50KW數(shù)字調(diào)幅（DAM）發(fā)射機功率控制原理分析

陳　山

（四川廣播電視臺505發(fā)射傳輸臺，615000）

50KW數(shù)字調(diào)幅（DAM）發(fā)射機功率控制原理分析

陳山

（四川廣播電視臺505發(fā)射傳輸臺，615000）

我臺中波主發(fā)射機為50KW數(shù)字調(diào)幅（DAM）發(fā)射機，陜西762廠生產(chǎn)。該機采用先進(jìn)的數(shù)字化調(diào)幅技術(shù)和功率合成技術(shù)，性能指標(biāo)優(yōu)良，遠(yuǎn)高于部頒甲級標(biāo)準(zhǔn)，整機效率可達(dá)85%以上。該機為全固態(tài)模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)、檢修、控制、檢測，安全保護(hù)措施完善，故障率低。

數(shù)字化調(diào)幅技術(shù)；功率合成技術(shù)

數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機的基本原理是：將輸入的音頻模擬信號疊加一個直流電壓形成復(fù)合音頻信號（其中音頻分量控制調(diào)幅度，直流分量控制載波功率），經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換、調(diào)制編碼后產(chǎn)生12位數(shù)字音頻信號。用這個數(shù)字信號去控制開啟或關(guān)閉一系列射頻功放模塊的開啟或關(guān)閉，以功率合成的方式在末級的合成變壓器中實現(xiàn)高電平數(shù)模轉(zhuǎn)換，并通過帶通濾波器的濾波產(chǎn)生已調(diào)波，由天饋網(wǎng)絡(luò)發(fā)射輸出。

該機的功率控制系統(tǒng)可以對發(fā)射機的功率電平進(jìn)行設(shè)置和改變，發(fā)射機的功率可以在0-50KW之間連續(xù)改變，其主要控制功能由控制板（A38）完成。下面就功率控制信號的來源和鎖存，功率的邏輯控制及一些基本電路作簡單分析。

首先要清楚發(fā)射機的功率控制信號有哪些，以及它們之間的優(yōu)先權(quán)。發(fā)射機的控制信號輸入方式有三種。第一種：通過面板的控制按鈕（即本地輸入）；第二種：通過外部接口（即遙控輸入）；第三種：故障引起的反饋輸入。前兩方面輸入包括6種控制信號：①關(guān)機；②高功率開機；③中功率開機；④低功率開機；⑤升功率；⑥降功率；分別對應(yīng)控制面板上的6個控制按鈕。其中高、中、低功率開機包括兩種含義：一、發(fā)出開機請求信號，控制發(fā)射機上高壓；二、選定功率電平檔次。功率控制的前提條件是必須在高、中、低功率開機中任選其一，即不上高壓開機，不能升降功率。由故障反饋引入的第三種控制信號包括兩種：1、由Ⅰ類故障和聯(lián)鎖保安電路故障引起的關(guān)機信號；2、由射頻電壓駐波比嚴(yán)重超限而導(dǎo)致的降功率信號。三種控制信號有可能同時發(fā)生，為了避免不同來源的控制信號互相競爭使用控制系統(tǒng)而發(fā)生混亂，同時考慮到控制信號的級別差異，所以控制系統(tǒng)對6種控制信號安排了優(yōu)先次序。我們把控制信號通過去抖動電路同時輸入到優(yōu)先編碼器（74LS148），當(dāng)多個命令同時出現(xiàn)時，編碼器只對優(yōu)先權(quán)高的命令進(jìn)行編碼，形成三位二進(jìn)制數(shù)，把三位二進(jìn)制數(shù)取反后送到解碼器（74LS138），產(chǎn)生一個優(yōu)先權(quán)最高的命令輸出，實現(xiàn)控制信號的優(yōu)先選擇。具體次序如下：（由高到低）關(guān)機→降功率→升功率→高功率開機→中功率開機→低功率開機。

除了升、降功率控制信號外，高、中、低功率開機信號和關(guān)機命令是需要鎖存的，原因有兩個：一、各種命令的完成都需要足夠的時間；二、一旦外部停電時能記憶這些命令，外電恢復(fù)后控制電路繼續(xù)執(zhí)行原有的開關(guān)機命令。下面我們先討論開、關(guān)機命令的執(zhí)行情況，開、關(guān)機命令鎖存電路框圖如下：

有效的高、中、低功率開關(guān)機信號都是低電平，它們經(jīng)非門輸入到鎖存器D42變成高電平有效。在正常開機情況下控制信號經(jīng)D49B反相到延時器t1，延時約20ms，又經(jīng)過R16—C108產(chǎn)生10ms的延時，它通過D51E反相經(jīng)過與非門D49A產(chǎn)生一個負(fù)脈沖，其上升沿延時10ms，以其作為時鐘觸發(fā)信號使開機信號鎖存于D42中。由于D42對開機信號有記憶功能，遇到Ⅰ類故障時出現(xiàn)封鎖K2信號，那么高壓斷開后（封鎖K2信號消失）又會重新產(chǎn)生開機命令，這就造成開關(guān)機來回重復(fù)，有損設(shè)備安全，所以在控制電路中增設(shè)了Q404。這樣當(dāng)出現(xiàn)關(guān)機信號時，Q404基極為高電平，飽和導(dǎo)通，其集電極近似接地為低電平，此低電平經(jīng)D51E和D49A兩極非門后還是低電平，把它的上升沿作為觸發(fā)信號使關(guān)機信號鎖存于D42中，同時清除原來的開機命令。

