全固态中波广播发射机工作原理及改造分析

徐伟

【摘要】随着我国现代化建设速度的不断加快，各类科学技术手段与设备被应用于广播电视工程中，如全固态中波广播发射机便是其中之一，现如今已逐渐取代了传统的电子管发射机。全固态中波广播发射机功率大、技术先进，具有易于维护、效率高、可靠性高的特点，可以在应用中形成音频信号包络实现全过程幅度调制。本文对全固态中波广播发射机工作原理进行了分析，随后对其物理模块进行了总结，最后针对实际需求提出了具体改造策略，以期能够为相关人员提供参考。

【关键词】全固态；中波广播发射机；工作原理；改造

中图分类号：TN929                     文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2023.11.001

1. 全固态中波广播发射机概述

1.1 全固态中波广播发射机内涵

全固态中波广播发射机基于现阶段的中波技术，对广播信号的发射与传输过程进行控制，在实际应用中的数据传输效率更高，安全性和稳定性方面较传统发射机有着更突出的优势，对于强化广播电视播出有着重要意义。同时，全固态中波广播发射机的应用可以有效降低成本，在其实际使用的过程中采用半导体晶体管进行信号传输，且设备的维护及改进方法更加简便，能够有效契合时代需求。

1.2 全固态中波广播发射机特点

全固态中波广播发射系统组成较为复杂，各模块可以实时采集广播电视发射机的主要参数和技术指标，充分利用计算机系统强大的计算和处理能力，实现对发射机的自动监测、自动控制和自动保护。与以往的人工方式相比，全固态中波广播发射还可以实现功能叠加，例如发射机自动定时收发运行参数自动采集、故障报警、主备机自动倒换等，最终实现节目信号的安全优质播出。

2. 全固态中波广播发射机工作原理

2002年IBOC（in band on channel）数据传输系统诞生，标志着发射机进入了数字化发展阶段，通过数字版权提高中波传输质量，以此实现模拟和数字广播。全固态中波广播发射机主要是由音频、激励系统、射频系统、监控系统、冷却系统构成，其工作原理主要包括以下几个方面。

2.1 音频、激励系统的原理

音频系统是全固态中波广播发射机的重要组成部分，主要工作原理是通过音频处理装置进行编码，随后进行信号转换，最终由该发射机的射频系统调制，完成音频A/D转换，重新编码后各类数据传输更加准确。音频处理器，它主要是实现对音频信号自动增益控制、动态压缩和不失真限幅、频率特性均衡等功能。另外，某些中波广播发射机还配有同步广播激励信号接口和放大电路，并能实现自动切换。当有同步广播激励信号输入时，载波激励信号切换到同步广播激励信号上，可解决各台站之间中波载波频率和音频信号这两方面因素的同步问题。

2.2 射频系统的原理

全固态中波广播发射机，射频系统处于主体部分，在其实际的工作过程中将射频信号进行放大，由带通滤波器进行相应的滤除工作，完成数字信号调制功率合成输出。实际应用中，需要将信号输出阻抗匹配至50Ω，经过一系列的信號合成与处理之后形成特有的载波信号，通过该系统的射频放大器达到放大载波信号的目的，在阻抗值调整到适宜的数值后完成输出。

2.3 监测系统的原理

监测系统的作用在于保障全固态中波广播发射机的安全稳定运行，在实际执行中需要对发射机的运行情况进行监测，全面分析整体运行情况，有效降低发射机的故障出现概率，提高全固态中波广播发射机的效益。通过自动监控系统实现对当前设备的实时监控，对于整个发射系统进行远程自动化操控，一旦出现特殊情况，便可以进行预报与初步处理，为设备的正常运行提基础供保障。

2.4 冷却系统的原理

在全固态中波广播发射机的运行过程中，由于发射机的功率较大，如果长时间处于一种高温状态，设备会产生大量的热能，如超过内部材料的承受极限则会出现损坏，严重影响设备的正常运行。冷却系统则可以结合当前设备的实际运营情况进行调节，通过强迫风冷的冷却模式，将温度降低至标准状态，有效解决全固态中波广播发射机的发热问题，为发射机的正常运行提供保障。

3. 全固态中波广播发射机工作物理模块

随着科学技术的发展，全固态中波广播发射机也在不断完善，其自身的优势较传统发射机更加明显，通过集成化方式拓展更多功能，以此有效减少群众的经济损失，保证其能够满足实际应用的需求，具体包括以下几个方面。

3.1 高低压供电电源模块

中波发射机供电系统主要分为高压部分和低压部分。整机高压部分主要是给功率放大输出提供电源，主要有230V和115V。整机低压部分主要是给各个控制逻辑单元提供电源，主要有30V、60V、22V、8V等，在设计过程中加入自动调节功能，能够保证各子系统对应的功能具有相互独立性，各个控制逻辑单元能够与其他单元契合，如5V、15V等则由整机低压电源经相应的稳压管获得，内部包含了大量的电子元件，不仅能够基于输入电压来控制输出电流，还能够减少发射信号磁场等因素的影响，延长发射机的使用寿命，进一步保证节目播出效果。

