淺析500kW短波發(fā)射機(jī)音周通路故障

高俊鵬

【摘 要】本文主要從TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)音周通路的組成結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析，進(jìn)而了解引發(fā)發(fā)射機(jī)音周通路故障的一些原因和處理辦法。

【關(guān)鍵詞】音頻處理器；A/D；YCP16；YCP24；YCP08；YCP14；VCP01

0 引言

500kW短波發(fā)射機(jī)音頻處理器就是廣播傳輸系統(tǒng)環(huán)節(jié)中設(shè)備的始端，后送至發(fā)射機(jī)psm控制部分底板VCP01；YCP16；YCP24；YCP08；YCP14協(xié)同交互參與音周處理工作；廣播發(fā)射機(jī)的三大技術(shù)指標(biāo)以及音頻光信號(hào)在傳輸過(guò)程中的噪音和衰耗， 諧波失真和互調(diào)補(bǔ)償問(wèn)題，使得熟悉音周通路及其工作方式就顯得尤為重要。下面就從500kW短波發(fā)射機(jī)音周通路的組成結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析。

1 發(fā)射機(jī)音周通路組成

1.1 9200音頻處理器

9200 音頻處理器可控制增益，控制范圍達(dá)25 dB；可提供穩(wěn)定的節(jié)目源電平，防止發(fā)射機(jī)過(guò)調(diào)打火或調(diào)幅度不足；在不產(chǎn)生可聽(tīng)見(jiàn)的負(fù)面影響下，能夠增加聲音的密度和響度，提高發(fā)射機(jī)的平均調(diào)幅度；能夠通過(guò)節(jié)目的均衡調(diào)整，使收聽(tīng)效果不至于產(chǎn)生常見(jiàn)的高、低頻衰落現(xiàn)象，更符合人耳的收聽(tīng)習(xí)慣；可根據(jù)需要，適當(dāng)控制發(fā)射機(jī)的帶寬。

1.2 YCP16及A/D轉(zhuǎn)換器

YCP16作為PSM控制部分的核心控制板，其負(fù)責(zé)PSM放大器的組織、保護(hù)和數(shù)據(jù)采集。其A/D轉(zhuǎn)換器單元包括多種功能配置，其功能和特性是由PSM控制系統(tǒng)決定，各種功能配置是以音頻矢量的形式送到A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)進(jìn)行的。轉(zhuǎn)換器單元的各種功能配置的選擇是通過(guò)PSM控制系統(tǒng)的軟、硬件來(lái)定義，并通過(guò)RS422接口提供給發(fā)射機(jī)的控制系統(tǒng)。在音頻矢量中有一路音頻允許信號(hào)（AUDIO FREQUENCY ENABLE），該信號(hào)是由PSM控制系統(tǒng)軟件和主機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)RS422接口而產(chǎn)生的，包含了以下信息成分：AF ENABLE TX HOST（通過(guò)RS422接口）；VA-THRESHOLD（允許加調(diào)制信號(hào)的輸出電壓的最小值，它是由一個(gè)特定的RAMP值和輸出電壓共同確定的）；VA-BLOCK；PULSE STOP FLAG（變量是由軟件系統(tǒng)模塊控制的，并取決于所選擇的調(diào)制模式）；PULSE STOP FLAG（當(dāng)VA-BLOCK*信號(hào)有效時(shí)，PSM隨即產(chǎn)生一個(gè)PULSE STOP脈沖，用于阻斷調(diào)制，直到RAMP載波電壓值不再使VA-BLOCK*被激發(fā)）。如果以上四路信號(hào)都允許，則AUD-EN = H，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出等于音頻輸入。反之，如果其中有一路不允許，那么AUD-EN = L，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出等于0 。運(yùn)行模式的選擇是通過(guò)軟件和硬件共同實(shí)現(xiàn)的?？蛇x擇的運(yùn)行模式有以下幾種：PSMT（手動(dòng)載波控制）、DSB、DCC、SSB（單邊帶）。

1.3 AF 輸入 /數(shù)字信號(hào)處理 YCP24

YCP24主要功能是：提供模擬、數(shù)字音頻前端；調(diào)節(jié)模擬音頻信號(hào)的電平值；過(guò)濾音頻信號(hào)；音頻信號(hào)調(diào)制；為PSM控制在初期提供一個(gè)正弦波振蕩發(fā)生器；諧波均衡；以一個(gè)特定的冗余異步微處理機(jī)計(jì)算（乘）已處理的音頻。模擬信號(hào)前端和 A/D 轉(zhuǎn)換器被隔離與控制系統(tǒng)的其它部分。 模擬信號(hào)前端被用相同的特性為它們分別設(shè)計(jì)二個(gè)獨(dú)立的信道。輸入的電壓范圍是可調(diào)節(jié)的通過(guò)設(shè)定跳線 JP1---JP4 和JP5---JP8， 分別對(duì)信道1和信道2進(jìn)行調(diào)節(jié)。

