TB02—103 10kW調(diào)頻發(fā)射機的原理解析

廖光源

【摘 要】TB02-103 10kW調(diào)頻發(fā)射機，電路設(shè)計匯集世界上最新的技術(shù)，功率放大器采用了最新的大功率效應(yīng)管（LDMOSFET），使發(fā)射機具有高增益、高效率、高可靠性、高輸出失配等優(yōu)良的性能和良好的技術(shù)指標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】發(fā)射機；LDMOSFET；高增益；高效率；高可靠

0 引言

意大利INTECH公司生產(chǎn)的TB02-103 10kW調(diào)頻發(fā)射機，電路設(shè)計匯集世界上最新的技術(shù)，10kW可調(diào)（冗余量10%，可達(dá)11kW），整機功耗13kVa，超靜音風(fēng)機設(shè)計，風(fēng)機噪音僅為56dBA。

功率放大器采用了LDMOSFET技術(shù)，使用了最新的高增益、高效率、高可靠性大功率橫擴散金屬氧化物硅場效應(yīng)管（LDMOSFET），功率設(shè)計余量大，具有高可靠性和良好的技術(shù)指標(biāo)，它不但減少了能耗、節(jié)能環(huán)保、提高了效率，使發(fā)射機的穩(wěn)定性大幅度地提高，從而降低了發(fā)射機的故障率。

1 發(fā)射機的原理

發(fā)射機主要由整機開關(guān)機控制和計算機監(jiān)控單元、30W模擬調(diào)頻激勵器、5kW功率放大器單元、無源功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)和供電系統(tǒng)組成，發(fā)射機整機原理方框圖如圖1所示：

1.1 發(fā)射機整機開關(guān)機控制和計算機監(jiān)控單元

整機監(jiān)控包括開關(guān)機控制單元和計算機監(jiān)控單元，安裝在發(fā)射機機柜內(nèi)。開關(guān)機控制單元由邏輯控制板和控制接口板組成，在前面板上配有開機、關(guān)機、本地控制和遠(yuǎn)程控制模式按鈕開關(guān)，同時在前面板上還配有本地/遠(yuǎn)程指示燈、輸出功率正常/異常、報警狀態(tài)指示燈。

計算機監(jiān)控單元由工控微機和控制接口板組成，前面板由液晶顯示屏、計算機鍵盤和鼠標(biāo)。計算機監(jiān)控單元通過控制接口板連續(xù)監(jiān)測發(fā)射機的各個功能單元，顯示各個功能單元工作狀態(tài)，并記錄發(fā)射機的所有的實時狀態(tài)信息。它與組成發(fā)射機的其它功能單元之間的通訊是通過遠(yuǎn)程并行控制總線來實現(xiàn)的，每個功能單元中都配置了邏輯控制板，邏輯控制單元據(jù)此可獲得所有放大模塊的運行報警信息。

計算機監(jiān)控單元配有RS-232串行口和并行接口，可滿足用戶對發(fā)射機遙測遙控，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，在關(guān)閉計算機監(jiān)控單元的情況下，發(fā)射機可照常工作。

1.2 檢測顯示單元

為了方便在現(xiàn)場實時監(jiān)測每個功率放大器單元的工作狀態(tài)，發(fā)射機配有檢測顯示單元，檢測功放單元工作參數(shù)，并直觀地顯示在面板上。

檢測顯示單元通過功率放大器數(shù)據(jù)接口板的串行數(shù)據(jù)總線與各功率放大器單元通訊，同時整機合成器的吸收負(fù)載檢測數(shù)據(jù)也被送到檢測顯示單元，也被選擇監(jiān)測顯示出來，供檢測顯示的數(shù)據(jù)有：

3位數(shù)字表顯示功放單元的輸入功率、輸出功率、反射功率、電壓、電流、溫度、不平衡功率等模擬數(shù)值；故障報警燈顯示每個功放單元內(nèi)MOS管工作報警狀態(tài)；同時故障報警燈顯示過驅(qū)、過溫、過流、過壓，反射大等報警信息。

1.3 30W模擬調(diào)頻激勵器

發(fā)射機采用了30W模擬調(diào)頻激勵器，左/右立體聲信號，AES/EBU 數(shù)字信號輸入，數(shù)字化設(shè)置輸出頻率及輸出功率，操作簡單，穩(wěn)定性好。

該激勵器采用了輸出頻率（每步10kHz）和功率（每步0.1dB）數(shù)字化精密設(shè)置、立體聲編碼器采用分段數(shù)字逼近技術(shù)、溫度補償晶振頻率合成技術(shù)、低噪聲和低失真的壓控振蕩器、音頻低通濾波器和75kHz有源尖銳調(diào)制限幅器、高效率開關(guān)和隔離電源等到先進技術(shù)。內(nèi)置并行接口、RS232 串行接口、RS485總線接口、局域網(wǎng)LAN接口多種遠(yuǎn)程接口，可以使用外部計算機連接面板上的串行接口進行遠(yuǎn)程監(jiān)控，激勵器并具有直流電源短路及反射功率過大的保護電路RF OUT。

