500kW短波发射机YCP24系统故障分析

景军合

【摘 要】本文主要从TSW2500型500KW短波发射机PSM系统YCP16、YCP24功能结构开始，接着深度分析其在PSM控制系统中各个环节的工作方式及作用，然后从其在PSM系统工作中各功能作简要分析，最后针对发射机PSM部分YCP24故障信息的分析及处理办法作了简要的描述和分析。

【关键词】发射机；YCP16；YCP24；控制；音周；通讯；自检

0 引言

TSW2500型500kW短波发射机是目前世界上最先进的短波发射机之一， PSM发射机的主要组成部分有：射频级，脉阶调制器（PSM），发射机控制部分，电机控制，电源和冷却部分，相关的安全装置用于保护工作人员的安全。这里主要介绍短波发射机系统中YCP16、YCP24功能结构，然后从具体功能分析PSM部分的工作方式和原理及其PSM系统中YCP24部分故障信息的分析及解决办法。

1 系统单元YCP16工作原理及主要功能

系统单元YCP16用于PSM放大器的组织、保护和数据采集，音频放大的许多重要功能位于系统单元的外部。其主要功能有：系统安全控制，与发射机相关的关联控制，电流电压的测量，变压器监测，其他控制功能，A/D 转换器，调制模式单元，载波电压控制，用户界面，与发射机控制系统的通讯，电源电压监测，连锁线监测，风冷系统监测，水流量与水质监测，水温监测，阳极断路器OFF（如果“PSM紧急关断”信号有效，将使阳极断路器关断），阳极断路器ON（如果“PSM-CTRL-OK”信号有效，发射机控制系统才会使阳极断路器合上）。

2 AF 输入 /数字信号处理YCP24功能结构

YCP24主要功能是：提供模拟、数字音频前端；调节模拟音频信号的电平值；过滤音频信号；音频信号调制；为PSM控制在初期提供一个正弦波振荡发生器；谐波均衡；以一个特定的冗余异步微处理机计算（乘）已处理的音频。模拟信号前端和 A/D 转换器被隔离与控制系统的其它部分。

模拟信号前端被用相同的特性为它们分别设计二个独立的信道。输入的电压范围是可调节的通过设定跳线 JP1——JP4 和JP5——JP8， 分别对信道1和信道2进行调节。模拟输入特性——连接器：DB9 连接器（公头）后面板，被指定如 X15；频率范围：20到25千赫兹；阻抗：600欧姆（平衡）；电压范围：0dBm或0.78V没有跳线；5dBm或 1.38V设定JP4和JP8；10dBm或2.45V设定JP3和JP7；15dBm或 4.36V设定JP2和JP6；20dBm或7.75V设定JP1和JP5；CMRR：（共模抑制比）比在50个赫兹的-80分贝更好；最大差模电压：12V=34VPP；最大共模电压：560Vpeak（峰值）。

3 YCP16与YCP24相互之间的关系

PSM系统提供的A/D转换器单元包括多种功能配置，其功能和特性是由PSM控制系统决定，各种功能配置是以音频矢量的形式送到A/D转换器来进行的。转换器单元的各种功能配置的选择是通过PSM控制系统的软、硬件来定义，并通过RS422接口提供给发射机的控制系统。在音频矢量中有一路音频允许信号（AUDIO FREQUENCY ENABLE），该信号是由PSM控制系统软件和主机控制系统通过RS422接口而产生的，包含了以下信息成分：AF ENABLE TX HOST；VA-THRESHOLD；VA-BLOCK；PULSE STOP FLAG；AF ENABLE TX；VA THRESHOLD；PULSE STOP FLAG。如果以上七路信号都允许，则A/D转换器的输出等于音频输入，反之如果其中有一路不允许，那么AUD-EN = L，A/D转换器的输出等于0。发射机告警PSM系统与ECOS2通信故障表现有YCP16自检不过；YCP24自身保护故障；YCP16与YCP24通信故障造成PSM系统无法正常工作；YCP24故障提示灯显示为告警红灯指示等故障信息，发射机PSM部分无法正常工作，造成500KW发射机系统保护，不允许发射机加高压等系统损坏类故障。因为YCP16是PSM系统工作的核心单元，故而所有的故障信息反映在其面板指示，诸如面板指示AUTO红灯亮，造成PSM部分无法正常工作。以上是YCP24板卡与YCP16有通信和运算关系的数据，且直接影响着发射机PSM部分的正常运行，因此得知它们是参与500KW发射机PSN工作和运算不可或缺的系统组成部分。

