TBH522型对DF100A型发射机自动调谐改造的借鉴意义

吴晓

摘要：TBH522型150kW发射机和DF100A型100kW发射机是当今播出的主力机型，这两种机型主要是控制系统存有较大的差异，而差异尤以自动调谐系统为最。文章主要分析了TBH522型和DF100A型发射机的自动调谐系统，在此基础上提出了TBH522对DF100A自动调谐系统进一步进行升级改造的建议和方法。

关键词：TBH522；DF100A；自动调谐；技术改造

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）01-0159-03

1 概述

以TBH522为典型代表的150kW PSM短波发射机和以DF100A为典型代表的100kW PSM短波发射机是当今短波广播发送系统里的主力机型。这两种机型主要是控制系统存在很大的差异，特别是调谐系统存在显著的差别。而PSM部分和射放部分的差别不大，有些甚至是完全一样的。

TBH522型发射机自身具备自动调谐功能，其自动化改造主要集中在电控、保护逻辑和调谐逻辑等方面，对自动调谐部分改动的不多。从实际运行的角度来看，发射机工作稳定，自动化可靠性高，改造十分成功。

DF100A型发射机脱胎于418E/F系列发射机，自身不具备任何自动化功能（部分发射机仅安装了末前自动调谐装置，但并未投入使用），改造时又要兼顾“手动”时保留原机的所有功能，故增加或改动的部件较多。从实际运行的角度来看，系统性能稳定，有效的提高了安全播出的质量和效果。DF100A和418E/F系列发射机基本上都安装了该自动化系统。

但是，对于短波发射机自动化系统的核心即自动调谐系统，DF100A的自动调谐的核心思想是“模拟人调”，调谐时根据发射机的表值来进行；而TBH522发射机在进行精确调谐时是根据鉴相器的输出来控制的。这样，DF100A的自动调谐功能就落下了“调谐可能不甚精确”的口实。有鉴于此，在DF100A自动调谐系统中加入鉴相器就很有必要。

2 TBH522和DF100A型发射机的自动调谐系统

2.1 TBH522型发射机的自动调谐系统

TBH522型发射机总计有8路调谐机构，在整个调谐周期内有“粗调”和“细调”的区别，其中第2、4、6、7、8路进行完“粗调”后调谐即告结束，而第1、3、5路需要转入“细调”过程。这8路调谐结构分别是：第1路-前级调谐、第2路-末级腔体、第3路-末级调谐、第4路-末級电容、第5路-末级负载、第6路-T网络线圈、第7路-平转电容和第8路-前级线圈。为了更直观的说明问题，我们结合部分射放电路，可以将调谐系统方框图绘制如图1所示。

在“粗调”期间，8路调谐机构的预置电压信号由自动调谐系统里的E2PROM输出，经A/D转换、分配放大后加到伺服放大器上；转入“细调”后，第1路和第3路的“细调”信号电压由鉴相器提供，而第5路的“细调”电压由所谓“鉴阻器”提供。

2.1.1 TBH522的调谐电机驱动原理

伺服放大器的功能是放大误差信号后去控制直流伺服电机的旋转，从而带动被调元件一起转动。从图2可以看出，在“粗调”期间，差分放大器把来自自动化系统的E2PROM输出的电压和随动电位器的电压相减并放大，经门限比较电路后产生“正转”或“反转”电压信号，这个信号触发电机驱动电路，使伺服电机转动。由于随动电位器是跟着伺服电机转动的，所以只有随动电位器的输出电压和E2PROM输出的电压相等后，电机才会停止转动。调谐的精度可以通过门限比较电路来设定。

粗调完成后，发射机接通高频，调谐逻辑将差分放大器的一个输入端接地，鉴相器（或鉴阻器）的输出电压则加在另一个输入端，开始细调。

2.1.2 TBH522的鉴相器和鉴阻器电路

电子管高频调谐放大器工作于调谐状态时，其高频阳极电压和栅极电压之间的相位差为180°，失谐时则大于或小于180°。鉴相器电路对这种相位差进行鉴别，180°相位差时鉴相器输出零信号，否则就输出正电压或负电压信号。

