国产500kW短波发射机技改实践

国产500kW短波发射机技改实践

杨瑞霖 国家新闻出版广电总局二〇二四台

国产500kW短波发射机处于初期研发测试阶段，各项技术不够成熟。在发射机的调试及试播音过程中，各系统均出现了不同的问题，造成了一定程度的器件损坏。给设备维护带了很大压力，同时成为安全播出和运行维护的一大薄弱点和隐患。为了确保安全播出，我们对运行中发现的问题进行了及时的改进。自2011年10月以来，这些改进应用于发射机至今，效果很好，解决了国产500kW短波发射机在设计上的一些缺陷，弥补了先天的不足。新的改进更便于发射机的维护，降低维护成本，增强了发射机的稳定性。

国产500kW短波发射机;技术改进;增加稳定性

1.馈线补偿电容的改进

1.1 馈线补偿电容的作用

经不平衡—平衡转换器后，输出阻抗变为200Ω，与天馈线系统要求的300Ω仍不相符，为此采用了一段12m长的阻抗变换传输线，将200Ω的阻抗变换为300Ω的阻抗。阻抗变换传输线为方型平衡式馈筒结构，阻抗变换通过两根内导体直径分节变小、间距线性变大的传输线来实现，可近似使用指数传输线的理论分析，阻抗变换传输线输出端用于补偿的电容为1000pF，补偿阻抗变换传输线在输入端引入的电抗性成分。

1.2 馈线补偿电容改进原因

我台在试播音器件连续出现馈筒内阻抗变换器尾端1000pF真空电容出现打火损坏故障。排除电容质量问题后，经反复测试发现由于馈筒完全封闭播音中电容上产生的热量不能及时的散去。当热量不能及时散去会造成：

（1）电容焊接方式采用锡焊，熔点较低。电容运行中温度过高，温度过高后焊接点融化出现缝隙导致打火。

（2）电容可以在自然冷却状态下频繁工作，由下图可知电容在25℃环境下工作时可承载电流为100%，电容温度每升高10℃允许通过电容的最大电流将会下降10%左右，使电容不能稳定的工作。

1.3 改进方案及优点

发射机内部真空电容共有10个。除C101由风冷外，其余9个真空电容均为水冷。水的比热容最高，冷却效果最好。但是馈线补偿电容为定值非水冷电容。最后使用两种方式对补偿电容进行降温使其保持在25℃附近工作。

（1）采用φ40的PVC管由低压风道引入过滤后较为干净的低压风到补偿电容的馈筒内。使该电容由原来的自然冷却变为低压风冷。

（2）可承载电流的下降程度还取决于电容安装支架的结构之间的热接触方式。所以将原来法兰连接方式改为直径为50MM，长度为45MM的铜质连接器进行连接，以此增加电容两侧散热面积和便于电容拆装。

图1 200/300阻抗变换器简图

图2 不同温度下时射频电流下降曲线

图3 低压风冷降温

图4 热接触式冷却方式

2.低压风系统改进

厂家原有的低压风机，只采用一层粗效过滤网，而且过滤口缝隙较大，不能有效的滤除灰尘，日常运行维护中发现射频机箱中元器件表面灰尘杂质较多，从而引起机箱内因灰尘过多导致元器件打火。设备调试过程中，多次出现隔直电容或真空电容陶瓷表面爬电打火故障，对安全播音带来了重大影响。针对此问题，我们根据发射机冷却风各项指标参数及实际安装要求，在不破坏原有低压风架构的基础上，自购安装了XHTFD-18B型风处理器。通过改进低压风系统，加装风处理器来替代厂家原有低压风机，我们有效的解决了低压风机滤尘、降噪等问题。

2.1 XHTFD-18B型风处理器的简介

（1）风机风量12000m³/h，风压200Pa，转速1000r/min，振动速度≤6.3mm/ s，电机功率3kW。

（2）采用平卧室安装，直接与地面接触，保证接触牢靠，降低风机转动时机体振动。

（3）采用粗效、中效双重过滤网，使用滤尘棉材质，有效滤除风中杂质。

图5 风机压差

（4）表面装有压差表和压差开关，压差开关与其它报警设备相连，超过设定压差时，自动报警（如图5所示）。

（5）具备内部循环和外部新风补充的阀门，阀门机构可任意角度开关，该机构为直流24V，可接远程控制和手动开关（如图6所示）。部发射机低压风系统，机房大厅噪声有了明显改善。