3.2 功率放大系统模块

功率放大系统由功率放大板和功率合成母板组成。功率放大板采用场效应管作为驱动元件，多个功率放大板的输出作为功率合成母板输出变压器的初级，合成后的功率经过变压器的次级传送到槽路的带通滤波器，经过带通滤波器与匹配网络完成阻抗变换后，由发射机出口经馈线输出。功率放大板也可配合循环调制编码板使用，采用循环调制方式，使其射频功放单元轮流工作，因而降低了热负荷并均匀化，提高了功率放大板，特别是场效应管的使用寿命。当处于循环调制工作方式时，功率放大板发生故障会被自动检测、自动退出及自动替补，为检查机器故障提供方便，并保障总功率的稳定输出。

3.3 数据采集模块

在实际执行中需要采集发射机参数，详细了解运行过程监测中的各项监测要点，自动选择切换主/备信号，强化输出功率、发射功率以及各级电压电流，随后强化故障报警、故障定位、故障处理等。在远程监管层上，终端获取发射机的现场数据，实时查看全固态中波发射机的运行参数，如发现安全问题也可以对发射机的异常进行报警。数据采集模块连接数据库服务器，将各项指令发送给发射机，实现各项数据的获取，对数据库中的各类状态信息及时进行动态更新。

3.4 信息通信模块

根据发射台的实际情况，上位机用于集中监控和管理功能，实现分布式控制，上下计算机之间，在通信总线上相互连接以传输信息，注重全固态中波广播发射机的强度、适用性和实时性、互操作性、可靠性，满足工业现场的需求。全固态中波广播发射机采用工业以太网技术，迎合当今网络世界的主流技术，摆脱PC电脑主导的控制模式，区分发射机的不同工作环节，满足了主线路网的技术要求，避免信息通信集成出现问题，从而最大限度地强化运行效果。

4. 全固态中波广播发射机的维护与检修

4.1 组件故障排除

全固态中波广播发射机各个组件、功能模块常见故障通常是由过压、过流等引起的。一些老旧的设备，接插件接触不好造成的故障还是比较常见的。同样的故障现象，可能是由不同的原因引起的，掌握了中波广播发射机基本工作原理和工作流程，可以针对故障现象客观地进行分析，从而找出原因及故障的关键点。同时，需要监测各个系统之间的接口的运行状况，对系统中进程的使用情况和硬件性能负载情况定期检查，发现和解决系统中的问题，保证运行的安全性。

4.2 天调网络维护

天调网络是连接中波发射天线与中波发射机之间的阻抗匹配装置。同时它还具有防雷功能及防止邻频干扰的功能。它由调配网络、阻塞网络、陷波网络、防雷网络等网络模块组成，在整个发射系统中扮演着重要角色。如果某个网络模块出了问题，对发射机的直接影响就是驻波比过大，无法满功率输出，甚至无法开机。因此，天调网络的维护也显得尤为重要。应该定期清理灰尘，检查地网，监视电容、电感温度，并做好记录。同时还要考虑不同天气对天调网络的影响，观察发射机的天线零位的变化。

4.3 异常输出处理

中波发射机工作时，当整机的输出功率与功率放大板的开通数量不相匹配，表面上看发射机工作无异常，实际存在一个较大的故障隐患。这主要有两方面原因，第一，功率合成后的输出阻抗与滤波器阻抗不匹配，使功率放大板处于高负荷状态。第二，激励器工作轻微频移，在本振附近左右摆动，俗称跑频，虽然这种情况不常见，但也是使中波发射机输出异常的一个原因。发射机在这两种因素下工作，将造成功率放大板速热，无规律的损坏，故障比较隐匿，无法保证中波发射机安全、优质地播出。

4.4 设置管理规划

为了保障全固态中波广播发射机正常运行，需要制定维护和检修制度，为全固态中波广播发射机的不断发展注入新的生机和活力，将管理制度狠抓落实，结合实际不断完善维护模式，全部异常情况必须向上级领导部门详细汇报。除此之外，全固态中波广播发射机在设备超过使用期限后，及时更换各个老旧设备，在部署的过程中要做好硬件与软件匹配，调试中对系统采取升级和重启，在相关的人员的监督下对数据进行备份，避免在使用中出现停机的情况。

5. 全固态中波广播发射机改造

我国全固态中波广播发射机的运行状况较为稳定，但在运行过程中仍然存在一些问题，因此相关人员要根据全固态广播发射机的运行情况，改进发射机的各个系统配置，以此为新发展夯实基础，避免改造后发生其他问题。

