为大功率短波发射机自动化稳定的改造措施

刘洋

摘要：无线局研制的SW-TUC短波发射机通用控制系统的投入使用是为了实现大功率广播发射台的有人留守无人值班的模式，自动化系统在大功率高频工作环境中的精确性和稳定性至关重要，为此进行了一系列的如地线、屏蔽、取样上等的改造，通过改造，实际运行达到了预期效果。

关键词：控制系统；地线；屏蔽；取样；铝壳电阻

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）10-0219-02

在广播发射台，随着科技的发展，自动化程度越来越高，满足发射机的高可靠性上升为最高要求。随着电磁环境的污染，功率越来越高，频率也越来越高，随之而来的自身干扰问题也越来越困扰着自动化问题，而发射机的自动化是大势所趋，自动化系统采用了工业控制计算机来进行控制，具有抗干扰能力强，故障率低得特点。由于无线局研制的SW-TUC短波发射机通用控制系统主要用于发射功率大于等于100KW的各类型短波发射机。但在实际使用中，出现了理论上不应出现的一些问题，如调谐失败，调谐不到位甚至出现了不倒频等一系列问题。为了解决自动化的这些问题，因地制宜的采取了一些措施，达到了稳定的效果。

1 机房地线的改造

首先机房可能由于年久地线接地已腐蚀或由于水位下降，接地效果不好，重新按标准做了专用地极，在选取地线坑时，在机房两侧对称的地方，尽量避开交流电缆，避雷地极，同时做到和其他工作电源线相互交叉成直角用以防止电力线的电磁干扰，坑的标准为2.5M×1.5M×2M，地极采用铜板，电极处分多层投放碱土，工业盐和木炭，使电极处有充分的吸水量，以减小接地电阻，地线坑上方稍有洼度，接地极和引出线的连接部采取了必要的刷防锈漆来防锈蚀的措施。连续的多天浇水，使土壤保持潮湿。在完成工作后经本台电力部门检测接地电阻达2Ω左右，已优于要求。三个地线坑呈品字排列，最中间的一个地线电极主要接高周机箱外的馈线系统，矩阵开关，平衡不平衡转换器的接地以消除天线反射过来的高频干扰。两边的地线电极给就近发射机接地。

进机房的地线采用40CM的铜皮贴地面铺设，以前设备机箱和地线的连接采用等间隔，用窄铜皮连接，窄铜皮和地线用焊锡连接固定，机箱和地线之间有小段距离，造成在高频环境中，有电位差存在，会有电流流经接地点。这次为了降低接地线的阻抗，采用了多点接地的方法。把整个机箱底部离地10CM的漆全部打磨掉，抛光，再把贴地面铺设的铜皮地往上折10CM，夹角为90°，和机箱打磨过的部位紧紧贴合，用一条长铜板压实，等距离打眼，在洞眼处攻螺纹，用规格10的螺杆上紧，使铜皮和机箱壁无缝贴合。这就相当于把机箱各点电路的地线就近直接接到了低阻抗的地线上，减小了接地线的引线电感和分布电容。

2 机房控制机柜改造措施

大功率发射机的各种改造是从低周入手，也决定着三大指标的优劣，自动化系统和低周（音频调制通路部分）密不可分。大功率短波发射机由于磁场残波辐射强，干扰特别强，发射机几个单元机箱壁都连通接地，而电子管由于正常工作的需要屏板加有直流高频高电压，而每一极的放大电路的不一样，高频放大器末前级为栅地线路，高末级为阴地线路，帘栅极有直接接地取正电压的，和直接接正电源的，而栅极则统一为负电压，灯丝的电压为大电流交流电压，造成各极工作环路电流大小不一，方向不一错综复杂，如果接地不好，那么就会有大信号磁场，干扰小信号的现象存在。所以在完成总体接地后，开始对各机箱单元的屏蔽接地进行改造。最重要的是对二单元水电机箱的控制柜的接地进行改造，控制柜是整部发射机的大脑心脏，关系到发射机是否能稳定工作，对抗干扰要求是最高的。首先用整块铜皮在机柜内部随框架贴壁包折，四个面上下左右无缝顺形状折包，再用铝板上螺丝把铜皮和机柜固定住，控制系统的小箱，UPS电源，工控机的机壳地就这样直接和铜皮连接，这样就相当于并联型接地，以减小地线之间的交叉干扰，同时此内部屏蔽铜皮上再引一铜皮直接地线铜皮，也就将信号地和屏蔽地分离，信号地也就放在了屏蔽地中，避免了屏蔽层中的电流产生噪声电压成为信号中的噪声，而且可使屏蔽层起到保护屏蔽的作用。

