福建省建设的早期发射台之一，除转播中央人民广播电台第一套、第二套和福建广播电台第一套节目外，还承担着中波实验任务，对安全零秒播出有着极其严格的要求。按照中波广播发射台站建设标准的要求，每个广播发射台承担着不同发射频率的实验和覆盖任务，每个频率按主、备发射机配置。发射机在设定的时间内正常开机播出，关机时间段内按时关机，以达到延长发射机寿命的目的；在播出时间段内，如果播出功率出现无功率或功率在设定的时间门限值内持续低功率，那么就要转天线切换到备机播出，这些动作从前都由值班人员手动操作，不仅效率低，还增加了值班人员的工作劳动强度，提高了人为的误差率。目前，我台已安装了发射机自动控制系统，实现了发射机参数采集、远程遥控、自动开关机、故障报警、停播时自动倒备等功能，在主用发射机发生异态的情况下，通过天线切换装置倒换到备用发射机上，在使用一套天馈线系统的情况下实现不间断播出，大大降低了值机员的工作强度。然而，天线的切换到位与否体现不够直观，需值机员巡至发射机顶端观察，十分不便，埋下了安全播出隐患，亟待技术解决。

1 机房设备概述

我台机房现有6主6备共12部广播发射机，主要是3KW全固态中波广播发射机，采用脉冲宽度调制，高频末级用 4 只功率放大器，经功率合成后输出。当一只功率放大器发生故障时，发射机输出功率减小，但不造成停播。高频振荡器、中间放大器、调制推动器和低压电源均有主用、备用两套，当主用故障时能自动交换到备用。因此对降低停播率是十分有利的。

2.1 自动控制系统

在广播发射自动系统中，天线能否自动正确的切换是至关重要的，这不仅可以大大幅度的降低了广播的误播率，还减轻了值班人员的工作强度。要实现自动倒机，需要设定好倒换阀门控制电路，并且此电路要和控制系统能够相互联系。为了保证系统的可靠性，我们还需要设置一个手动切换的开关和自动控制系统是脱离的。为防止误操作，切换手动控制系统需将交换开关拨至手动位置，此时手动倒天线命令才能被执行。

TS-03C3KW全固态PDM中波广播发射机的自带控制盒内是没有设置开关机控制的，我们需要对此进行改造，所有的电路图如下所示：

图1 改动前控制原理图

改动后的控制原理如图3所示，由控制 K1继电器的吸合来控制发射机的开关机：

图2 改动后控制原理图

2.3 系统控制功能

发射机采集器接受系统的控制指令，解析识别后，把相应的指令通过开关量输出传送给发射机的控制单元，控制单元依据系统下达的指令进行相应的动作输出。

为保障整个系统的安全稳定，发射机采集控制采用“分布式”的控制结构，即每一部发射机对应一个采集控制器，采集控制器可以脱离计算机系统独立工作，并且整個发射机监控系统不对发射机的正常工作产生任何干扰。采集控制器之间无任何依赖关系，某一个采集控制器出现故障，不影响整个系统的运转。采集控制器具备232、485、422串口和RJ45接口，可以直接融入整个发射台工业以太网平台。

采集控制器是监控系统与发射机之间的桥梁，它负责采集发射机的相关工作参数，同时可以接受远程控制指令对发射机进行遥控操作。它内涵时钟系统可根据预设的时间参数对发射机进行自动开关机操作。通过接收系统网络的校时广播命令包完成时间的统一校准。

3 发射机采集器功能概述

① 实时监测：系统能实时监测所有发射机的全面运行，可实时巡检、显示，打印发射机的所有主要异常和量值超门限时，能自动启动声音报警系统并在界面上以警告色显示故障发射机，以及故障部位，便于值班人员迅速判断和及时排除故障。

② 智能控制：系统能在遥控状态下自动对发射机进行监测和控制。如定时开关机、在故障时自动进行应急处理、升降功率等。当发射机是主备发射机时，判定主机功率低于设定的门限值，并且延时时间条件满足时，关掉出故障的主机，将同轴天线开关（即天线倒换装置）切换到备用发射机，当天线到位后将备机开起来，使播出不会中断。主机修好之后，人工给采集器一个恢复信号，则采集器把备机关掉，把天线转回到主机，天线到位以后，将主发射机开起来。

4 发射机天线切换的控制原理

发射机采集控制器采集数据，确定天线目前所在位置，同时接收来自上位机的开关机、倒天线等命令，若相应发射机发生异态无法工作则上位机发出切换指令切换天线位置。比如当前是开 A 发射机命令，首先开启 A 发射机低压电源，然后判断天线是否在 A 机，在则直接开 A机，如不在，则执行倒天线命令使天线转到 A 机，然后再开 A 机；同样如果开 B发射机，先发送一条开 B 机低压指令，开启 B 发射机低压电源，然后判断天线是否在 B 机，在则开 B 机，如不在位，则执行倒天线命令使天线转到 B 机，然后开 B 机；如果是关 A 机命令，直接执行关 A 机，如果是关 B 机命令，则直接执行关闭 B 机。上位机可根据预设的工作时间切换天线，也可根据需要，随时按任务要求变更天线交换方案；同时可监测发射机的高压状态、开关状态和天线的使用情况。天线切换装置具有良好的联锁保护功能，确保发射机有高压通过开关时不能交换，两路切换电路并联隔离输出继电器中控制。

5 发射机天线到位指示的技术实现

发射机天线切换装置内含继电器1-9共9个触点，其中4——8、5——9为开关量输出，分别对应开启A机和开启B机。将天线切换装置中的触点4、5短接接地，触点8、9分别接电阻、发光二极管及电源电压串联而成的电路后接入A、B两架发射机与地形成回路。经测量，上广机TS03C型及TS03型发射机控制器的1XS1-17脚均有+12V电压，我们分别利用其作为指示灯电路的正极，再经过阻值为1K的电阻降电压2V，接发光二极管后使其正常发亮显示；电路的负极我们将其分别接在TS03C型的1XS2-19脚及TS03型的1XS2-18脚，之后再接地形成回路。当天线开关定位在A机上，触点4、8吸合，触点5、9断开，此时A机上的发光二极管亮起，A机开启，指示A机处于天线播出状态；当天线开关转到B机上，触点5、9吸合，触点4、8断开，此时B机上的发光二极管亮起，B机开启，指示B机处于天线播出状态。如图3所示。

图3 示意图

6 应用效果

应用效果如图4所示。

图4 应用效果

7 结语

经过对发射机天线开关的改造，用发光二级管做指示灯，避免了天线开关转到假负载却不知的情况，有效防止了播出时天线不到位而造成的停播，保证了安全播出，为实现零秒停播率的目标提供了可靠的技术保证。发射机在天线播出状态的体现明确化，一目了然，大大减轻了值机人员的工作负荷。

参考文献：

[1]张丕灶等.全固态脉宽调制中波发射机[M].厦门大学出版社.2005.

[2]TS-03C，3KW全固态PDM中波广播发射机技术说明书[M].上海明珠广播电视科技有限公司.

[3]黄连义.TS-03C发射机开机监控原理及故障剖析[J].东南传播，2010（8）：208-210.