中波M2W发射机载波报警器工作原理及其应用

李志强

（作者单位：天津广播电视台无线发射部）

1 载波报警器的工作原理

1.1 设计思路

当发射机正常工作时，LED报警指示灯点亮，表示发射机有载波输出。

当发射机无载波输出时，LED报警指示灯熄灭，同时报警喇叭发出报警声，约25 s后报警声自动停止。

当发射机掉载波后又自动恢复载波输出，LED指示灯先灭后再次点亮，而报警声则延时25 s后停止。

1.2 载波报警器的工作原理

图1 载波报警器原理图

图1中虚线内的电路是载波射频检测电路；虚线左侧是载波中断报警电路；虚线右侧是报警声音延时电路。下面对电路重要结构设计原理进行介绍。

射频检测：关键元件是射频检测模块，此模块利用5 V电压供电，将其置于滤波网络机箱顶部。当有载波时，输出高电平，无载波时，输出低电平。因此，检测正常时电路中继电器J1加电，常开触点J1-1导通，使LED报警灯工作。

无载波报警：主要由RS触发器构成，RS触发器选用4011芯片，该芯片为四组两输入与非门CMOS芯片。在实际电路中1端口为置位端，6端口为复位端。

RS触发器由双与非门G1和G2组成，其逻辑图如图2所示。图2中，Q与为芯片最终输出，二者电平互反。当Q=1 时，=0；反之当Q=0 时，=1，所以称之为双稳态触发器。端为基准，当=1时芯片处于高电平，输出置位；=0时芯片处于低电平，功能为复位。D信号从芯片端输入。

图2 RS逻辑图

基本RS触发器的逻辑功能如下。

当=1时，维持初始电平值，若Q=0，则G2与非门=1，G1双输入为1，Q=0，保持初始值。同理Q=1时，状态也不变。

当=1，=0，G1输 出Q=1，G2双输入为1，=0，整体输出为1，此时芯片置位。

当=0，=1，G2存在一路高电平输入，=1，反馈至G1双输入为1，Q=0，此时，芯片进行复位功能。

=0 时，=1，无法稳定输出。

在电路设计中，利用其中1A、1B、1Y和2A、2B、2Y两组与非门进行输入输出互锁实现功能，在电路中第一组与非门输出与第二组输入连接，第二组输出与第一组输入连接。当电路检测有载波蜂鸣器不报警，当电路加电时，由于电解电容C2开始充电的瞬间正极电势低，使触发器复位端（6端口）为低电平，同时，常闭点J1-2断开，使置位端（1端口）为高电平，触发器输出（3端口）为低电平，在有载波时为低电平不导通后级三极管Q1，蜂鸣器回路为断路，无报警音，只要有一个输入端为低电平则输出一定为高电平。因此，4端口输出高电平与2端口连接，相当于第二组输出反馈给第一组输入。而通过与非门逻辑也可以判断出两输入（1端口和2端口）同时均为高电平时，输出（3端口）一定是低电平。以此逻辑通过两组与非门进行互锁，保证输出稳定低电平，避免受到恶劣场强干扰导致逻辑混乱。当载波丢失时，电磁波检测模块输出低电平，三极管Q2处于截止区，继电器J1供电回路不导通，J1-1不再吸合，LED报警灯熄灭。同时，J1-2吸合，C1电容放电使电容两端电位差一致，将触发器置位端（1端口）变为低电平，输出（3端口）为高电平，使报警喇叭发出报警声。与此同时，3端口与5端口连接，同理形成输出为高电平的互锁状态。

报警声延时电路：当报警喇叭开始报警时，由于RS触发器处于互锁状态，如果不进行复位，报警声会持续不断发出声响，设计延时电路，选用C005系列延时芯片。

此延时芯片为5 V供电，而4011芯片为12 V供电。为解决双电压问题，采用7805降压元器件，该元件可将12 V电压转换为5 V输出。芯片延时时间利用外接电阻阻值进行调整，时间从2s至1000 h可调。可选择触发定时和触发端接地上电定时。四个管脚分别为供电正极和地以及触发和输出端。为减弱环境中的电磁干扰，避免误触发，我们将触发端与地短接。通过设置电阻不同阻值来确定芯片延时时间，其中，P1和P2短路可以增加延时倍数。根据芯片延时时间参数表图，我们选取合适的延时时间进行触发复位RS触发器。P1与P2不连接时参数表图如表2所示。

