同方吉兆GME11D33C 型3kW 液冷數(shù)字電視發(fā)射機(jī)運(yùn)行維護(hù)管理

張志杰

（廣東省廣播電視技術(shù)中心，廣州 510220）

1 GME11D33C 型3kW 液冷數(shù)字電視發(fā)射機(jī)

GME11D33C 型3kW 液冷數(shù)字電視發(fā)射機(jī)，是北京同方吉兆科技有限公司研制生產(chǎn)的大功率全固態(tài)數(shù)字電視發(fā)射設(shè)備，符合國家地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)（GB20600-2006，DTMB）；額定輸出功率3kW，整機(jī)功耗15kW；功放采用LDMOS 全固態(tài)技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化設(shè)計；開關(guān)電源及末級功放采用熱插拔技術(shù)，方便維護(hù)與操作；智能化、網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)RS485接口，可方便使用PC 機(jī)對發(fā)射機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和管理。具有完善的保護(hù)措施，保障設(shè)備安全運(yùn)行。

2 整機(jī)結(jié)構(gòu)和原理

GME11D33C 型3kW 液冷數(shù)字電視發(fā)射機(jī)從結(jié)構(gòu)上可分為：發(fā)射機(jī)柜和液冷系統(tǒng)。發(fā)射機(jī)柜包含激勵器、功率放大器、開關(guān)電源、配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電控單元、功率分配（合成）單元、濾波器、定向耦合器、冷卻系統(tǒng)等。液冷系統(tǒng)包含泵單元、熱交換器、配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。整機(jī)原理框圖如圖1。把符合國家地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)（GB20600-2006，DTMB）的TS 流（高山臺使用格式：視頻MPEG-2，音頻DRA，碼率24.300Mb/s）輸入到激勵器，經(jīng)前向糾錯、星座映射、組幀、基帶后處理、正交上變頻等處理，輸出符合要求的射頻信號，經(jīng)由功率放大器放大到額定功率，從天線發(fā)射出去。

圖1 整機(jī)原理框圖

2.1 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是由主控單元MCU、各功能單元以及各數(shù)據(jù)總線組成，可通過總線與上位機(jī)PC 連接，實現(xiàn)外部控制功能。各功能單元之間的通信遵循各自的總線協(xié)議。主控單元MCU 是發(fā)射機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)的中心監(jiān)控單元，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的工作，同時對外提供通信接口。主要功能有：采集、存儲、分析整機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)；整機(jī)控制，參數(shù)設(shè)置；提供整機(jī)的外部控制接口；系統(tǒng)重要參數(shù)顯示；報警與故障保護(hù)處理；人機(jī)交互等。電控單元是控制系統(tǒng)的二級控制單元，由電源分配控制系統(tǒng)、開關(guān)電源檢測控制板、配電單元、液冷系統(tǒng)配電單元等組成。電控單元的主要功能：整機(jī)開關(guān)機(jī)控制；給整機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供+9/+12V 等電源；電源數(shù)據(jù)采集和管理；與主控單元通信；總電源檢測等。

2.2 功率放大器

功率放大器是射頻通道的一部分。整機(jī)共有四套功率放大器單元，主要由前級放大器、末級放大器、監(jiān)控板、電流取樣板、電源管理板等組成。其結(jié)構(gòu)簡單，模塊化設(shè)計，維護(hù)簡單。功放單元工作電壓48V，末級工作在甲乙類，增益≥47dB，輸出功率800±50W。功放單元中有4塊末級功放板，每塊末級功放板由2只LDMOS 場效應(yīng)管BLF888組成，采用微帶線功率分配（合成）和90°正交電橋功率分配（合成）技術(shù)，寬帶設(shè)計，線性好，一致性強(qiáng)，可互換使用。監(jiān)控板將功放單元的工作狀態(tài)參數(shù)經(jīng)采集、存儲、A/D 轉(zhuǎn)換、微處理器處理后，通過CAN 總線接口傳送到主控單元進(jìn)行監(jiān)測，并有過激勵、過載、過熱等自我保護(hù)控制及狀態(tài)指示功能。無源器件包括：主備激勵器二合成（分配）器，微帶線四分配（合成）器，帶通濾波器，定向耦合器等。與功率放大器共同組成射頻傳輸通道。

2.3 功放開關(guān)電源

數(shù)字化高性能開關(guān)電源是根據(jù)國內(nèi)供電狀況和發(fā)射機(jī)對電源的使用要求而設(shè)計的，其安全及電氣性能符合YD/T731.94《通信高頻開關(guān)整流器》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。開關(guān)電源模塊由北京新雷能科技股份有限公司提供。本機(jī)共有12塊開關(guān)電源模塊，可互換使用，采用AC380V 三相四線制供電，輸出電壓46-52V 可調(diào)（本機(jī)48V），功率2900W，均流精度≥±5%。功放開關(guān)電源共有3塊開關(guān)電源檢測控制板，每個開關(guān)電源檢測控制板對4塊開關(guān)電源模塊進(jìn)行控制和檢測。12塊開關(guān)電源模塊采用均流均壓對整機(jī)四個功放單元供電。