机柜前后门由于要经常开关，存在夹缝，为了有效屏蔽进入屏蔽区的磁场，屏蔽层中的感应电流的分布必须与所要抵消的磁场相适应，而夹缝的存在，必然影响电流的分布，对屏蔽效率的影响也大得多，形成了磁场的泄露。所以就把门的四周的漆打磨掉，在机柜门框上装上软铜绞线，保证门关上后能利用软铜绞线和机柜门有一个严密的连接。这项工作相当于给机柜加了一个屏蔽罩来消除空间电磁干扰。把工控机用的ups电源移入控制机柜，频率合成器也移入控制机柜，本发射机是短波发射机，播音频率是要经常变换的，有的频率的残波辐射由于种种原因可能会滤除不了，而频率合成器为射频系统的第一级，如寄生了其他频率，经一级一级放大，产生寄生高频震荡，会影响发射机的工作状态，造成三大指标下降，其中以信噪比下降最为明显。一次在发射机开一频率时，高末级机箱内产生了振荡，防振荡阻流圈发出了异常过热的味道。而换了邻频此现象消失。再把频率合成器移入装了屏蔽器的控制机柜后，这一现象消失。

3 取样电阻的改进

对取样电阻的改进，在此自动化系统中电流取样采用在电路串联一阻值较小的电阻，电压取样采用并联一阻值较大的电阻的方式取得，5个取样点，高前、偏压、帘栅压、帘栅流有屏压屏流；屏压屏流作为指导，保护和自动调谐用，其余为保护值使用，这就对取样值有很高的要求，在对抗干扰的同时，还需承受电流的急骤变化，以前的取样电阻为碳膜电阻，碳膜电阻有其温漂大等缺点，本着改造尽量节省成本的原则，通过比较，这次使用铝壳电阻替换，铝壳电阻是大功率小体积，精度极高，耐压高，稳定性强，坚固耐用，质量好，外观美，散热好，耐震动，耐气候性，过载能力强的特点，这些特点完全满足机箱内的高温和温度变化，风机转动和接触器的吸合带来的震动等工作环境，其中宽频带放大器电流取样电路：宽频带放大器的输出功率200W，电压28V直流电压，电流14A，电流取样采用5个25W0.5Ω铝壳电阻并取产生约0.15V的电压信号，完全满足控制系统的要求，铝壳电阻的使用，突现了简单统一，一看就知道这是电流取样电路，为以后的维护开启了方便之门。

3.1 铝壳电阻的另外一个运用

自动化系统加电时必须保证-15V比+15V 慢，否则系统内使用的AD转换模块AD7328 将会烧毁。在开始设计时已考虑，为此已在电路板上设计了电路防止-15V先上或-15V先断开，但在实际处于高频环境中，还是会出现-15V先上或-15V先断开，造成AD7328 烧毁，考虑在不改动系统板的基础上，在-15V电源的输出端加限流电阻，经过多次反复试验对比，从碳膜电阻到金属膜电阻，再到铝壳电阻，发现在不断变换频率的高频环境中，由于铝壳电阻的外壳可以很简单的接地，还是铝壳电阻能够稳定的实现意向功能，最后在 -15V 上设置了 2Ω铝壳限流电阻，并和滤波电容组成延时电路，保证 -15V 滞后 +15V 。从而保证电路板的热插拔功能，实现了可以快速处理故障减少停播。

4 其他稳定措施

射频电缆要采用 50 Ω标准射频电缆， 要求 电子管 栅极和屏级取样 栅极和屏级取样 栅极和屏级取样 板到滤波器 、鉴相器 射频电缆 长度要完全一致， 如果 信号 大小 不一致 ，也可以调整 40MH z滤波器到鉴相的电缆长度來达到 平衡信号的目的，所有系统的接线采用双芯屏蔽线。

5 结束语

通过一系列的改造，保证了自动化系统的稳定，经过一段时间的考验，可以说改造是简单有效的，是可以推广运用到用使用自动化系统的大功率短波发射机中的。

参考文献：

[1] 杨士元，电磁屏蔽理论和实践[M].国防工业出版社，2006.