全固态中波发射机驻波比故障原理及调机应用

蔡德光

（广东省广播电视技术中心八〇八台，广东 广州 510000）

0 引 言

DAM10kW 中波发射机有相对完善的取样与监测功能，其中天线驻波比（VSWR）和网络驻波比的监测是发射机射频系统的重要组成部分。出现雷雨天气，远处的闪电冲击引起瞬时变化信号或其他信号变化时，元器件故障引起负载阻抗变化时，反射波（驻波）会回传到发射机，引起驻波比故障，导致短暂的发射机关功放和降功率[2]。因此，为了能够使中波广播发射机的能力得到更好的发挥，使其运行状态更加高效与稳定，本文详细介绍天线驻波比以及网络驻波比故障的取样流程和故障判断方法，简单讲解该部分实际调机过程中的经验及处理方法。

1 驻波比故障信号的取样过程

DAM10kW 发射机的输出取样板和输出监测板共同完成本机的射频电流以及射频电压的取样，电路如图1 所示。射频输出取样板A-26（图1 中上半部分）位于机箱左侧网络柜中、上层之间，在电气上它位于输出网络中带通滤波器与T 型网络之间，即50 Ω+j0 点处，用于射频电流取样和电压取样，送到输出监测板。输出监测板A-27（图1 中下半部分）位于发射机中门前左上侧，将输出取样板送来的射频电压取样信号和射频电流取样信号送入相关的“天线电压驻波比相位检波器”和“带通滤波器电压驻波比检波器”进行检测，是发射机能以高性能指标、高可靠性运行的重要保证。

图1 输出取样板及输出监测板流程图

输出取样板A-26 提供天线驻波比和网络驻波比的取样功能。天线电压驻波比取样电路的电压取样主要由电容C3，C4 等组成，其取样电压值设为U电压，该电压经过取样电路送至输出监测板中T2 变压器线圈的一端。天线电压驻波比取样电路的电流取样电路由A-26 输出取样板上的变流器T1，R1，R2 等电路组成，其取样电流I电流取样经T1次级流过R1，R2 后变为取样电压，设为U电流。该电压送至输出监测板中T2 变压器线圈的另一端。

通过计算与测量，取样电压U电压约为10 V，通过调整输出监测板上的可变电容C15（即调整S11）可改变U电压的大小。当发射机处于满功率（10 kW）输出时，T 型网络阻抗为50 ＋j0 Ω 时，T1 次级电流I电流取样流过电阻R1 和R2 得到的电压U电流和U电压相等，数值上大约为10 V[3]。即U电流=U电压，变压器初级两端的相位、幅度都是相等的情况下，这个时候没有电流流过变压器T2 初级，次级将不会产生感应电压，也就不会出现故障。

L5，L10，C13，C14，C51 等元器件谐振于工作频率。为了减少取样电压电路和取样电流电路之间的干扰和影响，这里能够提供一个高阻抗电路。另外，相位幅度调节器由可变电感L4 和C9，C10，C11，C12 等元器件组成，电压幅度调整器由一组可变电容C15 组成。这样一来，经过在调机的时候对L4，C9，C10，C11，C12，C15 等元器件的调整，可以使T2 初级两端无电流经过。T2 次级是一个全波整流电路，由整流二极管VD7，VD8 等元器件组成，在变压器T2 初级线圈没有出现电压相位及幅度改变时，初级不产生电压差，则次级输出同样为零。当天馈线阻抗不匹配时，负载阻抗变化，在这里具体体现为U电压和U电流不相等，反射波（驻波）会回传到发射机，T2 初级出现电压差，将会有电流经过，T2 次级的全波整流电路有直流电压输出，输出的电压将送到后续电路导致驻波比故障。这将影响发射机正常工作，同时可能引起驻波比故障导致短暂的关功放和降功率。