模擬輸入特性---連接器：DB9 連接器（公頭）后面板，被指定如 X15；頻率范圍：20 到25 千赫茲；阻抗：600 歐姆（平衡）；電壓范圍：0 dBm 或 0.78 V沒(méi)有跳線；5 dBm 或 1.38 V設(shè)定 JP4 和 JP8；10 dBm 或 2.45 V設(shè)定 JP3 和 JP7；15 dBm 或 4.36 V設(shè)定 JP2 和 JP6；20 dBm 或 7.75 V設(shè)定 JP1 和 JP5；CMRR：（共模抑制比）比在50個(gè)赫茲的-80分貝更好；最大差模電壓：12 V=34 VPP；最大共模電壓：560 Vpeak（峰值）.

數(shù)傳輸入特性---連接器：DB9 連接器（公頭）后面板，被指定了如 X16；輸入采樣率：對(duì) 32到 96 千赫茲；阻抗：110 歐姆（平衡）；分辨率：16 到 24位。

可得的濾波器特性；貝塞爾低通濾波器； 4.5千赫茲帶通濾波器；10 千赫茲低通濾波器；沒(méi)有濾波器被應(yīng)用到被輸入的音頻信號(hào)中，音頻信號(hào)無(wú)限制；一個(gè)函數(shù)是音頻信號(hào)的關(guān)斷控制量，當(dāng) AF 信號(hào)被切斷的時(shí)候，聲音來(lái)源選擇功能區(qū)的輸出將會(huì)是零；為測(cè)試設(shè)備的正常工作而在內(nèi)部產(chǎn)生的有規(guī)律的正弦音頻信號(hào)。

1.4 諧波失真和互調(diào)補(bǔ)償單元YCP08，YCP14，VCP01

發(fā)射機(jī)的非線性路徑由PSM模塊、電子管放大器、RF單元和檢波器等組成；而預(yù)補(bǔ)償單元是通過(guò)對(duì)PSM輸入信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償而消除發(fā)射機(jī)輸出中的非線性成分的；反饋路徑為預(yù)補(bǔ)償單元提供射頻通路的反饋信息。發(fā)射機(jī)的射頻通路的傳輸特性是一個(gè)非線性的動(dòng)態(tài)函數(shù)，系統(tǒng)的非線性失真（諧波與互調(diào)失真）必須通過(guò)預(yù)補(bǔ)償單元來(lái)消除。本機(jī)在充分考慮各種因素的基礎(chǔ)上，采用預(yù)補(bǔ)償電路來(lái)消除由諧波和互調(diào)產(chǎn)生的各種非線性干擾。

在發(fā)射機(jī)的實(shí)際傳輸通路中由于延時(shí)的存在，不可能做到控制電路在整個(gè)系統(tǒng)的帶寬范圍內(nèi)不受影響。為解決這一問(wèn)題，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)增加了一個(gè)補(bǔ)償模型電路，該模型可以通過(guò)旁路的方式采用一個(gè)控制運(yùn)算器來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，并用發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)輸出信號(hào)y（.）的預(yù)測(cè)值ym（.）來(lái)取代原有的實(shí)時(shí)值y（.）。

HDC的邏輯功能是由YCP08、YCP14、和VCP01單元實(shí)現(xiàn)的：生成參考信號(hào)yref（.）；模型參數(shù)的識(shí)別；延時(shí)d的實(shí)現(xiàn)；生成模型輸出信號(hào)ym（·）；實(shí)現(xiàn)控制邏輯（CL）算法；實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)C（·）與音頻信號(hào)S（·）的疊加。YCP14單元用來(lái)實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換和射頻輸出的線性濾波功能?？梢酝ㄟ^(guò)底板VCP01上的跳線手動(dòng)關(guān)閉HDC功能。

