关于SW-50D型短波广播发射机新技术的解析

王炜 张国威

1.2.内蒙古自治区广播电视传输发射中心839台 内蒙古 呼和浩特市 010030

SW-50系列50kW PSM短波广播发射机在国内外服役设备50余台套，几乎全国50kW短波广播发射机均为该系列机型，稳定可靠，并出口多个国家，目前我台有8台SW-50B型短波广播发射机面向全区发射广播信号。SW-50D型短波广播发射机是按照广电总局09年对短波广播机新指标标准，改进研发的新型50kW短波调幅广播发射机，SW-50D型短波广播发射机相较于前代机型，有了许多重大改变，在性能技术指标，易用性，智能化方面都有了很大提升，本文就SW-50D型短波广播发射机发生的重大改进进行论述。

1 射频放大系统

射频放大系统是短波广播发射机的重要组成部分之一。它的主要用途和功能：一是产生广播发射机工作所需的载波信号（频率范围3.2~26.1MHz）并进行功率放大；二是对载波信号进行音频幅度调制并向天线或等效负载输出载波功率为50kW的调幅波信号。

SW-50D型短波广播发射机的射频放大系统由频综、300W全固态宽带放大器组件、栅地电路推动级和耦合腔高末级功放构成三级放大链。输出耦合采用T网络。射频输出端装有超高频滤波器、定向耦合器，经平衡转换器由75Ω不平衡转为300Ω平衡接到馈线上。如图1所示。

1.1 频率综合器

SW-50D型短波广播发射机使用的BCS50-Ⅱ频率综合器使用了全新的触摸液晶屏幕作为人机交互界面，使用更加方便智能，可以通过工控机对频率综合器进行遥控。谐波输出不大 于-40dBm，杂 散 优 于-80dBc，相位噪声优于-110dBc/Hz@1kHz，MTBF不 小 于20000小时，大大的提升了频率综合器的性能。如图2所示。

图2 BCS50-Ⅱ频率综合器

1.2 高频推动级（IPA）

SW-50D型短波广播发射机对高频推动级进行了重新设计，推动级使用4CX3000A陶瓷四极管，工作在AB类，采用栅地电路形式，屏极调谐回路电感采用盘香型电感。前代机型上的Π网络调谐方式，粗调电感由簧片触点短接实现不同频率的调谐，容易出现接触不良发生打火现象，造成停机。SW-50D型短波广播发射机调谐回路电感采用盘香型电感，接触可靠性大幅提高，降低了高频推动级调谐部分的故障率，提高了整机高频系统的稳定性。如图3所示。

图3 高频推动级

1.3 高末级功率放大器

高末级采用100kW级超蒸发冷却金属陶瓷四极管，灯丝电源采用交流稳压调压器，灯丝电压的启动升压时间和电压爬升曲线可以任意设定，有效延长了发射管的使用寿命。末级输出网络采用耦合腔体做电感的Π型网络。短路板做换频粗调并能有效地消除射频反射。短路板移动时，用气动克服弹簧力量，使接点打开，通过短路板底部轴承及导轨实现无磨损电感调节。如图4所示。

图4 气动无损触点滑动腔体结构

相对比前代机型的双Π槽路，其主要特点如下：

（1）全腔内壁均采用紫铜板，整体附着导电氧化膜，提高了高频电气性能；

（2）采用大直径汽缸，最大程度减小汽缸数量，从而提高了系统整体的可靠性；

（3）采用密集压片弹簧触点方式，可靠性大大增加；

（4）轻便型可伸缩导气管，简单轻便拉力小，便于安装和维护；

（5）无齿轮、齿条传动机构，采用两根刚性滑轨，三面轴承做支点，腔体短路板移动轻便、快速、准确；

1.4 T网络

本机选用90°T网络，接在腔体组成的Π网络之后，作为负载匹配电路。当负载驻波比变化时，可通过90°T网络调整，给Π网络提供一个稳定的75Ω负载。如图5所示。

图5 T网络

2 大功率短波发射机数字PSM调制器

新的大功率短波发射机数字PSM调制器可以改善发射机系统的杂音、频响和失真三大指标。全程数字化处理，使得原PSM发射机杂音指标轻松达到58dB的水平，甚至更高，其采用关键技术如下：

（1）使用“信号过采样”技术将量化噪声信号分布到更宽的频谱范围内，从而降低带内噪声功率谱密度；“噪声整形”技术将量化噪声调制到带外高频端。通过这两项技术的结合有效提高“粗糙”量化器的带内信噪比。

（2）阶梯放大的过程中，通过功率模块采取循环导通的策略，降低IGBT的开关速度来降低模块在开关跳变过程中的热损耗；同时保证了各个功率模块的负载平衡，延长模块的平均使用寿命。

（3）利用数字信号处理的方法，通过对发射音频系统进行合理的输出补偿措施，来改善发射机整机的三大电声指标。

（4）功率模块输出电压误差较大，在循环导通的过程中形成开关噪声，并落在音频范围内，形成相对较强杂音电平，称之为循环噪声。为了克服这一问题，设计了高精度数字化功率模块和控制板。

新的大功率短波发射机数字PSM调制器改变了原来的操作方式，采用了更友好的人机交互界面，配合触摸屏的操作方式，显示信息更加简明，操作更加方便。如图6所示。

图6 大功率短波发射机数字PSM调制器

3 发射机监控系统

SW-50D型短波广播发射机实现了将微机直接引入发射机中，用以对发射机进行自动控制和实时监测。

发射机的控制系统包括微机监控系统、自动调谐和自动匹配系统及音频控制系统。如图7所示。

图7 监控系统

发射机的监控系统具有以下功能和特点：

（1）监控系统由一台工业控制计算机和一单片机直接控制，完成发射机的自动程序控制、频率自动调谐、自动增益控制、故障诊断和状态显示。人机交互界面呈现信息丰富直观。

（2）控制方式有：自检、手动、自动和遥控四种方式。通过RS422遥控接口可与计算机监控中心连通，以便实现发射台播出系统的自动化管理。

（3）计算机管理系统设有三个功能模块：显示模块、控制模块、软件模块。

显示模块：共有35条菜单，包括调谐位置及过程、模拟量显示、闭锁状态、各级的控制状态、故障、信号状态及主要仪表指示值和各种设置参数的显示；

控制模块：共有37条指令，通过计算机键盘实现对发射机的操作控制。有自检、手动、自动、遥控四种控制方式可自行选择，包括开关机、换频率、粗细调谐、浮动载波等操作功能；

软件模块：利用强大的软件支持，对发射机的参数可以进行灵活设置和修改，并对实测数据和状态信息进行分析和管理。

（4）自动调谐装置采用伺服放大器和五相步进电机，步进 精度 为0.72度，在3.9~26.1MHz频率范围内可任意储存调谐数据，对于每个频率均有一组马达位置存储在计算机中。在调谐过程中能同时显示设定和调谐的曲线和调谐部件状态位置。细调谐通过鉴相器和计算机实现，调谐时间全过程小于45秒，典型调谐时间20秒。

（5）有完善的故障保护和故障记忆功能。当出现故障时，控制组合直接显示故障点，提升了操作人员分析、处理故障的速度。

4 总结

SW-50D型短波广播发射机使用了许多新技术，是按照广电总局09年对短波广播机新指标标准设计的发射机，该发射机的许多新设计理念既提高了整机指标和稳定性，还为以后的远程监控，无人值守等功能的升级改造留有充分的硬件接口以方便实施。