500kW短波發(fā)射機(jī)YCP24系統(tǒng)故障分析

景軍合

【摘 要】本文主要從TSW2500型500KW短波發(fā)射機(jī)PSM系統(tǒng)YCP16、YCP24功能結(jié)構(gòu)開(kāi)始，接著深度分析其在PSM控制系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的工作方式及作用，然后從其在PSM系統(tǒng)工作中各功能作簡(jiǎn)要分析，最后針對(duì)發(fā)射機(jī)PSM部分YCP24故障信息的分析及處理辦法作了簡(jiǎn)要的描述和分析。

【關(guān)鍵詞】發(fā)射機(jī)；YCP16；YCP24；控制；音周；通訊；自檢

0 引言

TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)是目前世界上最先進(jìn)的短波發(fā)射機(jī)之一， PSM發(fā)射機(jī)的主要組成部分有：射頻級(jí)，脈階調(diào)制器（PSM），發(fā)射機(jī)控制部分，電機(jī)控制，電源和冷卻部分，相關(guān)的安全裝置用于保護(hù)工作人員的安全。這里主要介紹短波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中YCP16、YCP24功能結(jié)構(gòu)，然后從具體功能分析PSM部分的工作方式和原理及其PSM系統(tǒng)中YCP24部分故障信息的分析及解決辦法。

1 系統(tǒng)單元YCP16工作原理及主要功能

系統(tǒng)單元YCP16用于PSM放大器的組織、保護(hù)和數(shù)據(jù)采集，音頻放大的許多重要功能位于系統(tǒng)單元的外部。其主要功能有：系統(tǒng)安全控制，與發(fā)射機(jī)相關(guān)的關(guān)聯(lián)控制，電流電壓的測(cè)量，變壓器監(jiān)測(cè)，其他控制功能，A/D 轉(zhuǎn)換器，調(diào)制模式單元，載波電壓控制，用戶界面，與發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的通訊，電源電壓監(jiān)測(cè)，連鎖線監(jiān)測(cè)，風(fēng)冷系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，水流量與水質(zhì)監(jiān)測(cè)，水溫監(jiān)測(cè)，陽(yáng)極斷路器OFF（如果“PSM緊急關(guān)斷”信號(hào)有效，將使陽(yáng)極斷路器關(guān)斷），陽(yáng)極斷路器ON（如果“PSM-CTRL-OK”信號(hào)有效，發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)才會(huì)使陽(yáng)極斷路器合上）。

2 AF 輸入 /數(shù)字信號(hào)處理YCP24功能結(jié)構(gòu)

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：0dBm或0.78V沒(méi)有跳線；5dBm或 1.38V設(shè)定JP4和JP8；10dBm或2.45V設(shè)定JP3和JP7；15dBm或 4.36V設(shè)定JP2和JP6；20dBm或7.75V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：12V=34VPP；最大共模電壓：560Vpeak（峰值）。

3 YCP16與YCP24相互之間的關(guān)系

PSM系統(tǒng)提供的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；VA-THRESHOLD；VA-BLOCK；PULSE STOP FLAG；AF ENABLE TX；VA THRESHOLD；PULSE STOP FLAG。如果以上七路信號(hào)都允許，則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。發(fā)射機(jī)告警PSM系統(tǒng)與ECOS2通信故障表現(xiàn)有YCP16自檢不過(guò)；YCP24自身保護(hù)故障；YCP16與YCP24通信故障造成PSM系統(tǒng)無(wú)法正常工作；YCP24故障提示燈顯示為告警紅燈指示等故障信息，發(fā)射機(jī)PSM部分無(wú)法正常工作，造成500KW發(fā)射機(jī)系統(tǒng)保護(hù)，不允許發(fā)射機(jī)加高壓等系統(tǒng)損壞類故障。因?yàn)閅CP16是PSM系統(tǒng)工作的核心單元，故而所有的故障信息反映在其面板指示，諸如面板指示AUTO紅燈亮，造成PSM部分無(wú)法正常工作。以上是YCP24板卡與YCP16有通信和運(yùn)算關(guān)系的數(shù)據(jù)，且直接影響著發(fā)射機(jī)PSM部分的正常運(yùn)行，因此得知它們是參與500KW發(fā)射機(jī)PSN工作和運(yùn)算不可或缺的系統(tǒng)組成部分。

