150KW短波发射机PSM调制控制器技术与分析

陈建平

摘要：短波发射机工作过程需要高功率的直流高压，发射机状态是否稳定，很多部分取决于这大功率供电系统，现有系统能否带动整机工作，是关键的机房控制技术，文章对PSM短波发射机调制器进行了原理分析，介绍了发射机PSM调制器的基本工作过程，并对发射机PSM调制器所出故障进行了理论分析，在故障技术分析中通过对不同的现象，却是相同故障器件，进行了详细地解析，一系列的总结，对今后的维修工作打下基础。

关键词：发射机房 腔体改造 实施 效果

中图分类号：TN838 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）12-0255-02

PSM调制器是用来产生高末级屏极电压和高末级调制电压的电路，分两部分：一部分产生控制信号的调制器控制器（1A8），其二部分由48级功率模块及低通滤波器组成的高末级屏极调制电压。

是组成短波发射机高周系统的重要环节，关系到调谐系统的工作效率，对于广播发射设备的正常运行起着非常关键的作用。同时，该部分也是发射机房高能耗的一个主要组成部分。为了减低能耗和提高发射机的整机工作状态。

1 TBH-522短波发射机简介

TBH-522型150KW PSM短波发射机属于双边带调幅广播发射机，主要是供语言或音乐广播，调制方式为脉冲阶梯调制（PSM）工作方式的高电平调幅，该发射机将主整电源与调制器合二为一，短波发射机的工作原理，简单来说就是发射机和激励器、天馈线共同组成发射系统，目前的系统按照发射机所采用的功率管类型来区分，一为真空管发射机，另一种为全固态发射机。真空管发射机具有高效率、低成本的优势，一般大功率的短波发射机均采用该类型，在特定的频率下，其输出功率固定，发射机具有一定线性度，可以通过调节输出单元模块来减低发射机的输出功率。

发射机主要由五大部分组成：高周、低周、控制、冷却和电源。

（1）低周通路：通过48功率模块进行PSM调制，将音频信号进行处理与放大，作用是向高周末级提供载波功率和边带功率。

（2）高周通路：主要由高前级和高末级两级电子管调谐放大器组成，完成发射机输出和天馈线之间的匹配，它是高频信号的主要通路。

（3）控制系统：主要作用对发射机的电源进行程序控制，当发射机出现过荷后，对发射机进行保护。

（4）冷却系统：对各个大功率器件进行风冷和或水冷，保证其正常工作。

（5）电源系统：由一次和二次电源组成，一次电源由外部向发射机提供能源，二次电源由一次电源转化为各个规格的电源，包括各种直流稳压和整流电源。

相关参数与具体指标如表：

2 PSM调制器的工作原理

低周调制部分，低周为脉冲阶梯调制（PSM）。该发射机将主整电源与调制器合二为一，省掉了主整電源将直流加音频信号在调制器中进行等间隔量化，然后再进行环形调制（如图1），给后面的48个PSM功率单元发出控制信号，并且根据每一个功率单元发回的状态信号调整控制工作指令，整体工作的流程细节，主要提供给发射机11KV的主供工作电源，原理是将高压整流器化整为零，将高末电子管所需的电压由其控制成串联供电，将一块块模块供电电压累叠上去，每个功率模块的控制由音频控制系统调控，当发射机进行工作时，接入的音频信号，由音频控制系统调制成数字信号去控制各个功率模块的开关，这样实际是全部的电子开关均由所带载的音频控制，即间接地将输出电压上叠加了音频调制电压。用PSM形式直流供电，其EMI比PDM小，输出频谱更有规律，效率高，尤其在轻负载下，同时PSM瞬间响应速度比PDM更快，干扰抑制能力更强。可是，PSM的输出波纹较大，但这可以通过优化措施来抑制，因此PSM模式的直流供电是一种良好的调制方式。

3 PSM调制器的故障与分析

3.1 故障实例1

故障现象：试机中，粗调进入细调后，前级调谐，功率表不起，高末阳压小，阳流无，末级帘栅表头打到头。按升/降功率，电压不能正常升高或降低。

3.1.1 故障查找

功率表不起，末级阳压很小，帘栅打表头，升/降功率无用，分析应是功率模块开通少引起的阳压问题，到机旁观察，发现48功率模块正常工作灯大部分不亮。对音频调制一路进行排查，一一更换控制电路，发现更换完环形调制器后，故障排除。

3.1.2 原因分析

环形调制器的作用是将收到的A/D转换器送来的要求合上的开工数和本单元合上的开关数相比较，将功率开关的数字电平转换成使功率模块合或断的指令信号，同时对48功率模块循环使用，有效地延长模块的寿命。

当需要增加接通一个单元时，接通断开时间最长的一位，当需要断开一个单元时，断开接通时间最长的一位，如果接通的单元数目保持不变，则按三角波频率（60HZ）断开一位最先接通的，接通一位最先断开的，依此规律循环往复。