在PSM控制系統(tǒng)中的YCP08板是HDC系統(tǒng)的核心，YCP08板接收調(diào)制模式控制板的輸出信號(hào)；從RF輸出測(cè)量回路取一個(gè)射頻包絡(luò)信號(hào)，經(jīng)包絡(luò)波解調(diào)（AAU28）、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（YCP14板）送到Y(jié)CP08板。補(bǔ)償單元由于采用了包絡(luò)反饋信號(hào)作為補(bǔ)償信號(hào)，直接對(duì)包絡(luò)波的傳輸信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，從根本上改善了發(fā)射機(jī)的線性特性。通過(guò)諧波失真和互調(diào)補(bǔ)償單元 HDC所取得的效果：在整個(gè)音頻的范圍消除諧波噪聲；消除交調(diào)成分，使系統(tǒng)音頻通路具有線性特性；自動(dòng)適應(yīng)系統(tǒng)特性的變化；采用數(shù)字化運(yùn)算邏輯的可靠設(shè)計(jì)使系統(tǒng)具備高穩(wěn)定性；減少電子管的發(fā)熱，延長(zhǎng)其壽命。

發(fā)射機(jī)在DSB/DCC調(diào)制模式下，整個(gè)信號(hào)都將得到預(yù)補(bǔ)償。而在SSB模式，只有SSB系統(tǒng)的包絡(luò)信號(hào)通路得到預(yù)補(bǔ)償。

在對(duì)模擬輸出板進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，必須滿足其后YCP14 模數(shù)轉(zhuǎn)換板的輸入信號(hào)的調(diào)制度要足夠高，但絕不可過(guò)調(diào)。這一調(diào)整步驟是在模擬輸出板上的電位器R201和R207上完成的，其中R201設(shè)置偏移，R207設(shè)置增益?？梢酝ㄟ^(guò)YCP14板的通道B來(lái)檢測(cè)A/D轉(zhuǎn)換板YCP14的輸出。這一監(jiān)測(cè)值應(yīng)在輸入值的80±5%范圍之內(nèi)。這樣一方面可以獲得足夠的解析度，另一方面又有充足的余量，可以避免A/D轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)飽和。

2 常見(jiàn)音周通路故障及處理

2.1 音頻處理器故障

根據(jù)音頻處理器輸入輸出指示，節(jié)目源正常，但音頻處理器無(wú)輸出，判斷為音頻處理器故障。處理辦法：將音頻處理器輸入輸出接頭對(duì)接；更換音頻處理器；有數(shù)字輸出改為模擬輸出。

2.2 YCP24故障

根據(jù)發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)由“On”掉至“Filament”，不能加“STANDBY”，YCP24板調(diào)幅度指示燈全亮，音頻處理器輸入/輸出出指示正常；YCP24板調(diào)幅度指示燈全亮，正常情況下，全燈絲狀態(tài)時(shí)，調(diào)幅度指示燈不亮，判斷為YCP24板故障。處理辦法：將音頻處理器輸出改為“模擬輸出”，重加高壓。若改為“模擬輸出”，故障依舊，則更換YCP24板。故障分析：由于發(fā)射機(jī)房?jī)?nèi)部電磁環(huán)境復(fù)雜，YCP24板數(shù)字音周處理芯片A72易損壞，音周處理原理圖如圖1所示：

A72芯片故障，導(dǎo)致音周輸出故障，從而造成上述故障，預(yù)防的主要方法是做好高頻接地及抗干擾措施，避免高頻干擾，同時(shí)可以在PSM控制部分前端加裝在線式UPS以提供更加穩(wěn)定的線性電源。

2.3 YCP16故障

根據(jù)發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)（這里只談及音周部分故障），發(fā)射機(jī)載波正常，YCP24無(wú)調(diào)幅指示，手動(dòng)復(fù)位YCP16，發(fā)射機(jī)調(diào)制工作正常，判斷為YCP16提供的調(diào)制允許信號(hào)封鎖造成，此故障可能由多種原因造成，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期維護(hù)發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓波動(dòng)較大時(shí)，PSM出現(xiàn)過(guò)流時(shí)易出現(xiàn)YCP16封鎖音周現(xiàn)象。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)音周通路的組成結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析，以及在日常的維護(hù)中總結(jié)出來(lái)好的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，再對(duì)音周通路及其易出現(xiàn)的故障和解決辦法的熟悉，有利于更好的維護(hù)發(fā)射機(jī)正常高效的工作；上述論述肯定又不全面的地方，在今后工作中還需要不斷的總結(jié)和分析，才能做好發(fā)射機(jī)的維護(hù)工作，確保發(fā)射機(jī)高效可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

[責(zé)任編輯：丁艷]

