发射机功率报警的设计

杨根林

青海省广播电视局566台 青海省 西宁市 810003

引 言

随着广播事业的发展，机房设备逐渐增多，对值班人员提出了更高的要求。尤其是部分台站的中短波设备达到20台以上，当发射机运行出现问题，很难及时发现。当发射机因意外情况降低功率运行或增高功率运行时，现有的监测方式不能实时报警，存在一定的监测盲区。

1 功率检测报警的整体设计

功率检测报警的处理流程，如图1所示：

图1 功率检测报警流程

使用发射机现有的已调波检测接口X5（位于输出监测板），将已调制的载波信号送至整流滤波电路。检波后的电压被送至电压调节部分，对发射机运行功率的直流电压进行补偿稳定。稳定后的电压送至比较电路进行功率电压比对，只要采样的电压不在预置的电压范围内，比较器输出高电平驱动报警电路进行报警。

2 主要电路设计

2.1 功率采样

在发射机输出监测板上，X7接口输出已调波监测取样信号。这个信号一般作为调幅度监测使用，只需在X7接口上安装一个BNC转接头，可以将已调波监测取样信号并行转出，该BNC转接头，如图2所示。

图2 BNC转接头

安装转接头后，其两路输出一路仍接至调幅度监测设备，另一路使用射频线接至功率检测电路。

2.2 全波整流

全波整流电路设计如图3所示。

图3 全波整流电路

全波整流电路前级使用高频互感器T1和检波二极管V1、V2构成检波电路，将功率采样电路送来的已调波取样信号，经全波整流后转换为直流信号。R1和C1起缓冲电压作用，使转换后的直流信号电压更加平稳，同时R1还有隔离前后级的作用。通过全波整流后的信号，送至电压调节电路进行功率的补偿稳定。

2.3 电压调节

电压调节电路，如图4所示。

图4 电压调节电路

电压调节电路主要由两级运放组成，第一级运放作为放大器将直流电压进行放大，第二级运放作为电压跟随器，通过负反馈连接产生了电压的补偿效果。因为将跟随器的输出电压返回至跟随器的反相输入端，会使其输出的电压降低。让跟随器输出电压稳定在等于同相输入端电压的值上。通过这种方式调整出的直流电压较为稳定，可以提高功率报警的准确度，如果没有电压调节电路，功率取样的直流电压波动较大，只能调高报警阈值的范围，降低了功率报警的精度。

2.4 阈值比对及报警驱动

阈值比对部分由两个LM339比较器组成，U1作为高功率门限比较器，U2作为低功率门限比较器。以10kW中波发射机为例，将发射机功率升至10kW，测量U1同相端处电压为4.77V，则可以调节R1使U1反相端基准电压为4.90V，当发射机运行功率高于10kW时，取样电压高于基准电压时，U1输出高电平信号，驱动报警电路。将发射机功率调节至9kW，测量U2反相端处电压为4.25V，调节R2使U2同相端电压为4.10V，当取样电压低于基准电压时，U2输出高电平信号，驱动报警电路。同理，当发射机出现意外情况关机时，送至U2的取样电压也会低于基准电压，也就起到了发射机关机报警的作用。手动按键SW1作为比较器U1自检按钮，当按下SW1会将一个超过U1门限电压的直流电送至U1同相端，使U1输出一个高电平信号激活报警装置。手动按键SW2作为比较器U2自检按钮，当按下SW2会将送至U2反相端的直流电压接地，使U2输出一个高电平信号激活报警装置。

3 针对短波发射机的检波电路及电压调节电路改进

中波发射机使用的全波整流安装较为繁琐，针对短波机的工作方式，检波电路可以借鉴其内部的功率采样电路，安装简单易维护，还能节省安装空间。原有的电压调节电路是针对中波发射机工作频率固定这个工作情况设计的，短波机工作频率不固定，且频段宽，单一的电压调节方式在短波机工作精度不好，误差较大，容易出现误报警等情况。

3.1 检波电路的改进

短波发射机的取样信号送至由V1和C1构成的检波电路，转换为直流信号，R1和C2起缓冲电压的作用，使检波后的直流信号电压更加平稳，同时R1还可以作为检波电路和电压调节电路之间的隔离电阻。通过检波后的取样信号，被送至电压调节电路进行处理，使功率取样更加准确。针对短波发射机的检波电路，如图6所示。

图5 阈值比对及报警驱动电路

图6 针对短波发射机的检波电路

3.2 电压调节电路改进

短波频段宽，频点较多。短波发射机采用分段处理的方法，可将输出信号在全频带进行谐波滤波，将短波频率分为了六个频段，解决了短波发射机宽频带的特点。分段控制信号由激励器输出，控制短波发射机的滤波器进行谐波滤波。分段的方式缩小了调节带宽，每一段内的带宽小，分布参数导致的差别不大，每一段内输出功率的一致性与平坦性得到了提升。

借鉴这个设计，我们将功率电压调节电路也设计成六段，各段单独进行设置。每段覆盖的短波带宽与发射机的滤波器小段的带宽一致，同时用短波发射机的激励器分段控制型号的辅助接点来进行切换控制。改进后的原理，如图7所示。

图7 针对短波发射机的电压调节原理图

针对短波发射机将电压调节设置为六段后，只需要在各段的中间频率输出额定的发射功率，调节对应的电位器，直至所有频段的电压调节部分输出的电压值相等，再次设定高功率门限值和低功率门限值。通过这种方式，短波机的预警灵敏度有了较大提高，具体提升如表1所示。

表1 电压调节改进前后对比表

在短波工作频带内，从低到高，通过数据可以看出分段电压调节效果较好，基本稳定在3.2V左右，这样就为阈值比对提供了有效参考，也证明了该改进的可行性。

4 调试过程

针对短波频带宽这一特点，一定要多找频点，多次测量，找到每个频段内，取样电压相对平稳的频点，减小因为频率偏移造成的取样误差。

在这套报警系统安装完成的两个月内，运行正常，随着使用时间的增加，部分报警器开始频繁出现误报警的情况。通过检测发现电路部分均正常，测量取样电压和门限电压发现与最开始安装时的电压有出入，电压变化较大。分析可能是因为发射机在日常的运行过程中产生的振动电压调节部分和阈值比对部分的可调电位器调节螺丝转动，从而导致取样电压及门限电压失准。重新调节后，使用热熔枪对电位器的调节螺丝进行点胶处理后，避免了该类情况的发生。

总 结

报警装置使用半年以来，减轻了台站值机人员的工作负担，有效的保证了播出质量，使用效果良好。但因为台站设备的局限性，不能在更多类型的设备上进行安装使用。