3.1.3 解决方法

更换环形调制器后，再观察整机的运行过程，恢复正常。

3.2 故障实例2

故障现象：试机中，一解除高压，整机高末帘栅流过大，高末阳压无。

3.2.1 故障查找

对音频PSM通路进行排查，一一对应更换，更换完A7环形调制器后，整机恢复正常。

3.2.2 原因分析

对A7板进行维修（如图2）：（1）测量各个供电电压±5V，±12V均正常；（2）测量脉冲信号，正常输入；（3）判别电路出错，芯片N3无法正常输出判别开关信号，每个开关信号对于0.1V，最大值为5V，即对应的48开关均合上，发现该输出电压已经超过正常值。导致模块开关控制无法正常运行，11KV的供电阳压全无，所以高末帘栅过荷。

原理：判别电路，由误差放大器N3（LM318）组成了判别电路，N3的2脚接入实际开关输出汇总信号，3脚是来自A/D转换板的比较信号，一旦3脚大于2脚，N3输出正电压，反之负电压，当两者相等则输出0，电压比较器N1是开关合的判别电路，电压比较器N2是开关拉信号的判别电路。

3.2.3 解决方法

更换误差放大器芯片LM318，重新加电试机，恢复正常。

3.3 故障实例3

故障现象：试机中，调谐正常后，加音频试机，忽然整机掉高压，恢复后，末级阳流、阳压为零，到机旁观察，发现48功率模块正常输出灯不亮，输入灯正常。

3.3.1 故障查找

输入灯正常，说明前端的48模块供电电压正常，应是PSM调谐信号没输入进48模块中。

落高压，拉掉PSM开关，检查各个控制面板，均为正常。怀疑为接触问题，对机后各路PSM通路插板进行重新拔插，重加恢复正常。

3.3.2 原因分析

音频通路信号经功率控制单元控制后变为幅值受控的“音频+直流”，然后在快速模数转换器中进行等间隔量化，再进行环形调制，可得每一功率单元的控制电信号，最后光电转换后为光控制信号，经光纤送到对应功率开关单元处。

3.3.3 解决方法

该故障陆续出过几次后，更换PSM整个插槽，彻底解决接触问题。

3.4 故障实例4

故障现象：倒频中，调谐均正常后，一加音频，高末阳压变零，高末帘栅流打表头。

3.4.1 故障查找

现象原因应为模块未能正常工作，机后观察，48功率模块一加音频就全部封锁，观察机前面板，发现A5功率控制板的第3个灯灭→亮（加音频后），未能正常工作，该灯为PSM过流信号灯，观察整个阳压阳流均为正常，判定A5板自身问题。

3.4.2 原因分析

A5的显示灯：1灯该输入点在发射机上没有使用，实际电路被短路；2灯驻波比过大保护，当发射机出现驻波比过大时，从电控的保护单元输入低电平信号进行保护，正常未高电平信号；3灯PSM过流，当调制器出现过流时，从输入输出板（1A8A11）输入高电平信号进行保护（亮），正常时为低电平信号（灭）； 4灯粗调完成，发射机进行粗调时，通过此点对PSM部分进行封锁，封锁时，从自动调谐套箱送来低电平信号（亮），不封锁时送入高电平信号（灭）；5灯没有应用，实际为短路；6灯工作指令，该信号为调制器工作运行信号，输出高电平，封锁PSM，输出低电平。

3.4.3 解决方法

更换功率控制板A5，对发射机试机，一切恢复正常。

3.5 故障實例5

故障现象：试机中，调谐均正常后，一加音频，高末阳流阳压打满表头，高末帘栅流变低到0.2A，功率不到20KW，外部监测有载无调。音频不加，状态又恢复正常。

3.5.1 故障查找

调谐完成后，加音频，故障方出，说明出在加音频这一块上，调制各板均有可能出现同类现象，只能依次更换板块，发现更换完A5板后，故障解除。

3.5.2 原因分析

A5功率控制板，有升降功率的控制，均要求调谐完成后才能工作，发射机状态阳压急剧升高，和升功率有关，当D6C的9脚在调谐完成后，有升功率信号，输入高电平使E8导通，输出低电平信号，此低电平信号一路使D5B输出高电平至D6D的12脚开通秒脉冲信号，同时使V12导通使D5A的1、2脚接地，D5A的3脚输出高电平经D6A、D5C、D6C后输出低电平选中D10调谐功率电子电位器。该信号出现故障，导致电位器一直处于升功率的指令状态。

3.5.3 解决方法

更换功率控制板A5后正常，对整机进行加电测试，一切恢复正常。

4 结语

本文介绍了TBH522短波发射机的PSM调制器在运行过程中碰到的一些常见故障，以及对这些故障的分析、处理，从中结合了发射机的运行原理，同样的故障器件，却是不同的故障现象，对日常维护TBH-522短波发射机的值班检修人员有很好的学习和参考价值。

参考文献

[1]黄晓兵 THB-522型150KW短波发射机维护手册[A].北京：中国书籍出版社，2011，380-383.

[2]TBH-522短波发射机说明书[A].北京：北京广播器材厂出版，2001.

[3]TBH-522型短波发射机自动控制技术说明书[A].北京：福昊达科技开发有限公司出版，2006.

[4]邱永华.三种控制系统的设计[J].数字技术与应用，2012，01，P15-17.