中波发射机输出监测板工作原理浅析

周嘉镇

（广东省汕尾中波转播台，广东 汕尾 516400）

1 基本电路原理分析

输出监测板是发射机的重要部件，包括电压驻波比保护电路、功率测量电路、调制度监测电路等。输出监测板位于中门内左侧顶部。该板属于发射机的高周部分，负责监测功率的异常情况并采取一定的保护措施以确保发射机稳定运行[1]。

1.1 输出取样电路

输出取样板有两种取样输出：一种是RF电压取样输出，另一种是RF电流取样输出。

相位检测器的电流信号取自电流互感器，承载射频电流的铜棒为初级极，铁氧体磁环上的线圈为次级极。一个电阻跨接在次级，并将电流信号转换成电压信号，送到相位检测器进行处理。

1.2 相位检测器工作原理

1.2.1 驻波比（VSWR）和电压电流的相位关系

当传输线终端接一个电阻时，电阻上的电压，电流的相位相同，幅度也符合欧姆定律，如果电阻变化，电压、电流的幅度也随着变化。如果阻抗变化，则不但幅度变化，相位也随着变化。

1.2.2 相位检测器的工作原理

相位检测器的基本原理是将两个信号进行比较，并输出一个表示它们之间相位差的信号。这个输出信号可以是数字信号或模拟信号，具体取决于相位检测器的设计。变压器的初级和一些元件并联谐振在工作频率上，以提供一个高阻抗，减小取样电压和取样电流间的相互影响。用开关选择接入的电感和电容进行粗调谐，可变电容用作细调谐[2]。

发射机调谐好后检测器应是平衡的，即检测变压器两端的电压、电流取样的幅度相同，相位也相同，双通道示波器在外同步状态看到平衡时，相位检测器直流输出为零。

2 发射机的VSWR保护

DX10型发射机的VSW R在发射机带通滤波器、输出网络、天线系统或发射机的输出到负载的联接处等部位发生打火故障及阻抗变化时动作。当发现VSW R故障时，功率模块将在立即关断的同时激活振荡器同步电路，振荡器同步电路在发生VSWR故障时对功率模块中的MOSFET施加一个激励电压。

对偶发性VSWR故障的情况，LED板（A32）上的VSWR逻辑电路将使发射机恢复正常工作，除非VSWR连续动作数次。

2.1 天线VSWR保护

天线VSWR检测电路由一个定向耦合器、一个双通道对数检波器和一个箝位电路组成。VSWR保护放大器可以通过多种方法来实现。在输出功率较高的情况下，过高的VSWR造成的影响会相应放大，因此设计保护电路的思路是从输出功率着手，通过降低输出功率，使放大器在相应的的安全范围内工作。

2.1.1 天线VSWR相位检测器

当天线调节良好时（驻波比较小）相位检测器的检波二极管VD6、VD8无输出信号，当调配不够好时，VD6、VD8输出一个直流信号，天线的驻波比决定了这两个检波二极管的输出电压，驻波比越差，VD6、VD8的输出电压越大。

2.1.2 相位检测比较器

相位检测比较器由超高速差分比较器和电阻组成分压器（称为天线VSWR触发调节），电压调节范围从0至+3.5 V，典型值为3.2 V，作为设定阈值的电压送至电压比较器N1A的同相端，将鉴相器输出的信号送至电压比较器的反相端。当调节到合适的位置时，相位检测器输出电压为零或接近零，比较器输出高电平。当调节不当且检测器的输出电压超过设定的阈值电压时，比较器N1A输出低电平[3]。

N1A的反相端（P8）也有两根信号线，其中一根接VSWR故障模拟，可通过S1切换到5 V供电，即在进行VSWR故障仿真实验时，P8通过S1接+5 V电源，比较器N1A输出低电平。

2.1.3 驻波比保护环路自检

驻波比自检逻辑 驻波比自检逻辑电路在指示单元电路板（A32）上，遇以下三种情况自检逻辑发出一个低脉冲开始自检并显示出自检结果。

①发射机初次上电（包括关机以后或电源故障以后）。

② 状态板上驻波比自检“按钮”按下以后。

③外部接口板收到驻波比“自检”信号。

2.1.4 “相位零”电表指示

相位检测器输出为DC电压。面板上的“天线零”和“滤波器零”指示信号同时也被送到遥测口。

相位检测器“检测零”输出一个相对信号，当谐振时输出为零时，任何调谐的变化，可使“滤波器零”输出不为零。负载或T网络失谐可使“天线零”输出不为零。

“检测零”指示电路每个相位检测器经过电阻（天线驻波比检测器的R60和网络驻波比检测器的R61）到X2的23和25脚。这些信号经过LED板A32到控制板A38。在控制板经过缓冲后，提供给开关显示板A31和外部接口板A28。

2.1.5 零度相位校准按钮

在进行零度相位校准时，将驻波比保护输出从比较器断开，接+5V电源，这时可不用驻波比保护电路而调节鉴相器的零点。

2.2 带通滤波器驻波比保护电路

2.2.1 相位检测器

带通滤波器的VSWR电路的电压、电流取样电路包括R F推动合成母板上的变压器A14T8，电阻A14R17-R20，电压取样电路的分压电容A26C1、C2。输出监控板A27上相位检测器包括相位、幅度调整元件，电流取样电路中S6、L12～L15，电压取样电路中S7、C29～C31，相位检测变压器T3，并联谐振元件S9、C27～C52、L7、L11和检波二极管V12～V13。

