DX-100中波發(fā)射機(jī)射頻驅(qū)動(dòng)模塊的開(kāi)關(guān)控制邏輯分析

張偉東

DX-100中波發(fā)射機(jī)射頻驅(qū)動(dòng)模塊的開(kāi)關(guān)控制邏輯分析

張偉東

新疆新聞出版廣電局633臺(tái) 新疆 阿勒泰市 836500

本文主要分析和討論DX-100發(fā)射機(jī)射頻驅(qū)動(dòng)模塊開(kāi)關(guān)控制邏輯的產(chǎn)生、D13模塊的自動(dòng)備份、D14模塊驅(qū)動(dòng)電源調(diào)整器以及驅(qū)動(dòng)模塊的控制鏈路，為處理發(fā)射機(jī)故障提供有益的經(jīng)驗(yàn)。

驅(qū)動(dòng) 控制 調(diào)整器 故障

DX-100發(fā)射機(jī)是DAM發(fā)射機(jī)系列中100KW中波發(fā)射機(jī)，其射頻驅(qū)動(dòng)級(jí)有D1～D14共14個(gè)功率放大模塊，由驅(qū)動(dòng)編碼板提供開(kāi)關(guān)控制邏輯信號(hào)去控制14個(gè)射頻驅(qū)動(dòng)功率放大模塊的開(kāi)和關(guān)，從而對(duì)預(yù)驅(qū)動(dòng)放大器送來(lái)的射頻信號(hào)進(jìn)行放大，其輸出由射頻合成器合成后，再經(jīng)射頻分配板輸出到射頻功率放大器。

1 射頻驅(qū)動(dòng)模塊開(kāi)關(guān)控制邏輯的產(chǎn)生

當(dāng)發(fā)射機(jī)開(kāi)機(jī)信號(hào)（發(fā)射機(jī)開(kāi)機(jī)允許-高電平）從控制板通過(guò)驅(qū)動(dòng)編碼板上的J3—1送至與非門(mén)U14的9腳和10腳，從而使U14—6輸出高電平，并送給U12和U13線路推動(dòng)器的輸入端。當(dāng)線路推動(dòng)器輸入為高電平，其輸出則為低電平，從而使Q5～Q12基極為負(fù)電平。則PNP管的發(fā)射極輸出為負(fù)電平，當(dāng)基極為正電平，NPN管的發(fā)射極輸出為正電平。負(fù)電平作為預(yù)驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)模塊的“開(kāi)”控制信號(hào)（通過(guò)驅(qū)動(dòng)合成母板），正電平作為模塊“關(guān)”控制信號(hào)。發(fā)射機(jī)開(kāi)機(jī)信號(hào)控制D1～D11驅(qū)動(dòng)模塊的開(kāi)通。驅(qū)動(dòng)模塊D12為手動(dòng)備份驅(qū)動(dòng)模塊，正常工作時(shí)開(kāi)關(guān)S2在“關(guān)”位置，如有驅(qū)動(dòng)模塊壞，將S2搬至“開(kāi)”位置，使D12投入工作。D13為自動(dòng)備份驅(qū)動(dòng)模塊，當(dāng)RF驅(qū)動(dòng)電平正常并在驅(qū)動(dòng)電源調(diào)整器調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)，D13不工作。如D14A和D14B全部工作后，RF驅(qū)動(dòng)電平仍低，D13將工作，D14A和D14B通過(guò)反饋繼續(xù)調(diào)整RF驅(qū)動(dòng)電平。如S3在“關(guān)”位置，D13將不工作且不能跟蹤D14的變化。如圖1所示。

圖1 驅(qū)動(dòng)控制方框圖

1.1 D13模塊的自動(dòng)備份控制

圖2 驅(qū)動(dòng)D13控制邏輯電路框圖

如圖2所示，過(guò)/欠驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路U6提供“自動(dòng)”驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。比較器U6—1和U6—14和相聯(lián)系的電路形成門(mén)限，以決定D13什么時(shí)候開(kāi)和關(guān)。來(lái)自驅(qū)動(dòng)分配板的RF取樣信號(hào)供給驅(qū)動(dòng)電平故障檢測(cè)變壓器T2，變壓器次級(jí)輸出送給驅(qū)動(dòng)整流元件CR7。此二極管將RF信號(hào)轉(zhuǎn)換為與提供給所有功放模塊RF驅(qū)動(dòng)電平成比例的直流電壓。此直流電壓送至“過(guò)/欠驅(qū)動(dòng)故障比較器”U6（U6—1 和U6—14）的反相端，提供自動(dòng)備份驅(qū)動(dòng)模塊D13的檢測(cè)。參考電壓由R19、R16、R50和 R51分壓后送到U6-1的正相端，作為欠驅(qū)動(dòng)門(mén)限閾值電壓,任何時(shí)間當(dāng)發(fā)射機(jī)大臺(tái)階功放模塊和二進(jìn)制功放模塊的射頻激勵(lì)減小到18V時(shí)，從射頻分配取樣來(lái)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)小于門(mén)限閾值電壓，此時(shí)，U6—14輸出“D13自動(dòng)開(kāi)”信號(hào)為高電平。