网络驻波比监测取样电路的相关原理与也是类似的。这里不做过多介绍。

2 驻波比故障信号的产生和原理分析

天线电压驻波比监测电路的核心是输出监测板上的差分比较器N1。N1 的3 脚为门限电压，一般调机时设定为2.3 V 左右（具体每部发射机可能不同）。调节可变电阻R15 可以改变该电压。上文中提到的T2 次级全波整流电路中产生的直流电压送到N1 的2 脚。机器正常运行时，无电流流过变压器T2，则N1 的2 脚得到一个低电平信号，低于N1 中3 脚的门限电压。这样一来，N1 的7 脚产生一个高电平，这个高电平同时送到单稳态触发器N3A 的1 脚和与门电路N2 的9 脚。当与门电路的两个输入端均为正常（带通滤波器驻波比也正常）时，输出一个正常的高电平，N2 的8 脚通过X3-2 输出到调制编码板A36 的X18-7，调制编码板正常工作，不产生关功放信号。当天馈线阻抗不匹配，负载阻抗变化时，N1 的2 脚为一个高电平，高于N13 脚的门限电压。这样一来，N1 的7 脚产生一个低电平，这个低电平同时送到单稳态触发器N3A 的1 脚和与门电路N2 的9 脚，当与门电路的其中一端输入为低电平（非正常）时，将输出一个非正常的低电平，通过N2 的8 脚送往调制编码板A36 的X18-7，引起调制编码板产生关功放信号，发射机出现一个短暂的关功放现象。当该故障连续不断地存在，时间超过1 s，单稳态电路N3A 的4脚反相端输出一个低电平信号，通过X2-17 脚送至控制板A38 的X3-17，再通过控制板相应的判断电路，触发天线驻波比故障，产生一个三类故障，触发降功率命令，发射机将一定程度地降低功率。

网络驻波比监测信号由差分比较器N4 及相关电路组成。电路的相关原理与天线电压驻波比监测电路也是基本一致的，通过端口X2-15 送至控制板的X3-15 触发相关故障。其不同之处在于，单稳态电路所使用的N3b 输出的脉冲宽度为19 ms[4]。

3 实际调机应用操作

一般来说，中波发射机的取样与监测功能部分，在机器出厂时都会由厂家人员针对标准阻抗的假负载调整至一个标准的状态，再把天线零位、滤波器零位以及反射功率几个指标逐个校正好。但是新机器在接入各个不同台站的天馈系统，或者老机器运行超过一定的时间后，天线零位、滤波器零位以及反射功率几个指标会出现一定程度的变化，甚至产生驻波比故障导致无法正常进行播出。因此，使用新安装的发射机以及对老发射机的日常维护中，相关人员都应掌握这几部分的调机技能。

输出监测板中L5，L10，C13，C14，C51 等元器件从原理上并联谐振于工作频率。为了减少取样电压电路和取样电流电路之间的干扰和影响，这里能够提供一个高阻抗电路。根据并联谐振的这个特点，可将输出监测板S2 的开关拨至校准档，X1-1 接地，此时U电流的电压值为零，当U电压的值一定时，在这种情况下T2 次级产生的电流越大，就可以判断U电压一端的电流无法通过该并联谐振网络进行旁路泄放，而全部都送到T2 的初级，证明L5，L10，C13，C14，C51 等元器件的谐振效果越好。这里通过调整拨码开关S8 改变L5，L10，C13，C14，C51 的值，使得流过T2 的电流尽可能小，经过整流，N1 的2 脚得到一个5 V 左右的电平（5 V 是一个参考值，具体到每一部发射机可能会不一样）。再把S2 开关拨至正常档，调整拨码开关S4，S11 以及电感L4，改变C9，C10，C11，C12，C15，L4 的值，使得在满功率输出下，T2 次级输出尽可能小[5]，使得N1 的2 脚得到一个0.2～0.3 V的电平。由于在实际调机过程中，较难将射频电流取样和射频电压取样得到的两个波形调节至完全相等，因此这里一般只要求两个波形基本上相同。

网络驻波比相关电路的校准调节方法原理也基本相同。输出监测板上的C27，C28，C52，L7，L11 等元器件并联谐振于工作频率，当S2 处于校准状态下，T3 次级产生的电流越大，证明C27，C28，C52，L7，L11 等元器件的谐振效果越好。当S2 开关拨至正常档时，调整拨码开关S6，S10 等，改变C29，C50，C53，C54、L12，L13，L14，L15 的值，使得在满功率输出下，T3 流过的电流尽可能小，使得N4-2 脚得到一个较小的电压。

调整过后，可认为此时发射机处于一个标准的状态。再把天线零位、滤波器零位以及反射功率几个指标逐个进行校正（一般将该状态下各指标数值校到零，表示该状态为发射机的最佳状态），这样即完成了这部分的调机操作。

4 结 语

为了能够使中波广播发射机的能力得到更好的发挥，使其运行状态更加高效与稳定，运维人员需要全面了解发射机驻波比监测信号的取样、产生及输出原理，并掌握调机的一般方法，这样才有能力调校、掌握发射机的工作状态，做好安全播出工作。