淺談JRS-853中頻發(fā)射機(jī)的工作原理與日常養(yǎng)護(hù)

王寶成

（上海海岸電臺(tái)，上海 201206）

1 中頻發(fā)射機(jī)作用與特點(diǎn)

我國海岸電臺(tái)中頻發(fā)射機(jī)主要作用是采用NAVTEX方式向航行船舶播發(fā)海上搜救、氣象水文、航行警告等安全信息，對(duì)保障海上船舶的航行安全至關(guān)重要，是全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)中重要的岸基設(shè)備。

JRS-853中頻發(fā)射機(jī)是上海海岸電臺(tái)使用的最新一代中頻發(fā)射機(jī)，具有全固態(tài)、高晶場效應(yīng)管（MOS-FET）和D類放大系統(tǒng)、高耐受功率的功率放大器、相位調(diào)幅、天線阻抗變化自動(dòng)恒定輸出、發(fā)射頻道預(yù)設(shè)、高穩(wěn)定晶體振蕩器、防止過載和短路、IP或串/并行遠(yuǎn)程控制、PC設(shè)置內(nèi)部參數(shù)與維護(hù)以及一鍵自檢等特點(diǎn)。

2 JRS-853中頻發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)

（1）功率合成器單元：該單元將四個(gè)功率放大器模塊合成為5kW PEP輸出。

（2）激勵(lì)器單元：該單元生成發(fā)射模式與射頻信號(hào)至4個(gè)功放模塊，并控制整個(gè)發(fā)射。

（3）功放接口單元：該單元控制四個(gè)功放模塊和組合器單元，以與激勵(lì)器元連接。

（4）功放單元：該單元包括功放模塊，射頻變壓器和LPF電路。功放模塊將激勵(lì)器單元的輸出放大到1.25kW PEP。

（5）供電單元：該單元轉(zhuǎn)換交流電源并將直流電源提供給發(fā)射機(jī)中的每個(gè)單元。

（6）空氣過濾器：提供風(fēng)冷和過濾。

（7）主斷路器：用于交流電源輸入的主斷路器開關(guān)，自動(dòng)檢測到過流或短路時(shí)跳閘。

（8）輸出同軸管：鏈接射頻信號(hào)電纜至天線。

3 工作原理

3.1 概述

該中頻發(fā)射機(jī)基于ITU-R等國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可在海上中頻通信頻段424kHz至518kHz的頻率范圍內(nèi)預(yù)設(shè)6個(gè)發(fā)射信道。

發(fā)射模式是基于NAVTEX模式的移頻鍵控（FSK）和等幅鍵控（CW），F(xiàn)SK信號(hào)源可以通過IP或串/并口接入。

中頻發(fā)射機(jī)由激勵(lì)器單元產(chǎn)生射頻調(diào)制信號(hào)（RF），四個(gè)功率放大模塊放大RF信號(hào)，功率合成器單元將來自功放模塊和功放接口單元的四個(gè)RF信號(hào)組合到合成器，功放接口單元負(fù)責(zé)連接激勵(lì)器與功率合成器以便控制。

3.2 射頻電路（RF）

JRS-853工作原理圖

發(fā)射機(jī)的RF電路由激勵(lì)器，功率放大器和合成器組成。激勵(lì)器產(chǎn)生頻率FS信號(hào)和鍵控信號(hào)由調(diào)制器調(diào)制成的RF信號(hào)。

功率放大器將激勵(lì)器的RF輸出放大到1.25kW輸出功率。它由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，兩個(gè)功放（PA）電路，一個(gè)功率合成器和低通濾波器電路組成。

激勵(lì)器的RF調(diào)幅采用相位幅度（PTAM）的調(diào)制方法。對(duì)FS調(diào)制采用了平衡調(diào)制的數(shù)字相位法。

3.3 激勵(lì)電路

該電路使用518kHz或490kHz產(chǎn)生RF信號(hào)FSK或CW調(diào)制（任何頻率都可以預(yù)設(shè)在424kHz至518kHz范圍內(nèi)）。配置了CME-800調(diào)制器，可以為發(fā)射頻率生成RF信號(hào)，產(chǎn)生FSK調(diào)制和PTAM調(diào)制。

CME-800調(diào)制器包括具有DDS技術(shù)的頻率合成器電路，其產(chǎn)生用于發(fā)射頻率的RF信號(hào)以及FSK混頻器電路，其混合用于1700Hz±85Hz的FSK信號(hào)和合成器輸出以產(chǎn)生用于發(fā)射頻率的FSK信號(hào)。