在正常情況下，由R17、R18、R48和R49分壓形成的參考電壓加到U13-1的正相端，作為過(guò)驅(qū)動(dòng)門(mén)限閾值電壓。從射頻驅(qū)動(dòng)分配取樣來(lái)的信號(hào)加在反相端，射頻取樣信號(hào)大于27V時(shí)，U13-1輸出“D13自動(dòng)關(guān)”信號(hào)為低電平。U18的Q輸出端和U13的10腳輸入端為低電平。U13的9腳為發(fā)射機(jī)開(kāi)機(jī)信號(hào)為高電平。因?yàn)閁13的9腳為高電平，10腳為低電平，所以U13的8腳為高電平，此高電平信號(hào)通過(guò)S3使D13不工作。

如果驅(qū)動(dòng)電平低于“D13自動(dòng)開(kāi)”的閾值，則U6-14輸出高電平“D13自動(dòng)開(kāi)”信號(hào)到U14的“2”端，其“1”端是來(lái)自“D13自動(dòng)關(guān)”高電平，使得U14—3輸出轉(zhuǎn)換為低電平。這將導(dǎo)致鎖存器U18—5的Q端為高電平，線路驅(qū)動(dòng)器U13—8的輸出變低，送到驅(qū)動(dòng)編碼三極管Q1、Q2的基極。當(dāng)基極為負(fù)電平，則PNP管的發(fā)射極輸出為負(fù)電平，當(dāng)基極為正電平，NPN管的發(fā)射極輸出為正電平。負(fù)電平作為預(yù)驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)放大模塊的“開(kāi)”控制信號(hào)（通過(guò)驅(qū)動(dòng)合成母板），D13工作。反之，正電壓作為模塊“關(guān)”控制信號(hào)。

D13工作后，RF驅(qū)動(dòng)電平恢復(fù)到正常水平，“D13自動(dòng)開(kāi)”信號(hào)變低，鎖存器U18的Q端輸出不變，D13保持工作。

如果RF驅(qū)動(dòng)電平繼續(xù)增加，超過(guò)“D13自動(dòng)關(guān)”的閾值，驅(qū)動(dòng)檢測(cè)比較器U6—1輸出為低電平，U14的“1”和“2”輸入端都為低電平，U14—3輸出高電平，U18的Q輸出端將變換為高電平，送到Q1、Q2的基極后，發(fā)射極輸出高電平，使得D13被關(guān)閉。

發(fā)射機(jī)上的驅(qū)動(dòng)模塊D1～D13的電源電壓為固定的+115V電壓，而D14A和D14B的電源電壓是可變的，從而可以改變總的射頻驅(qū)動(dòng)模塊的輸出。D14模塊的射頻峰-峰值輸出電壓由D14A上電源電壓和D14B上電源電壓之和決定。

當(dāng)P1放在“開(kāi)”位置，“開(kāi)”控制信號(hào)將提供給除D13以外的所有驅(qū)動(dòng)模塊而不用上高壓。其作用為故障檢查。正常時(shí)P1放在“自動(dòng)（AUTO）”位置，此時(shí)只有在開(kāi)機(jī)，“開(kāi)機(jī)請(qǐng)求”命令從控制板上送過(guò)來(lái)之后，“開(kāi)”模塊控制信號(hào)才能送給各個(gè)模塊。