表2 芯片延时参数表

从表2中可以看出，当电阻选取75 kΩ时，在4.5 V电压可以达到25 s左右延时。因此,选取两个150 kΩ并联接入芯片左侧两个圆焊盘之间。当载波正常时，延时芯片输出低电平。当载波丢失后，三极管Q1集电极触发芯片，复位延时电路加电开始工作，25 s后输出高电平，驱动三极管Q3导通，继电器J2工作，J2-1吸合，使RS触发器复位，4011芯片3端口输出低电平，报警声停止，并使延时电路的供电中断，等候下一次触发。

1.3 关键元件选择达到应用中的效果

1.3.1 传感器的选择

在进行多次试验论证后，最终确定利用电磁波检测传感器对载波有或无进行判断。该器件是利用磁敏电阻在外磁场作用时电阻率的变化按一定规律将磁场信息转换成电信号进行输出的装置。通过调整电位器，增加或降低该器件的灵敏度，保证该器件只检测当前频点而不会受到其他频点场强的影响，满足克服机房复杂电磁环境的需求。通过实验测试，当发射机功率趋近于1 kW时，依然可以通过调整磁敏阻值使得检测传感器正常工作。同时，其测量范围在50 Hz～100 MHz，覆盖中波广播全频段，符合中波频率检测要求。

1.3.2 指示灯选择

经过多次实验对比，选择车载爆闪灯作为指示灯使用。高亮度LED发光管使得在阳光直射时仍然可以确保值班员清楚的根据指示灯作为判断依据。

1.3.3 蜂鸣器选择

由于设备机房与值班监控室由玻璃墙阻隔，报警声过小值班员无法听到。经过研究和实践发现，人的耳朵可承受的分贝为120 dB左右，95 dB的蜂鸣声可以穿透发射机自身噪音以及隔音玻璃阻挡。因此，选择一种高分贝报警器才能满足特殊环境的需求，分贝数控制在95～110 dB。通过实验比较，最终确定利用BJ-1系列蜂鸣器作为报警提示音。

3 载波报警器在中波监视系统的具体应用

3.1 雷电干扰造成的发射机功率反射保护报警

雷电造成天线参数发生变化，天调网络阻抗和驻波比变化，导致发射机出现反射功率，M2W发射机瞬间保护关机，载波报警器报警，值班员做出应急操作，多次雷电造成的发射机连续反射，会使发射机降功率，直至自动关机，值班员根据载波报警器的报警次数，观察输出功率指数，必要时手动提升功率，确保发射机有功率输出。

3.2 外电闪落造成的发射机自动关机报警

电源供电系统受外界电网影响因素很大，电网受天气因素、施工因素影响会出现电压波动、电源闪断以及电路切换现象，当出现以上现象时发射机会保护关机，载波报警器报警，值班员需要及时手动开启发射机或倒用备机播出。

3.3 发射机自身故障造成的自动关机报警

发射机本身发生故障，比如，功放合成器故障，控制管理板卡故障，内部联锁保护失锁，整流电源故障等，发射机会保护关机，载波报警器报警，值班员按照应急预案操作，倒用备机播出。

3.4 天线原因造成的参数变化而保护关机报警

天线参数发生变化的因素很多，除雷电天气以外，带电云团、沙尘暴、大风天气会使天线拉线间隙打火放电，致使天线参数变化，发射机出现反射功率保护关机，载波报警器报警，值班员会按照应急预案实施操作。

3.5 天调网络参数变化造成保护关机的报警

天调网络元器件故障造成的阻抗发生变化，驻波比过大，比如，电容耐压不够或击穿烧毁，电感线圈铜管口径过小，电流大发热量过大，电感量发生变化等，发射机出现反射功率保护关机，载波报警器报警，值班员根据报警信息结合其他因素分析判断，做出应急处理。

4 结语

由于设备机房与值班监控室距离、玻璃墙因素，在未按装载波报警器的年代，值班员无法及时准确得知发射机的掉载波信息，对安全播出有很大威胁，自从有了载波报警器，值班员能够及时发现发射机掉载波现象，再根据报警信息及其他因素进行综合分析判断，做出应急处理，安全播出得到有效保证。