4 PSM系统单元的运行模式和工作方式

发射机的运行模式和载波功率大小的选择是由YCP24板来完成的。带有运行模式特征参数的数字音频信息与RAMP数据相乘。数字音频信号与RAMP变量的乘积称为顺序RAMP控制其结果用于控制发射机载波功率的大小。载波功率的改变规律是由前面所述的AF-ENABLE （音频允许信号，即调制允许）和“顺序RAMP控制”决定的。来自A/D转换器的数字音频信号首先被送到运行模式单元进行处理，然后与RAMP的值（载波电压幅值）相乘。乘数因子RAMP的值（放大系数）在0至1的范围内。载波电压控制负责对这一放大系数的监测。从时间的角度来看，RAMP数据基本上可分为两个范围：即动态范围和静态范围。在动态范围内，在除PSM-MANUAL模式以外的其它几种运行模式，RAMP数据从最小值（A=0）变到最大值（A=功率）。数据的改变是线性的，变化时间由发射机控制系统决定。在动态范围内，如果RUN-UP-ENABLE信号变为低电平，那么从变为低电平的一刻起，RAMP数据将不会改变。当RAMP数值等于POWER值时就进入了静态范围。在发射机控制系统中，信号POWER用于设定载波电压。

PSM系统控制与发射机控制系统之间的接口都设有电气隔离，接口由9根单线和一个RS422接口组成。PSM控制与发射机控制的通讯信号，这里只提及YCP24参与工作的信号工作模式：双向接口中的调制模式； 音频滤波器；音频允许；音频电平；PSM系统正常与否；PSM允许音频；音频滤波器；PSM允许；PSM控制允许。PSM控制系统内的系统单元、A/D转换器、接口和缓冲器共同完成PSM控制系统的测试功能。系统单元上的 AUTO PSM Operation 用于手动测试控制系统；在PSM控制系统上电1秒后系统自测自动开始，A/D转换器产生正弦波信号。BITE（内嵌自测设备）系统计算信号处理的结果。如果自测程序的结果正确，则TX控制系统将认为PSM系统工作正常可以使用（EMERGENCY-OFF* 信号变为高电平）。发射机正常工作PSM部分系统控制命令含义如下：OPM：运行模式正常；音频模式已选择；TX音频允许； PSM音频允许；预均衡参与工作；音频电平处于正常工作范围。

5 PSM系统中YCP24故障分析和解决办法

根据发射机工作状态由“On”掉至“Filament”，不能加“STANDBY”，YCP24板调幅度指示灯全亮，音频处理器输入/输出出指示正常；YCP24板调幅度指示灯全亮，正常情况下，全灯丝状态时，调幅度指示灯不亮，判断为YCP24板故障。处理办法：将音频处理器输出改为“模拟输出”，重加高压。若改为“模拟输出”，故障依旧，则更换YCP24板。故障分析：由于发射机房内部电磁环境复杂，YCP24板数字音周处理芯片A72易损坏。

在实际维护工作中发现YCP16存在记忆功能且YCP16是与YCP24存在息息相关的链路通信关系，当YCP24工作单元处于故障状态时，YCP16在自身的系统可擦除单元内存储故障信息，发射机无法正常加高压操作，解决办法是完全断掉PSM供电，将YCP16板卡拆下使之自身完全放电重新插入VCP01底板发射机PSM工作进行新一轮的自检，如发射机PSM工作正常，更换YCP24可解决；如PSM工作异常更换YCP16发射机PSM部分可正常工作；同时发现YCP08、YCP14对于发射机正常工作无影响，仅在发射机指标数据上有一定的影响，在发射机的实际传输通路中由于延时的存在，不可能做到控制电路在整个系统的带宽范围内不受影响。为解决这一问题，系统在设计时增加了一个补偿模型电路，该模型可以通过旁路的方式采用一个控制运算器来进行补偿，并用发射机实时输出信号y（.）的预测值ym（.）来取代原有的实时值y（.）。在PSM控制系统中的YCP08板是HDC系统的核心，YCP08板接收调制模式控制板的输出信号；从RF输出测量回路取一个射频包络信号，经包络波解调（AAU28）、滤波器、模数转换器（YCP14板）送到YCP08板。补偿单元由于采用了包络反馈信号作为补偿信号，直接对包络波的传输信号进行补偿，从根本上改善了发射机的线性特性。通过谐波失真和互调补偿单元HDC所取得的效果：在整个音频的范围消除谐波噪声；消除交调成分，使系统音频通路具有线性特性；自动适应系统特性的变化；采用数字化运算逻辑的可靠设计使系统具备高稳定性；减少电子管的发热，延长其寿命。

6 结束语

本文针对发射机系统单元YCP16、YCP24功能结构及协同工作方式作了简要描述，通过上面的具体功能及实现方式的描述。能够更加清晰的了解发射机PSM部分的工作方式和可靠性都有了更加清晰的认识，明确了YCP16系统单元在发射机工作系统中所承担的重要作用，同时对YCP24在PSM工作的重要作用有了一定的了解，对于YCP24在发射机工作中出现的故障有了针对性和简单的判断和解决办法，有效的提高了PSM部分的故障处理能力。

[责任编辑：邓丽丽]