3.4 功率放大器（PA）電路

該電路有一個(gè)功率放大模塊，一個(gè)功率轉(zhuǎn)換器，它結(jié)合了PA模塊的輸出，還有一個(gè)低通濾波器，與負(fù)載阻抗或更高的負(fù)載阻抗匹配。

每個(gè)功率放大模塊電路將兩個(gè)脈沖序列輸出轉(zhuǎn)換成幅度調(diào)制輸出，并將兩個(gè)放大脈沖序列輸出組合成幅度調(diào)制輸出。

3.5 功率合成電路

該電路將四個(gè)功率放大器單元的四個(gè)輸出合并為5kW輸出功率。PA1至PA4的輸出波形是相同的正弦波。PA1和PA2的輸出由T1組合；PA3和PA4的輸出由T2組合。T1和T2是混合變壓器。R11至R14和R21至R24是平衡電阻。當(dāng)操作正常時(shí)，它們不消耗RF功率。但是，如果PA單元輸出不平衡，則這些電阻會(huì)消耗不平衡的RF功率。

3.6 功放接口電路

功放接口電路由功放控制電路組成，控制功率再分配電路的各部分與控制電路的接口。

該電路由四個(gè)PA單元對(duì)應(yīng)的報(bào)警和監(jiān)控電路、控制電路、監(jiān)控信號(hào)接口電路和發(fā)射功率檢測電路組成。四個(gè)PA單元對(duì)應(yīng)有四個(gè)類似的報(bào)警和監(jiān)控電路。

3.7 電源電路

電源為激勵(lì)器，合成器器，功放接口，功率放大器，遠(yuǎn)程接口和電源電路的所有部件提供所需的直流和交流電源。

3.8 控制電路

控制電路由32位微處理器進(jìn)行集中監(jiān)控，主要電路部分是CPU和FPGA.幾乎所有的功能都是由軟件控制的。主要控制FSK信號(hào)與調(diào)制解調(diào)器信號(hào)鍵控信號(hào)控制的選擇與電平控制；功率放大器和電源輸出功率控制（相位控制）的控制與監(jiān)控；局域網(wǎng)接口控制與監(jiān)控對(duì)外部PC機(jī)的控制與監(jiān)控；從測試程序中內(nèi)置的MODEM接口控制和監(jiān)控；報(bào)警控制的控制、監(jiān)控和復(fù)位，報(bào)警的監(jiān)控和復(fù)位。

3.9 檢測電路

檢測電路主要由信號(hào)輸出檢測電路、輸出功率檢測電路、交流輸入電壓測量電路、直流電壓測量電路、直流電流測量電路、電平監(jiān)測電路、射頻電平監(jiān)測電路、音頻電平監(jiān)測電路。

3.10 保護(hù)和告警電路

保護(hù)和告警電路主要是功放過載保護(hù)、反射保護(hù)、熱量保護(hù)、異常電壓電流保護(hù)。告警方面有：過壓報(bào)警電路、過流報(bào)警電路、保險(xiǎn)絲報(bào)警電路、輸出負(fù)載駐波比（VSWR）報(bào)警電路、功放保護(hù)報(bào)警電路。

3.11 遙控電路

JRS-853中頻發(fā)射機(jī)在機(jī)柜的后部有一個(gè)可調(diào)的遠(yuǎn)程接口單元。此單元將發(fā)射機(jī)與外部遙控器連接起來，以啟可以用遠(yuǎn)程接人控制發(fā)射機(jī)。遙控方式為局域網(wǎng)（IP）、調(diào)制解調(diào)器（串/并接口），也可以通過軟件進(jìn)行切換。

4 養(yǎng)護(hù)

JRS-853中頻發(fā)射機(jī)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程和現(xiàn)場檢測維護(hù)，遠(yuǎn)程檢測主要通過PC控制軟件進(jìn)行自測。現(xiàn)場定期檢測主要檢測每個(gè)單元輸出功率，電壓和實(shí)時(shí)監(jiān)控參數(shù)水平；激勵(lì)器的相移值；功放單元的RF電平和PS Control的電壓；各個(gè)電路的運(yùn)行狀態(tài)。

具體的主要關(guān)注的是頻道、頻率、發(fā)射模式、功率下降值、相位值、功放電壓、功放電流、交流輸入電壓、輸出功率、反射功率、天線駐波比等。

此外還要定期清潔排氣口空氣過濾器、扇熱風(fēng)扇，檢查連接器是否松動(dòng)，清潔設(shè)備內(nèi)容的污垢和灰塵，預(yù)防昆蟲侵入，同時(shí)也要注意潮濕和腐蝕的防護(hù)。