2.2.2 相位检测比较器

相位检测器由N4A及相关电路构成。R8、R9构成分压器，给带通滤波器驻波比提供一个合适的门限电平。

2.2.3 半脉冲发生器

半脉冲发生器由D3B及相关元件构成。R21、C36的时间常数是决定输出脉冲宽度的参数，本电路的脉冲宽度为19 ms。

当检测器输出信号大于驻波比保护设置的门限电平时，驻波比保护比较器输出“低”电平（小于0.4 V），送到一个单稳态电路并送到与门芯片D2。如果有一个或两个为低，D2-8输出低电平，送到调制编码器（A36），立即关断所有的功放模块。

每次驻波比保护电路检测动作时，单稳态电路输出一个低电平，该电路是个可重触发单稳态电路，驻波比保护比较器输出的下降沿使之触发，单稳态的输出脉冲送到A32（指示单元）的驻波比保护和过荷逻辑电路。

芯片D3A为天线保护，芯片D3B为带通滤波器保护，二者组成半脉冲发生器。D3A单稳态的输出脉冲宽度由R-C网络R13、C22决定，脉冲宽度14 ms；D3B单稳态的输出脉冲宽度由R-C网络R21、C36决定，脉冲宽度19 ms。

3 入射/反射功率取样

3.1 定向耦合器电路

输出取样板上电流取样定向耦合器的电流取自输出取样板（A26）上的电流互感器T2。其初级为输出网络中的一段铜管，次级的R3～R6在耦合电流作用下产生相位差为180°的高频电压，同时防止由于次级开路产生的高压。

电压取样信号取自输出取样板上的电容分压器，C5、C6提供入射耦合器的电压，C7、C8提供反射耦合器的电压。

输出监测板上电流取样跳线器X13位置由工作频率决定，在一些频率下需要并联电容才能调到零。

C3与输出取样板上的A26C6构成电容分压器，C4与输出取样板上的A26C8构成电容分压器。

3.2 反射功率

对反射功率表而言，当匹配时，加在二极管VD2上的电压和电流是同相的，我们通过调节C4使电压取样和电流取样的幅度相同，二极管VD2两端电压为0，二极管上没有电流通过，所以耦合器输出电压为零。当不匹配时，二极管两端的电压差与反射电压成正比，其检波电流经L2、C5构成的低通滤波器滤去高频分量，R3为检波电路的负载和直流通道，直流电压送到X2-3指示单元去指示反射功率，VD30用作保护，R4、C6构成低通滤波器滤除音频分量，R4同时也是输出检测电路的隔离电阻。

3.3 入射功率

对入射功率表而言，当匹配时，在二极管VD1上的电压和电流是反相的，我们通过调节C3使电压取样和电流取样的幅度相同。二极管VD1两端电压为取样电压的两倍。当不匹配时，二极管两端的电压差与入射电压成正比，其检波电流经L1、C2滤波后送到X2-1指示单元去指示入射功率，同样R2是检波电路的负载电阻，VD31起保护作用。R1和C1构成低通滤波器，滤除调制时的音频分量，R1也起隔离作用。

当驻波比不好时，入射耦合取样会发生幅度或相位的变化，产生入射功率指示误差，相对于理想的耦合器，入射和反射功率都会有偏差，但在适当校准后反射功率会比较精确。

当入射功率调整时，通常先按反射调节，调好后再将极性反相，具体的做法是用X11、X12改变电流采样的极性。同样，对反射耦合器可以用X11、X12反相连接后读出入射功率，用以校准反射电路的读数。当进行驻波比保护时，二极管两端电压相位或幅度发生变化，二极管中便有电流通过，耦合器的反射功率端便有直流电压输出，随着失配或驻波比信号的增加，耦合器的输出也会按反射功率的均方根值增加。通常X11、X12都放在1-2位置，反相时X11、X12都放在1-3位置。

入射/反射功率定向耦合器的输出经过A32显示单元送到A38控制单元，经缓冲放大后送到A31开关显示板，经开关选择后送到功率表，在开关显示板上可以校准入射、反射功率。

4 检波音频输出

该电路由T1、VD3等元件组成包络检波器。本电路的作用是检出发射的高频已调波的包络。

将A26T2电流互感器输出电压送给A27T1的初级，经VD3半波整流式检波电路进行检波。R5接-5 V，为二极管提供偏置电流，用以改善检波线性，C7、R6和C8构成低通滤波器滤除高频分量。T4用来减小发射机中强高频环境下的地回路电流。

将包络检波器的输出信号送到显示板去作受检信号，用以检查包络畸变故障，作为比对的参考信号是来自A/D转换板经D/A转换后的音频+直流信号，因此，本输出也是音频+直流信号。

5 结束语

输出监测电路通过对故障进行监测，能够触发一系列保护动作，从而为整个发射机系统提供报警和实时保护，使发射机能持续发射达标、稳定的射频电压到输出网络，提高了整个系统的稳定性和可靠性。因此输出监测电路的调试非常重要，输出监测电路相关知识是中波机务员应知应会的基本知识。