图6 电动百叶开关

图7 原风机滤尘网

图8 改进后滤尘网

图9 原低压风机

图10 改进后低压风机

3.DF500A型发射机连锁系统

在采用电子管作为功率放大器的大、中功率发射机中常应用门开关和一些连锁装置来保证机柜门打开时切断高压电源，以防止意外人身事故的发生，保证人身安全。

3.1 门接点

发射机中带有高压元器件的腔体的门都安装有门接点。这些门一旦打开，门接点就会中断控制系统连锁链，系统供电高压被切断。

3.2 接地钩

射频机箱、电控机箱、PSM调制器内都装有通地钩连锁，通地钩用来给储能元器件放电或防止意外电流。取下通地钩会中断连锁线，发射机无法加上高压。通向高压运行部分的每个门的后边安装了一个接地钩。从悬挂位置拉起接地钩将断开互锁线路。

3.3 工作原理

图11 上位机门开关报警显示

图12 正常状态下电路图

由滤波墙A131X1-27引出24V电源，接到围网门开关、围网接地钩、射频机箱后左门、射频机箱后中门、射频机箱后右门、射频机箱后门接地钩、射频机箱前左门、射频机箱前中门、射频机箱前右门、射频机箱前门接地钩、电控机箱门开关、电控机箱接地钩，14个开关串联形成一个连锁链。开关的工作状态经A131、A132送到CPLD插箱11A17信号输入板A中。X1A输入为24V（正常时），光耦输出IN1电压为0V（低电平）；X1A输入为0V（故障时）光耦输出IN1电压为3.3V（高电平）。输出信号进入EPM512AE中，在其内部电路的熔断电路，进行可编程逻辑控制。经过编程电路后的信号经过两个反向器输入给到由红绿组成的双色二极管。高压联锁正常时，红色指示灯阴极为高电平不发光，绿色指示灯阴极为低电平，二极管导通，绿灯点亮；高压联锁故障时，红色指示灯点亮，绿色指示灯灭。

3.4 电路设计方案

高压连锁电路为串联电路。在连锁链中无论哪一点出现断开时，发射机都无法加高压。如图所示11，在高压连锁电路，该电路共有14个开关串联组成，但只有7出输出接点。例如，射频机箱后门门开关由后左门、后中门、后右门三个门开关组成。任意一个门开关接点出现故障，都会输出一个低电平给到A132X1—10，继电器断开。但是在上位机与下位机中，该出报警点只用一处。也就是说，当故障出现时上位机与下位机不会精确的指出报警点是发射机门开关的后左门还是后中门，只能显示出后门门开关故障。需要对三个门开关一一进行测试排除故障点。在射频机箱后门接地钩、射频机箱前门门开关、射频机箱前门接地钩、电源机箱门开关也存在同样问题。故障出现时不利于判断和处理，造成处理故障时间增长，对安全传输播音、人身安全带来极大的隐患。

图13 某一路门开关断开

图14 检修状态下门开关

3.5 电路工作原理

由于机房内大功率发射机工作时会产生较强的电磁干扰。为了增强电路在复杂的电磁环境下工作的能力，该电路采用光电隔离技术。使用的TLP521—4型光电耦合器，TLP521—4型光电耦合器提供了4组孤立的光电耦合器，共16只引脚封装工艺，可提供4组指示通路。如图12所示，发射机门开关、接地钩处于闭合状态下，电信号送到光电耦合器的输入端，光耦内部的发光二极管导通。光敏元件受到光照后产生电流，光敏三极管处于饱和导通状态，输出端电路处于导通状态，接在输出端中的发光二极管点亮，指示各个门开关、接地钩处于闭合状态。

如图13所示，当发射机某一个门开关或接地钩打开时（即射频机箱门接点打开），对应的光电耦合器中发光二极管无电流流过，处于截止状态，指示灯熄灭，蜂鸣器发出报警以提示有故障点。根据指示灯可以立即判断，故障点所在。

如图14所示，避免检修时误判断，串入一个检修开关。维护人员检修发射机时，须将检修开关断开，指示灯全部熄灭，蜂鸣器不报警。

3.6 改进后的优点

改进方案在不破坏原有的高压连锁电路的前提下，增加门开关及接地钩报警指示电路。将原有电路中若干个门开关，接地钩共有一处报警指示改为每一个门开关和接地钩都有一个报警灯指示增加发射机此前没有的门开关报警提示功能。门开关或接地钩接点出现故障时可以精确的判断出哪一个门开关或接地钩接点出现故障。虽然电路设计结构较为简单，更具有实用性。

4.结语

由于国产500kW短波发射机是首次在国内应用，所以还存在着许多需要改进的地方。这几项改进都是在原有设备的基础上进行的，操作简单方便，节省资金，小的改进解决了技术上的大问题，为该机型更稳定的运行打下了良好的基础，也为以后该机型顺利推广提供了技术保障。

[1]COMET真空电容应用手册。

[2] 孔令来.电子产品设计与制作技术[M].北京：科学出版社，2009.

[3]石军.电子设计基础[M].北京：北京师范大学出版社，2011.

杨瑞霖 男，（1986—），国家新闻出版广播电影电视总局二〇二四台，发射机房副主任，工程师