TBH522的1路和3路的细调输出控制信号由鉴相器产生，而5路的由鉴阻器产生。

前级（1路）和末级（3路）的鉴相电路形式虽有所不同，但基本原理都是一样的。当所鉴别的二个矢量电压的相位差为90°时，鉴相器的直流输出电压为零。设大于90°时输出为正电压，则在小于90°时输出为负电压，并且在相位差不十分大时，输出电压的绝对值与相位差的绝对值成比例，恰好与伺服放大器相适应。输出电压极性的改变控制电机改变转动方向；输出大小的改变控制点解转动速度，鉴相器输出为零时电机停止转动，对应电子管调谐状态。TBH522发射机的鉴相器电路如图3所示。

若以栅极电压为基准，调谐放大器的阳极调谐回路谐振时，其栅极与阳极之间的电压相位差180°，回路失谐时大于或小于180°，而上述鉴相器电路只能鉴别相位差为90°的信号，要使用这种鉴相器电路，必须将其中的一个矢量预先相移90°。

THB522采用电容相移法。根据图1，鉴相器1和鉴相器2的一路输入信号均取自一个与高前调谐线圈联动的小容量真空可调电容器（3C3） ，3C3接在高前级的阳极和地之间，入地出串入电流互感器，则电流互感器初级电流（即3C33支路电流）与其两端电压（即电子管阳极电压）之间有90°相位差。图3告诉我们，电流互感器的两个次级绕组分别接到取样电阻R1和R2上。由于鉴相器的输出不仅与相位有关，也与矢量的幅值有关，为了减小因幅值变化引起的鉴相误差，3C3必须与高前线圈一起转动，使之在工作频率范围内取样电流比较均匀。

另外，由于高末鉴相器的栅压不是直接取自高末栅极，而是隔了一个π网络。为补偿π网络相移随频率而异，高末鉴相器的电流互感器绕组匝数较高前鉴相器的要少。

鉴相器另外一个电压矢量用电容分压获得，高前级的鉴相器取自高前栅压，高末级的取自高末屏压。

TBH522的5路细调电压由鉴阻器电路提供，其原理如图4所示。

该电路有两路输入信号，一路输入负极性的高末阳极检波电压，另一路输入正极性的来自定向耦合器的、与输出功率平方根成比例的功率电平取样电压。由图可知，两种电压通过简单的电阻网络相加，从一个5kΩ的可调电阻器的滑动臂输出。显然，调整该电阻能改变5路电容的调谐点，从而改变高末级电子管的输出阻抗，故该电路称为“鉴阻器”电路。

2.2 DF100A型发射机的调谐系统

DF100A型发射机总计也有8路调谐机构，这8路调谐机构分别是：第1路-高前调谐、第2路-高末调谐、第3路-高末负载、第4路-波段电感前棒、第5路-波段电感后棒、第6路-波段电感顶棒、第7路-平转电容和第8路-谐波滤波器。结合部分射放电路，可将其调谐系统绘制如图5所示。

DF100A型发射机在“手动”倒频时，先切换频道开关，到位后再按“允许调谐”继续进行调谐。这时除了3个波段电感短路棒不可调，其它5路都是可调的。尽管如此，在实际操作中，一般进行的是“高前调谐”、“高末调谐”和“高末负载”这3种调谐，“谐波滤波器”是预置的故不需调谐，“平衡转换器”亦较少调动。“自动”调谐遵从“手动”调谐过程。

由图6可知，与TBH522一样，DF100A调谐时也采用闭环控制的调整方式。当开始调谐时，随动电位器的直流电压与调谐电位器的直流电压就加在伺服放大器的输入端上，经过差分放大器的比较，两者存在电压差，就触发了放大器OPA512组成的电机驱动电路，OPA512输出的一个正的或者负的直流电压就加到了伺服电机上，使电机正转或者反转，从而带动被调元件转动。