1.2 D14模塊的電壓控制

DX100發(fā)射機(jī)上的驅(qū)動(dòng)模塊D1～D13的電源電壓為固定的+115V電壓，而驅(qū)動(dòng)模塊D14分為D14A和D14B兩部分，它們的電源電壓是可變的，從而可以改變總的射頻驅(qū)動(dòng)模塊的輸出。D14模塊的射頻峰-峰值輸出電壓由D14A上電源電壓和D14B上電源電壓之和決定。在正常工作情況下，D14A上電壓在+40V～+80V之間，D14B上電壓為零（無(wú)論在開(kāi)環(huán)或閉環(huán)狀態(tài)）。如射頻驅(qū)動(dòng)輸出需增加則D14A上電壓先增大，如果D14A上電壓達(dá)到+110V時(shí)射頻驅(qū)動(dòng)電平仍不夠，D14B上電壓則開(kāi)始增大。如D14B上電壓達(dá)到最大輸出時(shí)射頻驅(qū)動(dòng)電平還不夠，D13模塊將通過(guò)驅(qū)動(dòng)編碼板控制開(kāi)始工作。D13工作后，D14A和D14B將反饋至低電平狀態(tài)，進(jìn)行射頻驅(qū)動(dòng)電平的微調(diào)。

如圖3所示，驅(qū)動(dòng)電源調(diào)整器有“開(kāi)環(huán)”和“閉環(huán)”兩種工作模式，可由開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇。在閉環(huán)狀態(tài)下，自射頻分配板的射頻驅(qū)動(dòng)取樣信號(hào)被送給“射頻/直流轉(zhuǎn)換器”，它的輸出是一個(gè)和送給大臺(tái)階、二進(jìn)制模塊射頻驅(qū)動(dòng)電平成比例的直流電壓。一差分放大器放大此直流電壓與閉環(huán)控制電壓之差，并在閉環(huán)狀態(tài)時(shí)送至調(diào)整器控制電路。調(diào)整器控制電路可改變調(diào)整器A（控制D14A上電壓）和調(diào)整器B（控制D14B上電壓）的輸出電壓。增加它們中的一個(gè)或兩個(gè)的電壓都將使射頻驅(qū)動(dòng)輸出電平增加，每個(gè)調(diào)整器的輸出能在0～+110Vdc之間變化。當(dāng)在開(kāi)環(huán)狀態(tài)時(shí)送給調(diào)整器控制電路的參考電壓只能手動(dòng)調(diào)整，并通過(guò)調(diào)整器A和調(diào)整器B控制D14A和D14B上的電壓。

圖3 驅(qū)動(dòng)電源調(diào)整方框圖

如發(fā)射機(jī)調(diào)諧和預(yù)置適當(dāng)，在正常工作情況下，D14A上電壓在+40V～+80V之間，D14B上電壓為零（無(wú)論在開(kāi)環(huán)或閉環(huán)狀態(tài)）。如射頻驅(qū)動(dòng)輸出需增加則D14A上電壓先增大，如果D14A上電壓達(dá)到+110V時(shí)射頻驅(qū)動(dòng)電平仍不夠，D14B上電壓則開(kāi)始增大。如D14B上電壓達(dá)到最大輸出時(shí)射頻驅(qū)動(dòng)電平還不夠，D13模塊將通過(guò)驅(qū)動(dòng)編碼板控制開(kāi)始工作。D13工作后，D14A和D14B將反饋至低電平狀態(tài)，進(jìn)行射頻驅(qū)動(dòng)電平的微調(diào)。

2 D14模塊的驅(qū)動(dòng)電源調(diào)整器

如圖4所示，N溝道功率MOS管Q2是直流放大器，其漏極接在+230Vdc取樣電壓上。當(dāng)柵極電壓達(dá)到+2V～+4V閾值時(shí)Q2管開(kāi)始導(dǎo)通。一旦超過(guò)閾值電壓，Q2管的漏極電流將增加。柵極電壓越高，漏極電壓將越低。Q2的輸出經(jīng)過(guò)電阻分壓耦合至Q3、Q4、Q7柵極，同樣，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓二極管CR7、CR9、CR10耦合至Q5、Q6、Q8柵極。

2.1 D14A的電源調(diào)整器A

圖3-1中送給D14A的調(diào)整輸出電壓由晶體管Q3、Q4和Q7控制。當(dāng)它們的柵極電壓為0V，晶體管Q3、Q4和Q7關(guān)斷，D14A的輸出電壓也為零。當(dāng)它們的柵極電壓與源極相比為正時(shí)，這三個(gè)晶體管開(kāi)始導(dǎo)通。柵極電壓越大，導(dǎo)通的程度越深，調(diào)整器A送給D14A的輸出電壓也越大。