5.1 防雷改造

为了进一步降低外部雷暴环境造成的影响，工作人员应充分利用现代科学技术，借助防雷装置降低特殊条件下对电阻（VDR）和气体放电管（GDT）的影响，在全固态中波广播发射机的输出端加装GDT防雷设备，消除有害的瞬时过电压和过电流，保护全固态中波广播发射机的运行。在此基础上，还应该根据该发射机的运行情况，寻找良好的防雷改造技术，在GDT防雷设备安装过程中，缩短GDT的接地连接线，有效泄放有害电流，从而减少雷电特殊环境下造成的不利因素影响，通过定期检查及时地发现问题、处理问题，提高防雷改造的实际效果，最终有效提高全固态中波广播发射机运行的安全性和稳定性。

5.2 本体改造

在发射机的改造过程中，需要简化广播发射机的内在结构，为此应预先对滤波器中滤除载波残余进行检查，除尘和触点维护是固态广播发射机控制部分例行维护的主要方面，为了减小外壳和散热器之间的热阻，要从T型匹配网络输出方面入手，提高功率放大器的输出效率，通过采样电路获取有效的调幅信号，使操作步骤和运行流程更简便。在此基础上，需要通过电容器将其进行分压耦合，对于机器内部零件密集的区域，需要调整发射机的结构，并定期进行清理，在巡视中发现故障必须要及时地进行解决，特殊故障由上级下发文件解决，每周至少对机器的各个单元进行检修，从而提高全固态中波广播发射机的工作效率，以此保证全过程得到准确性和有效性。

5.3 技术改造

为了实现综合优化这一目标，需要注重数字中波广播发射机的强度、适用性和实时性、互操作性，构建覆盖全广播电视系统的闭环式监控系统，科研人员需要增加数字循环系统，对运行过程的热负荷合理地进行分配，如出现问题时能够第一时间补上空余功放装置，从而有效延長设备工作寿命。在实际情况中，利用浮动载波技术，对不同单元、模块的参数进行测量，将原本较为复杂的逻辑控制简化，要求对各项数据进行采集、存储、分析，随后结合实际进行调整，降低设备运行的电能消耗。单片机的应用也使得发射机的控制得到提升，应用中保护电路用软件来代替，将各项信息记录到数据库中，以此保证全固态中波广播发射机的正常运行，在系统运行不受影响的情况下实现节能减排，使运行维护更加方便，确保节目能够安全、可靠地播出。

5.4 报警改造

为让全固态中波广播发射机系统能够安全运行，需要在改造过程中关注已有缺陷，例如，基于缺乏直观可读的调幅检测系统，相关科研人员对全固态中波广播发射机进行改造，数据采集模块位于主控单元。对从载波中解调出来的音频信号幅度设置上下门限，越限后，则产生报警，处理此类故障通常只是发出报警信号。发射机轻微故障报警提醒值班人员进行相应的维护，严重故障必须立即停止，切换到备用机后进行维护。当发射机出现故障时，实时控制系统首先判断故障类型及轻重，然后按照程序执行相应操作，监控管理系统通过声光发出报警信号提醒值班人员，及时获取发射机的运行情况，切实发挥出报警系统的作用。

5.5 系统改造

全固态中波广播发射机型运行各项功能稳定，实际操作过程中需要重点关注检测系统，在改造优化中对组成进行简化，省掉了许多复杂且容易串联的电路，以此实时监控信号变动，出现问题及时发现并纠正，提高了调幅度检测的准确性、可靠性和可读性等。在全固态中波广播发射机的工作中，为了提高散热效率，可以调节功率放大器的工作条件，仔细检查控制单元上的各个触点，如果控制单元的触点松动则应及时进行修理和纠正，并进行适当更换或处理，从而确保其可靠性和安全性。冷却系统是全固态中波广播发射机正常运行的保证，为此要检查防尘网表面的灰尘及时清除，空气质量差的环境中使用变送器，确保防尘网清洁且冷却单元通风良好，避免运行过程中发生风险。

6. 结束语

随着科学技术的进步，我国广播技术得到了长足发展，在后续建设中要把新技术应用到中波广播发射系统中，不断改善全固态中波广播发射机的设备，从而提高节目的质量和效率，为广播行业的发展提供保障。尽管现阶段我国广播发射技術的效果较好，但仍然有着较大的发展空间，为此在后续仍然需要结合实际做好分析和研究工作，将全固态中波广播发射机应用其中，充分结合设备的工作原理以及现阶段其存在的问题，从根本上为行业后续发展提供相应的帮助。

参考文献：

[1]曾雪强.系统化维护全固态中波广播发射机对策分析[J].电声技术，2020，44（4）：73-75.

[2]胡敏娜.全固态中波广播发射机工作原理及改造分析[J].西部广播电视，2020，5（10）：230-231.

[3]杨晓鸣.全固态中波广播发射机输出检测系统的维护与检修方法[J].西部广播电视，2020，5（10）：224-225.

[4]王明举.中波广播全固态发射机技术指标的维护探讨[J].数字传媒研究，2020，37（12）：63-65.