激勵器的控制及顯示由內(nèi)置微處理器獨立完成。可通過前面板的功能鍵和LCD顯示屏完成對激勵器的監(jiān)控：主菜單包括監(jiān)測、設(shè)置、狀態(tài)、歷史記錄，監(jiān)控參數(shù)有：輸入/輸出功率、反射功率、工作電壓/電流、放大器的電壓/電流、工作溫度、過調(diào)制和高駐波比報警、鎖相環(huán)鎖定指示；精密電表顯示峰值調(diào)制度、報警信息、歷史報警記錄即包括能設(shè)置的所有參數(shù)等。

微處理器uPC內(nèi)置的EPROM保存開關(guān)機事件和故障報警歷史記錄，每一項事件和故障發(fā)生的時間都被記錄保存，以便維修查詢。

激勵器面板包括有：過調(diào)制和高駐波比報警、鎖相環(huán)鎖定指示；精密電表顯示峰值調(diào)制度、直射和反射功率等信號，非常直觀方便。激勵器設(shè)置有直流電源短路及反射功率過大的保護電路，可以進行工作頻率、輸出功率和預(yù)加重插入選擇開關(guān)等多項設(shè)置。

1.4 5kW功率放大器單元

整機輸出為2臺5kW放大器PA采用3dB合成，5kW（最大6kW）功率放大器PA由6個基本模塊、微處理器的控制板、輸入輸出分配合成板及耦合電路以及5組大容量低躁風(fēng)扇組成。每個基本模塊輸出功率1.2kW，每個1.2kW放大模塊采用了最新高效的LOMOSFET大功率功放管BLF188XR一只。功放單元PA具有自動保護功能，對高溫、過壓、過流、過驅(qū)動、過載、反射太大，輸出功率太小和太大等都能自動保護，同時具有直射功率太小、直射功率太大、過驅(qū)動、反射太大和散熱器溫度太高等報警信號。

功率放大器PA經(jīng)無源功率分配器直接接收來自激勵器的信號，無需中間級放大，使發(fā)射機功放鏈路無瓶頸支路，各級信號分配合成器插入損耗低于0.16dB。

功放單元PA內(nèi)放大板由3個2.5kW TDK LAMBDA（共7.5kW）獨立的48VAC開關(guān)電源并聯(lián)供電。當(dāng)有射頻模塊損壞時，供電電源組將自動調(diào)整供電狀態(tài)以保證整個放大器的輸出在4kW。當(dāng)有一組電源損壞時，另外兩組電源也將調(diào)整狀態(tài)并確保整個放大器的輸出仍能有3kW的功率輸出。特殊的供電系統(tǒng)設(shè)計最大程度地減少了出現(xiàn)故障模塊（射頻或電源）時，功率放大器的功率輸出的影響，從而減少了對整機功率輸出的影響。

功率放大器內(nèi)部邏輯控制保護電路監(jiān)控每個MOSFET管子的工作狀態(tài)，包括電流、電壓、溫度、入射功率、反射功率等。如有參數(shù)超過預(yù)設(shè)值時，認(rèn)為出現(xiàn)故障，保護電路將自動降低輸出功率；如故障嚴(yán)重，直接通過使能ENABLE電路關(guān)閉電源輸出，使功放模塊的輸出為零，并將故障信息通過數(shù)據(jù)總線送到中央控制單元。

5kW功放單元PA內(nèi)放大板由3個獨立的采用了獨特的Shunt恒流技術(shù)的2.5kW AC/DC開關(guān)電源并聯(lián)供電。功放單元PA的供電電源為效率高達(dá)93%的開關(guān)電源，輸入電壓為單相220VAC，電源輸出48VDC為各級功放供電，具有高輸出電壓限幅“撬棒電路”保護、外電壓太高、輸出過流、輸出短路、外部交流電源浪涌吸收電路等保護功能。功放單元PA的供電輸入端配有帶過流保護的開關(guān)，CPU邏輯控制保護電路通過電源接口板電路來監(jiān)控AC/DC開關(guān)電源，每個電源單元帶有兩只內(nèi)置冷卻風(fēng)機，確保其工作安全穩(wěn)定。

1.5 無源功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)

發(fā)射機末級功率放大器采用了新型的無源功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)，即IN- LINE6路無源功率分配/合成器。該無源功率分配/合成器采用寬帶設(shè)計，無須較準(zhǔn)，穩(wěn)定性高，設(shè)計緊湊，每一合成輸入口只需要一個吸收負(fù)載，備件少，插入損耗<0.25dB，完全隔離，減少了功率合成級數(shù)，增加了合成效率，并且合成輸出的冗余設(shè)計使模塊有故障時，發(fā)射機仍然可在盡可能小的功率降低情況下繼續(xù)工作。

1.6 整機電源系統(tǒng)

整機電源系統(tǒng)采用分級供電方法。激勵器、功放模塊及控制單元本身都自帶開關(guān)電源，提高發(fā)射機可靠性。

2 結(jié)束語

TB02-103 10kW調(diào)頻廣播發(fā)射機，電路設(shè)計匯集世界上最新的技術(shù)，功率設(shè)計余量大，具有高可靠性和良好的技術(shù)指標(biāo)，功率放大器采用了最新的高增益、高效率、高可靠性和高輸出失配大功率橫擴散金屬氧化物硅場效應(yīng)管（LDMOSFET），配備了性能超群的中央控制單元、無源功率分配/合成網(wǎng)絡(luò)和供電系統(tǒng)等等，使發(fā)射機的穩(wěn)定性大幅度地提高，從而降低了發(fā)射機的故障率。

[責(zé)任編輯：湯靜]