DX200中波发射机射频系统直接驱动电路

2015-10-17 08:07
西部广播电视 2015年24期
关键词:方波板卡中波

余 芳

(作者单位:国家新闻出版广电总局五六一台 江西南昌)

DX200中波发射机射频系统直接驱动电路

余 芳

(作者单位:国家新闻出版广电总局五六一台江西南昌)

广电总局五六一台DX200中波发射机具有运行稳定、效率高、指标好、覆盖范围宽、收听响度好和维护成本低等优点,在长期运行中得到了相关专家以及听众朋友们的认可。本文对DX200中波发射机射频系统方框图中各部分的作用进行逐一介绍,针对广电总局五六一台板卡测试立柜要求将射频驱动部分进行简化设计,针对板卡测试立柜的射频信号源,直接驱动电路以及射频驱动监测进行详细阐述。

板卡测试立柜、直接驱动、射频系统

1 DX200中波发射机射频系统简单介绍

广电总局五六一台引进的DX200中波发射机射频系统包含从同步激励器产生的射频信号输入到外部射频接口板,再到驱动放大电路接受RF输入,放大到足以驱动RF放大器的电平,RF放大器的输出进行功率合成,通过输出网络送至输出接口,最后经过网络匹配,通过天线发射。方框图如图1所示。

图1 射频系统方框图

机房使用的同步激励器通过对10 M的标频进行分频,产生相应的载波频率。每个发射机都配备1台同步激励器,每个同步激励器都可以产生三个频率(分别为630kHz,729kHz和981kHz)互为备份,以预防同步激励器出现故障时紧急备份。

外部射频接口板位于右机箱左前上方,接收从同步激励器传输的射频信号,具有射频故障监测(射频交流检测和平均值监测)、射频同步、电压驻波比监测等功能电路。同步激励器输出的载波信号经J5送至外部射频接口板,经过转换成4~4.5 V左右的峰-峰值方波信号,再通过J7送至驱动合成母板。

缓冲放大器位于右机箱内门左前上方(图纸34页),包括用于放大射频信号的缓冲器和几个推挽放大器,功能是将射频接口板的输出信号由TTL电平放大到25~30 VPP的方波信号。缓冲放大器平时A、B两边同时工作,输出到预驱动放大器。

预驱动放大器位于右机箱左前上方,与其他放大器是同一种模块,可以任意相互替代。它与缓冲放大器一样,也有A、B两边,互为备份,但平时只有一边工作。预驱动放大器用来放大缓冲器的输出信号,预驱动级的输出通过预驱动级调谐板,然后加到预驱动级分配器1A46上,为驱动放大器提供激励。

驱动放大器位于右前机箱内门上部,共有14块(D1-D14),对接收来自预驱动的射频信号进行进一步放大,放大后的射频信号通过驱动合成母板合成,送至射频分配板1A6,为224块射频放大器模块提供射频信号。其中,驱动放大器的开通数目受驱动编码板控制(D1-D7始终开通,D8-D10视工作频段而定,D11-D14通过AGC系统自动调整)。以甲机房为例:A01 729kHz,开通8块,A02 630kHz,开通7块,A03 981kHz,开通12块。

射频功率放大器由224个插入式模块组成。来自调制编码器的已编码的音频信号按照任一瞬间载波电平和调制信号要求的数量打开射频放大器,在224个射频放大器中,有220个用作大台阶放大器,4个用作二进制放大器。有160个射频放大器安装在功率放大器机柜,其余的64个射频放大器安装在扩展的功率放大器机柜内。数字调制的方法是:在功率单元中,采用将整数的大台阶与分数的二进制小台阶组合在一起。