在PSM控制系統(tǒng)中的YCP08板是HDC系統(tǒng)的核心，YCP08板接收調(diào)制模式控制板的輸出信號(hào)；從RF輸出測(cè)量回路取一個(gè)射頻包絡(luò)信號(hào)，經(jīng)包絡(luò)波解調(diào)（AAU28）、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（YCP14板）送到Y(jié)CP08板。補(bǔ)償單元由于采用了包絡(luò)反饋信號(hào)作為補(bǔ)償信號(hào)，直接對(duì)包絡(luò)波的傳輸信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，從根本上改善了發(fā)射機(jī)的線性特性。通過(guò)諧波失真和互調(diào)補(bǔ)償單元 HDC所取得的效果：在整個(gè)音頻的范圍消除諧波噪聲；消除交調(diào)成分，使系統(tǒng)音頻通路具有線性特性；自動(dòng)適應(yīng)系統(tǒng)特性的變化；采用數(shù)字化運(yùn)算邏輯的可靠設(shè)計(jì)使系統(tǒng)具備高穩(wěn)定性；減少電子管的發(fā)熱，延長(zhǎng)其壽命。

發(fā)射機(jī)在DSB/DCC調(diào)制模式下，整個(gè)信號(hào)都將得到預(yù)補(bǔ)償。而在SSB模式，只有SSB系統(tǒng)的包絡(luò)信號(hào)通路得到預(yù)補(bǔ)償。

在對(duì)模擬輸出板進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，必須滿足其后YCP14 模數(shù)轉(zhuǎn)換板的輸入信號(hào)的調(diào)制度要足夠高，但絕不可過(guò)調(diào)。這一調(diào)整步驟是在模擬輸出板上的電位器R201和R207上完成的，其中R201設(shè)置偏移，R207設(shè)置增益?？梢酝ㄟ^(guò)YCP14板的通道B來(lái)檢測(cè)A/D轉(zhuǎn)換板YCP14的輸出。這一監(jiān)測(cè)值應(yīng)在輸入值的80±5%范圍之內(nèi)。這樣一方面可以獲得足夠的解析度，另一方面又有充足的余量，可以避免A/D轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)飽和。

2 常見(jiàn)音周通路故障及處理

2.1 音頻處理器故障

根據(jù)音頻處理器輸入輸出指示，節(jié)目源正常，但音頻處理器無(wú)輸出，判斷為音頻處理器故障。處理辦法：將音頻處理器輸入輸出接頭對(duì)接；更換音頻處理器；有數(shù)字輸出改為模擬輸出。

2.2 YCP24故障

根據(jù)發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)由“On”掉至“Filament”，不能加“STANDBY”，YCP24板調(diào)幅度指示燈全亮，音頻處理器輸入/輸出出指示正常；YCP24板調(diào)幅度指示燈全亮，正常情況下，全燈絲狀態(tài)時(shí)，調(diào)幅度指示燈不亮，判斷為YCP24板故障。處理辦法：將音頻處理器輸出改為“模擬輸出”，重加高壓。若改為“模擬輸出”，故障依舊，則更換YCP24板。故障分析：由于發(fā)射機(jī)房?jī)?nèi)部電磁環(huán)境復(fù)雜，YCP24板數(shù)字音周處理芯片A72易損壞，音周處理原理圖如圖1所示：

A72芯片故障，導(dǎo)致音周輸出故障，從而造成上述故障，預(yù)防的主要方法是做好高頻接地及抗干擾措施，避免高頻干擾，同時(shí)可以在PSM控制部分前端加裝在線式UPS以提供更加穩(wěn)定的線性電源。

2.3 YCP16故障

根據(jù)發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)（這里只談及音周部分故障），發(fā)射機(jī)載波正常，YCP24無(wú)調(diào)幅指示，手動(dòng)復(fù)位YCP16，發(fā)射機(jī)調(diào)制工作正常，判斷為YCP16提供的調(diào)制允許信號(hào)封鎖造成，此故障可能由多種原因造成，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期維護(hù)發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓波動(dòng)較大時(shí)，PSM出現(xiàn)過(guò)流時(shí)易出現(xiàn)YCP16封鎖音周現(xiàn)象。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)音周通路的組成結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析，以及在日常的維護(hù)中總結(jié)出來(lái)好的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，再對(duì)音周通路及其易出現(xiàn)的故障和解決辦法的熟悉，有利于更好的維護(hù)發(fā)射機(jī)正常高效的工作；上述論述肯定又不全面的地方，在今后工作中還需要不斷的總結(jié)和分析，才能做好發(fā)射機(jī)的維護(hù)工作，確保發(fā)射機(jī)高效可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

[責(zé)任編輯：丁艷]