高、中、低功率三路開機信號分別經(jīng)過與門D43A、D43B、D43C輸入到或門D53A，其中任何一個信號有效時，D53A輸出高電平開機請求信號，控制開機。D43A、D43B、D43C為二端輸入的與門電路，它們的另一端輸入為封鎖K2信號，當(dāng)手動或自動關(guān)機時，封鎖K2信號由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，這樣三種開機信號無法通過，開機信號消失。（注：K2為交流繼電器，位于分級啟動箱內(nèi)控制高壓電源的通斷）

下面是發(fā)射機的功率控制邏輯，其框圖如下：

發(fā)射機可以預(yù)置三種功率檔次，分別是“高功率開機”、“中功率開機”和“低功率開機”。圖中三個計數(shù)器，采用三位二—十進(jìn)制編碼，可以預(yù)置相應(yīng)的功率檔次數(shù)據(jù)。三個計數(shù)器之前各有一個計數(shù)器輸入門，每個輸入門由兩個三端輸入的與門組成。接到每個計數(shù)器輸入門的信號有4路，如圖所示。以高功率為例：高功率開機、升功率和時鐘信號接到與門D63A的三個輸入端，當(dāng)三路輸入均為高電平時它輸出高電平，產(chǎn)生升功率脈沖，通過計數(shù)器的“UP”端驅(qū)使它進(jìn)行數(shù)據(jù)的增加。而高功率開機、降功率和時鐘信號接到與門D63B的三個輸入端，類似地產(chǎn)生降功率脈沖，通過計數(shù)器“DWN”端驅(qū)使它進(jìn)行數(shù)據(jù)的遞減。數(shù)據(jù)的增減頻率由時鐘信號決定，有兩種頻率（25Hz、200Hz）可選。為了防止計數(shù)器出現(xiàn)999到000或000到999的跳變，控制電路有上門限和下門限識別電路。當(dāng)升功率出現(xiàn)999時就禁止時鐘使升功率停止；而當(dāng)降功率出現(xiàn)000時也通過禁止時鐘使降功率停止，這就避免了功率大幅跳變損壞發(fā)射機。利用此功能我們還可以通過調(diào)整上限門電路預(yù)置發(fā)射機各功率等級的不同功率上限，如高功率檔預(yù)置最高功率升至60KW便封鎖時鐘脈沖使功率不再上升，以便更好保護(hù)發(fā)射機。

三個功率電平計數(shù)器的輸出信號分別經(jīng)過三態(tài)門輸入到多路選擇器。多路選擇器以“高功率開機”、“中功率開機”、“低功率開機”信號作為它的地址。例如：高功率開機時只有“高功率開機”信號為高電平，它將選通高功率計數(shù)器那一路數(shù)據(jù)，從多路選擇器輸出并送到模擬板（A34）的功率鎖存器。該鎖存器的清除信號來自控制板電源故障檢測器，電源故障時由該檢測器輸出低電平使鎖存器清零。它的時鐘信號是在具有下列條件之一時出現(xiàn)的，即：開機電磁閘K1出現(xiàn)啟動脈沖，功率電平鎖存器鎖存了開機信號、功率計數(shù)器升、降指令而且延時100us后，該時鐘信號就是模擬板鎖存器的選通脈沖，僅當(dāng)選通時才能變換鎖存數(shù)據(jù)。模擬板功率鎖存器的輸出數(shù)據(jù)用于控制數(shù)控衰減器，這個衰減器可以控制模擬板直流和音頻信號的大小，而模擬輸入板直流和音頻信號的大小決定了整機的輸出載波功率和相應(yīng)的調(diào)幅功率的大小。這樣我們就能靈活控制發(fā)射機的輸出功率了。

另外，還有幾種影響功率控制的輸入信號：

1）電源故障信號。任何一個電源故障信號都會產(chǎn)生數(shù)據(jù)清除信號，它將清除鎖存在模擬輸入板上的功率控制數(shù)據(jù)，使功率降至“0”，同時使開/關(guān)機控制邏輯中的高壓電源關(guān)閉。

2）后備電源+5V故障信號。產(chǎn)生后備電源+5V故障后，將清除鎖存器及升/降計數(shù)器，使發(fā)射機高、中、低功率電平降到“0”。

3）Ⅰ類故障信號。產(chǎn)生Ⅰ類故障信號會出現(xiàn)“關(guān)機”命令，并被鎖存。

4）來自開/關(guān)機控制邏輯的“釋放禁止”信號。產(chǎn)生該信號時只有重新閉合K2后，才允許功率控制邏輯升/降計數(shù)。

Analysis of the principle of 50KW digital amplitude modulation （DAM）transmitter power control

Chen Shan
（Sichuan radio and television station 505 transmission station，615000）

I am a wave of the main transmitter for the 50KW Digital AM（DAM）transmitter，Shaanxi 762 factory production.This machine adopts digital modulation technology and power synthesis technology，good performance，far higher than the ministerial standard of Grade A，the efficiency can reach more than 85%.This machine is the solid state modular design，the structure is simple，easy to maintain， overhaul，control，detection，security measures to improve，the fault rate is low.

digital amplitude modulation technology；power synthesis technology