2 直接驱动电路设计

在原有的中波发射机射频通路上的射频信号通过射频激励器、缓冲级、预驱动级、驱动级链路供给发射机射频信号,其中,预驱级、驱动级的调谐的工作量也很大,特别是驱动级的调整是比较困难的。如果驱动器级的调试不恰当,在引导过程中会造成严重后果的模块大规模损坏,这大大增加了成本。基于上述原因,我们提出了直接驱动设计,直接驱动设计的原理是将“缓冲级、预驱动级以及驱动级”三个部分简化到一个板卡上,有体积小、重量轻、工作稳定、使用方便等优点,既可以解决由于调谐问题而带来的麻烦,也可以使整机效率得到提高。

2.1射频信号发生器的选择

射频源的测试平台使用的msox3024a系列函数/任意波发生器是采用Agilent公司生产的,能够提供正弦波和方波1 uHz到160 MHz,锯齿波输出,还可以改变波形的“频率/周期”“幅度/高电平”“偏移/低电平”和“起始相位”。模块为“全桥式”工作组态,为满足能够同时对两块模块的输出波形进行对比,采用了这种四个输入通道的射频信号发生器。该仪器不仅是一个信号发生器,还是一个四通道示波器,是维护设备的首选。

2.2射频驱动电路简化设计线路

广电总局五六一台原来发射机上的射频系统是由信号发生器经过射频接口板,它主要是将射频信号发生器输出的射频信号送到缓冲器板上。缓冲板再将此信号放大到25~30 VPP,而这里省去了“缓冲、预驱动、驱动”,改为以下电路以直接驱动的模式简化原有的驱动系统。本电路也沿用了原有发射机的两路驱动模式,当主用坏的时候可以切换到备用。直接驱动电路如图2所示。

图2 直接驱动电路图

2.2.1缓冲驱动放大器

射频输入信号(载波)是同步激励器产生的一个4~4.5 VPP的方波信号,经过驱动器U1进行升压与驱动,U1的5脚输出一个幅度为15 VPP的方波信号,此信号经C1进行交流耦合送到第二级射频驱动器。这个驱动级由U2A和U2B两个并联的驱动器组成,进一步对射频信号进行驱动,以便为后级放大器提供足够的驱动信号。

二极管CR1和CR3提供可能出现的瞬变过冲和过电压保护,二极管CR2用于射频驱动信号电平过低保护。电阻R5、R6和R7用于射频信号前后级之间的连接和隔离保护。

2.2.2驱动变压器

在驱动器U2与变压器T1的初级绕组之间,电容C2和C3与电感L1和电阻R3组成一个宽带串联谐振的耦合网络。变压器T1次级的上半部分输出用于控制场效应管Q1的导通与关断,变压器T1次级的下半部分用于控制场效应管Q2的导通与关断。

2.2.3推挽放大器

此放大器是由两个串联的MOS场效应管Q1和Q2组成,二者工作在D类开关状态。变压器T1的次级输出两路相位完全相反的射频驱动信号,分别加到场效应管Q1、Q2的栅极,使Q1和Q2交替导通,输出一个幅度为24 VPP的方波信号。

CR4和CR5用于防止场效应管的栅极过电压,电阻R2和R4用于防止寄生振荡,电容C4进行交流耦合,起隔断直流作用。

2.3射频驱动监测

广电总局五六一台发射机板卡测试立柜对于模块驱动采用了数字式直接驱动,为了使改造后驱动级电流与未改造前一致,就必须对模块的驱动级电流有较高要求,由于驱动电平电流是模块正常运行的一个标志,所以采用了D85-305型数字式直流电压电流表对模块的驱动级电流进行检测,这块仪表可以同时检测直流电压和直流电流的数值。将电流表串入48 V电源电路,因此,通过电流变显示,可以直观地看到模块驱动级电源电压和电流和模块的工作状态。

3 结语

这种数字式直接驱动是将原有的逐级驱动利用一块小小的板卡完成,有体积小、重量轻、工作稳定、使用方便等优点,安装在广电总局五六一台发射机板卡测试立柜上。为方便维护人员利用测试立柜查找分析板卡故障点,大大提高了工作效率。为今后维护发射机提供了有利平台,具有广泛运用推广的价值。

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