当电机开始转动时，它所对应的随动电位器也同时改变了它输出的电压，差分放大器也不断在比较它与调谐电位器的电压差。电机继续转动，直到随动电位器的电压与调谐电位器的电压大小相等时，OPA512就停止输出，也即电机停止转动。

自动调谐时，差分放大器的一个输入端被接地，工业控制计算机的输出调谐电压加在差分放大器的另一个输入端，同时，自动化系统将分析判断发射机的各个与调谐状态密切相关的表值，从而决定输出调谐电压的极性、大小，最终完成自动调谐过程。

3 对DF100A自动调谐系统的改造建议

上述分析表明，TBH522和DF100A的自动调谐系統最主要的差别就在于精确调谐时的调谐控制电压产生的方法不同。TBH522的精确调谐是全靠硬件（鉴相器或鉴阻器）来实现的，DF100A的自动调谐则完全由计算机控制来完成。为此，可以在DF100A的自动调谐系统中加入鉴相器和鉴阻器，使调谐更精准，系统更稳定。

3.1 在DF100A中加入鉴相器

既然是升级改造，就要充分根据现有的设备状况，力求以最小的代价获得最好的效果。

我们知道，DF100A型发射机脱胎于418E/F系列发射机，部分发射机已经安装了高前鉴相器，具备高前自动调谐功能。对于没有安装高前鉴相器的发射机而言，其高前鉴相器电路及其信号取样方式当然均可完全借鉴采用。所以，从现实的角度看来，在改造时，只需增加高末鉴相器和一个信号取样点。这个增加的取样点则完全可以参考TBH522的取样方法，即直接在高末屏极隔直电容上采用电容分压的方式获得；高末鉴相器电路既可参照原机高前鉴相器电路设计，也可参考TBH522的鉴相器电路。

3.2 在DF100A中加入鉴阻器

TBH522的5路电容对应DF100A的就是3路电容，即高末负载电容。这路电容在精确调谐时TBH522采用鉴阻器，DF100A同样可以借鉴。除了采用完全相同的鉴阻器电路外，只需增加一个高末阳极信号检波器。DF100A的定向耦合器原只送给入射功率表，用于指示发射机的输出功率，出于改造的需要，我们可以让其也作为鉴阻器的一个输入信号，这是很容易做到的。

由于自动调谐系统需要增加引入2路鉴相器和1路鉴阻器的输出信号，所以，DF100A自动化系统中的马达缓冲板也需要重新设计。

值得一提的是，高末阳极信号检波器和定向耦合器都存在高频段输出电压下降的现象，所以，TBH522发射机专门为此设计了所谓的“补偿电路”。我们认为，补偿电路在DF100A发射机中是不需要的。这是因为TBH522的细调是靠纯硬件来实现的，难以做到智能化，所以在调谐时才需要补偿电路。另外，补偿多少也是通过试验的方法来确定，预先存储在E2PROM中的，而DF100A在自动调谐时完全可以通过计算机来控制，故TBH522中的自动调谐补偿电路在DF100A中可以忽略。

4 结束语

DF100A自动化系统的升级改造方案借鉴了TBH522的自动化调谐系统。但是像TBH522发射机那样将鉴相器（或鉴阻器）的输出直接控制伺服电机，还是按现有的模式用计算机的输出控制伺服电机，但计算机不再实时检测发射机的状态表值，而改为检测鉴相器（或鉴阻器）的输出情况，从理论上讲，两种方式都可行，这需要在系统调试的实践中确定。分析表明，DF100A自动化升级改造方案相对简单、可行。

参考文献：

[1] 北广集团.TBH522型150kW短波发射机技术说明书[M].北京：北广集团.

[2] 埃比瑞斯公司.TBH522型150kW短波发射机自动控制系统用户手册[M].北京：北京埃比瑞斯科技有限责任公司.

[3] 北广集团.DF100A型100kW短波发射机技术说明书[M].北京：北广集团.

[4] 埃比瑞斯公司.DF100A型100kW短波发射机自动控制系统用户手册[M].北京：北京埃比瑞斯科技有限责任公司.