在PSM控制系統(tǒng)中的YCP08板是HDC系統(tǒng)的核心，YCP08板接收調(diào)制模式控制板的輸出信號(hào)；從RF輸出測(cè)量回路取一個(gè)射頻包絡(luò)信號(hào)，經(jīng)包絡(luò)波解調(diào)（AAU28）、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（YCP14板）送到Y(jié)CP08板。補(bǔ)償單元由于采用了包絡(luò)反饋信號(hào)作為補(bǔ)償信號(hào)，直接對(duì)包絡(luò)波的傳輸信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，從根本上改善了發(fā)射機(jī)的線性特性。通過(guò)諧波失真和互調(diào)補(bǔ)償單元 HDC所取得的效果：在整個(gè)音頻的范圍消除諧波噪聲；消除交調(diào)成分，使系統(tǒng)音頻通路具有線性特性；自動(dòng)適應(yīng)系統(tǒng)特性的變化；采用數(shù)字化運(yùn)算邏輯的可靠設(shè)計(jì)使系統(tǒng)具備高穩(wěn)定性；減少電子管的發(fā)熱，延長(zhǎng)其壽命。

發(fā)射機(jī)在DSB/DCC調(diào)制模式下，整個(gè)信號(hào)都將得到預(yù)補(bǔ)償。而在SSB模式，只有SSB系統(tǒng)的包絡(luò)信號(hào)通路得到預(yù)補(bǔ)償。

在對(duì)模擬輸出板進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，必須滿足其后YCP14 模數(shù)轉(zhuǎn)換板的輸入信號(hào)的調(diào)制度要足夠高，但絕不可過(guò)調(diào)。這一調(diào)整步驟是在模擬輸出板上的電位器R201和R207上完成的，其中R201設(shè)置偏移，R207設(shè)置增益。可以通過(guò)YCP14板的通道B來(lái)檢測(cè)A/D轉(zhuǎn)換板YCP14的輸出。這一監(jiān)測(cè)值應(yīng)在輸入值的80±5%范圍之內(nèi)。這樣一方面可以獲得足夠的解析度，另一方面又有充足的余量，可以避免A/D轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)飽和。

2 常見(jiàn)音周通路故障及處理

2.1 音頻處理器故障

根據(jù)音頻處理器輸入輸出指示，節(jié)目源正常，但音頻處理器無(wú)輸出，判斷為音頻處理器故障。處理辦法：將音頻處理器輸入輸出接頭對(duì)接；更換音頻處理器；有數(shù)字輸出改為模擬輸出。

2.2 YCP24故障

根據(jù)發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)由“On”掉至“Filament”，不能加“STANDBY”，YCP24板調(diào)幅度指示燈全亮，音頻處理器輸入/輸出出指示正常；YCP24板調(diào)幅度指示燈全亮，正常情況下，全燈絲狀態(tài)時(shí)，調(diào)幅度指示燈不亮，判斷為YCP24板故障。處理辦法：將音頻處理器輸出改為“模擬輸出”，重加高壓。若改為“模擬輸出”，故障依舊，則更換YCP24板。故障分析：由于發(fā)射機(jī)房?jī)?nèi)部電磁環(huán)境復(fù)雜，YCP24板數(shù)字音周處理芯片A72易損壞，音周處理原理圖如圖1所示：

A72芯片故障，導(dǎo)致音周輸出故障，從而造成上述故障，預(yù)防的主要方法是做好高頻接地及抗干擾措施，避免高頻干擾，同時(shí)可以在PSM控制部分前端加裝在線式UPS以提供更加穩(wěn)定的線性電源。

2.3 YCP16故障

根據(jù)發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)（這里只談及音周部分故障），發(fā)射機(jī)載波正常，YCP24無(wú)調(diào)幅指示，手動(dòng)復(fù)位YCP16，發(fā)射機(jī)調(diào)制工作正常，判斷為YCP16提供的調(diào)制允許信號(hào)封鎖造成，此故障可能由多種原因造成，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期維護(hù)發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓波動(dòng)較大時(shí)，PSM出現(xiàn)過(guò)流時(shí)易出現(xiàn)YCP16封鎖音周現(xiàn)象。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)音周通路的組成結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析，以及在日常的維護(hù)中總結(jié)出來(lái)好的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，再對(duì)音周通路及其易出現(xiàn)的故障和解決辦法的熟悉，有利于更好的維護(hù)發(fā)射機(jī)正常高效的工作；上述論述肯定又不全面的地方，在今后工作中還需要不斷的總結(jié)和分析，才能做好發(fā)射機(jī)的維護(hù)工作，確保發(fā)射機(jī)高效可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

[責(zé)任編輯：丁艷]