圖4 驅(qū)動(dòng)電源調(diào)整器原理圖

R25上的電壓降即為Q3、Q4和Q7的柵極電壓。其中R25是Q2漏極與Q3、Q4和Q7源極之間分壓電阻的一部分。Q2漏極與調(diào)整器A輸出的電壓之差由R22、R24、R25分壓。當(dāng)Q2漏極電壓增加時(shí)，R25上電壓增大，Q3與Q4、Q7導(dǎo)通的越厲害，調(diào)整器A 的輸出電壓也越大。電容C9和R23、C10分別給R22和R24上的交流提供一個(gè)低電阻通道。其效果是提高調(diào)整器響應(yīng)速度，減小調(diào)整器輸出電壓的交流脈動(dòng)成分。為增加電流通過(guò)的能力，三個(gè)功率場(chǎng)效應(yīng)管Q3、Q4和Q7并聯(lián)使用。

2.2 D14B的電源調(diào)整器B

供給驅(qū)動(dòng)模塊D14B的輸出電壓由Q5、Q6、Q8控制。R34上的電壓降做為Q5、Q6、Q8的柵極電壓。電阻R33、R34，穩(wěn)壓管CR7、CR9、CR10串聯(lián)在Q5、Q6、Q8源極和Q2漏極之間。這些穩(wěn)壓二極管將不會(huì)導(dǎo)通，直到Q2漏極電壓超過(guò)其穩(wěn)壓值之和（如Q1不導(dǎo)通其值為133V），穩(wěn)壓管導(dǎo)通之前R34上沒(méi)有電壓降，故Q5、Q6、Q8處于關(guān)斷狀態(tài)。

當(dāng)Q2漏極電壓超過(guò)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，調(diào)整器B開(kāi)始工作，調(diào)整器A導(dǎo)通的越厲害，其輸出電壓越接近+115V，當(dāng)Q2漏極電壓越大，調(diào)整器B導(dǎo)通的越厲害，從而使調(diào)整器B輸出電壓增加，此時(shí)調(diào)整器A的輸出電壓保持或接近于+115V。晶體管Q1被用來(lái)確保調(diào)整器B能完全導(dǎo)通，從而使D14B上電壓能達(dá)到約+115V，Q1的基-射極電壓為R22上的電壓降，R22為控制調(diào)整器A的分壓回路的一部分，當(dāng)Q3、Q4、Q7接近飽和，Q1將開(kāi)始導(dǎo)通，故Q1和CR7上的電壓降將不超過(guò)39V，從而使穩(wěn)壓補(bǔ)償值不超過(guò)133V。

3 驅(qū)動(dòng)模塊的控制鏈路

D1～D14驅(qū)動(dòng)模塊的控制鏈路線路如圖5所示。從從射頻分配板而來(lái)的射頻取樣信號(hào)送到驅(qū)動(dòng)編碼板的驅(qū)動(dòng)電平檢測(cè)電路來(lái)檢測(cè)射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高低，產(chǎn)生欠驅(qū)動(dòng)信號(hào)和過(guò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，TP8為驅(qū)動(dòng)電平測(cè)試點(diǎn)，發(fā)射極正常工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)電平在20～25Vp-p之間，當(dāng)電平低于18Vp-p時(shí)為欠驅(qū)動(dòng)，當(dāng)高于27Vp-p時(shí)為過(guò)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電平檢測(cè)信號(hào)、開(kāi)機(jī)信號(hào)和預(yù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)編碼電路后控制驅(qū)動(dòng)模塊D1～D14的開(kāi)和關(guān)，從而保持驅(qū)動(dòng)電平保持在正常值范圍內(nèi)。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)射頻驅(qū)動(dòng)模塊的開(kāi)關(guān)控制分析，可以掌握驅(qū)動(dòng)級(jí)14個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊的控制流程，從而對(duì)驅(qū)動(dòng)級(jí)出現(xiàn)的故障能夠較準(zhǔn)確地進(jìn)行判斷處理。如果出現(xiàn)諸如欠驅(qū)動(dòng)、過(guò)驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)模塊無(wú)輸出等常見(jiàn)故障時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)級(jí)模塊的控制鏈路逐步查找，就可找到故障點(diǎn)。了解和掌握這種分析方法有利于提高對(duì)DX系列發(fā)射機(jī)的維護(hù)檢修能力，對(duì)發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行有積極的作用。

圖5 驅(qū)動(dòng)模塊控制鏈路圖

責(zé)任編輯：王學(xué)敏

TN83

B

2096-0751（2017）07-0019-05

張偉東 新疆新聞出版廣電局633臺(tái) 高級(jí)工程師

審稿人：嚴(yán)志剛 內(nèi)蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺(tái) 正高級(jí)工程師