4 PSM系統(tǒng)單元的運(yùn)行模式和工作方式

發(fā)射機(jī)的運(yùn)行模式和載波功率大小的選擇是由YCP24板來(lái)完成的。帶有運(yùn)行模式特征參數(shù)的數(shù)字音頻信息與RAMP數(shù)據(jù)相乘。數(shù)字音頻信號(hào)與RAMP變量的乘積稱為順序RAMP控制其結(jié)果用于控制發(fā)射機(jī)載波功率的大小。載波功率的改變規(guī)律是由前面所述的AF-ENABLE （音頻允許信號(hào)，即調(diào)制允許）和“順序RAMP控制”決定的。來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字音頻信號(hào)首先被送到運(yùn)行模式單元進(jìn)行處理，然后與RAMP的值（載波電壓幅值）相乘。乘數(shù)因子RAMP的值（放大系數(shù)）在0至1的范圍內(nèi)。載波電壓控制負(fù)責(zé)對(duì)這一放大系數(shù)的監(jiān)測(cè)。從時(shí)間的角度來(lái)看，RAMP數(shù)據(jù)基本上可分為兩個(gè)范圍：即動(dòng)態(tài)范圍和靜態(tài)范圍。在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，在除PSM-MANUAL模式以外的其它幾種運(yùn)行模式，RAMP數(shù)據(jù)從最小值（A=0）變到最大值（A=功率）。數(shù)據(jù)的改變是線性的，變化時(shí)間由發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)決定。在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，如果RUN-UP-ENABLE信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，那么從變?yōu)榈碗娖降囊豢唐?，RAMP數(shù)據(jù)將不會(huì)改變。當(dāng)RAMP數(shù)值等于POWER值時(shí)就進(jìn)入了靜態(tài)范圍。在發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)中，信號(hào)POWER用于設(shè)定載波電壓。

PSM系統(tǒng)控制與發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)之間的接口都設(shè)有電氣隔離，接口由9根單線和一個(gè)RS422接口組成。PSM控制與發(fā)射機(jī)控制的通訊信號(hào)，這里只提及YCP24參與工作的信號(hào)工作模式：雙向接口中的調(diào)制模式； 音頻濾波器；音頻允許；音頻電平；PSM系統(tǒng)正常與否；PSM允許音頻；音頻濾波器；PSM允許；PSM控制允許。PSM控制系統(tǒng)內(nèi)的系統(tǒng)單元、A/D轉(zhuǎn)換器、接口和緩沖器共同完成PSM控制系統(tǒng)的測(cè)試功能。系統(tǒng)單元上的 AUTO PSM Operation 用于手動(dòng)測(cè)試控制系統(tǒng)；在PSM控制系統(tǒng)上電1秒后系統(tǒng)自測(cè)自動(dòng)開(kāi)始，A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生正弦波信號(hào)。BITE（內(nèi)嵌自測(cè)設(shè)備）系統(tǒng)計(jì)算信號(hào)處理的結(jié)果。如果自測(cè)程序的結(jié)果正確，則TX控制系統(tǒng)將認(rèn)為PSM系統(tǒng)工作正常可以使用（EMERGENCY-OFF* 信號(hào)變?yōu)楦唠娖剑?。發(fā)射機(jī)正常工作PSM部分系統(tǒng)控制命令含義如下：OPM：運(yùn)行模式正常；音頻模式已選擇；TX音頻允許； PSM音頻允許；預(yù)均衡參與工作；音頻電平處于正常工作范圍。

5 PSM系統(tǒng)中YCP24故障分析和解決辦法

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。

在實(shí)際維護(hù)工作中發(fā)現(xiàn)YCP16存在記憶功能且YCP16是與YCP24存在息息相關(guān)的鏈路通信關(guān)系，當(dāng)YCP24工作單元處于故障狀態(tài)時(shí)，YCP16在自身的系統(tǒng)可擦除單元內(nèi)存儲(chǔ)故障信息，發(fā)射機(jī)無(wú)法正常加高壓操作，解決辦法是完全斷掉PSM供電，將YCP16板卡拆下使之自身完全放電重新插入VCP01底板發(fā)射機(jī)PSM工作進(jìn)行新一輪的自檢，如發(fā)射機(jī)PSM工作正常，更換YCP24可解決；如PSM工作異常更換YCP16發(fā)射機(jī)PSM部分可正常工作；同時(shí)發(fā)現(xiàn)YCP08、YCP14對(duì)于發(fā)射機(jī)正常工作無(wú)影響，僅在發(fā)射機(jī)指標(biāo)數(shù)據(jù)上有一定的影響，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（.）。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。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)單元YCP16、YCP24功能結(jié)構(gòu)及協(xié)同工作方式作了簡(jiǎn)要描述，通過(guò)上面的具體功能及實(shí)現(xiàn)方式的描述。能夠更加清晰的了解發(fā)射機(jī)PSM部分的工作方式和可靠性都有了更加清晰的認(rèn)識(shí)，明確了YCP16系統(tǒng)單元在發(fā)射機(jī)工作系統(tǒng)中所承擔(dān)的重要作用，同時(shí)對(duì)YCP24在PSM工作的重要作用有了一定的了解，對(duì)于YCP24在發(fā)射機(jī)工作中出現(xiàn)的故障有了針對(duì)性和簡(jiǎn)單的判斷和解決辦法，有效的提高了PSM部分的故障處理能力。

[責(zé)任編輯：鄧麗麗]