2.4 液冷系統(tǒng)

GME9Y01A02型液冷循環(huán)機(jī)是北京同方吉兆科技有限公司自主研發(fā)的新一代液體冷卻循環(huán)系統(tǒng)，由泵單元、熱交換器、配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成?？刂茊卧捎肞LC 控制系統(tǒng)，由控制器XC3-48RT-E 和XC-E3AD4PT2DX 協(xié)作完成檢測及控制。液冷循環(huán)機(jī)采用備份冗余設(shè)計，水泵和風(fēng)機(jī)均為主備設(shè)計，單臺故障可以在線維護(hù)。PLC 控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個液冷系統(tǒng)的電氣控制，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的顯示，數(shù)據(jù)采集及報警，與整機(jī)主控單元的數(shù)據(jù)通信。通過“工作/維護(hù)”轉(zhuǎn)換開關(guān)，液冷循環(huán)機(jī)可以脫離發(fā)射機(jī)單獨(dú)運(yùn)行，方便維護(hù)。

2.5 激勵器

GME3DE22E 數(shù)字電視激勵器為北京同方吉兆科技有限公司與清華大學(xué)數(shù)字電視研究中心合作開發(fā)，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。符合國家地面數(shù)字電視廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)（GB20600-2006）；可以實現(xiàn)單頻網(wǎng)（SFN）和多頻網(wǎng)（MFN）的地面覆蓋，支持移動和固定接收，最大傳輸速率32Mb/s；采用基帶預(yù)失真校正技術(shù)，改善和抵消發(fā)射機(jī)功率放大器的非線性失真，提高整機(jī)效率和發(fā)射系統(tǒng)的調(diào)制誤差比（MER）。激勵器由數(shù)字基帶處理、直接上變頻、功率放大、ALC 環(huán)路控制、ARM 系統(tǒng)監(jiān)控、開關(guān)電源等功能模塊組成。功能框圖如圖2。監(jiān)測控制采用ARM 系統(tǒng)，對輸出功率有兩種控制方式：自動（ALC）控制和手動（MLC）控制，還提供發(fā)射機(jī)整機(jī)的自動電平控制（ALC）接口，形成發(fā)射機(jī)整機(jī)的大環(huán)自動電平控制回路。激勵器與發(fā)射機(jī)主控單元通過CAN 總線端口實現(xiàn)控制和數(shù)據(jù)通信。主備激勵器的選定是由主備激勵器的互鎖實現(xiàn)。

把符合國家地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的TS 流（高山臺使用格式：視頻MPEG-2，音頻DRA，碼率24.300Mb/s）輸入到激勵器的ASI 接口（A 或B 口），經(jīng)接口選擇接入數(shù)字基帶處理模塊，進(jìn)行預(yù)變換、前向糾錯、星座映射、組幀、基帶處理，產(chǎn)生符合國家標(biāo)準(zhǔn)的基帶數(shù)字信號，再進(jìn)行預(yù)失真校正。經(jīng)預(yù)失真校正處理的基帶信號進(jìn)行正交調(diào)制、直接上變頻到發(fā)射載頻上。射頻信號經(jīng)過ALC 環(huán)路控制然后輸送到射頻功率放大器進(jìn)行放大，輸出額定功率去推動末級功率放大器。

圖2 GME3DE22E功能框圖

2.6 配電原理

根據(jù)設(shè)備技術(shù)說明書及實物連接線，整理出整機(jī)配電原理圖（圖3）和液冷系統(tǒng)配電原理圖（圖4）。對設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理有很好的參考作用。

圖3 整機(jī)配電原理圖

3 設(shè)備運(yùn)行維護(hù)

3.1 運(yùn)行參數(shù)

圖4 液冷系統(tǒng)配電原理圖

設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)較多，主要從四個方面整理較為重要的參數(shù)以方便日常維護(hù)管理和值班巡檢工作。發(fā)射機(jī)運(yùn)行參數(shù)如表1，液冷系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)如表2。

表1 發(fā)射機(jī)運(yùn)行參數(shù)

表2 液冷系統(tǒng)PLC運(yùn)行狀態(tài)

3.2 設(shè)備維護(hù)

設(shè)備的日常維護(hù)至關(guān)重要，根據(jù)發(fā)射機(jī)技術(shù)說明書及設(shè)備廠家的要求，結(jié)合發(fā)射設(shè)備在高山臺實際工作環(huán)境，制定發(fā)射設(shè)備維護(hù)管理規(guī)程。（1）發(fā)射設(shè)備日常運(yùn)行時，按照設(shè)備運(yùn)行參數(shù)值表，對比設(shè)備工作狀態(tài)是否正常?？赏ㄟ^發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計算機(jī)監(jiān)控軟件來觀察。（2）定期清潔檢查設(shè)備各部件，特別是液冷系統(tǒng)水循環(huán)通路的水泵、過濾網(wǎng)，熱交換機(jī)入風(fēng)口濾網(wǎng)，開關(guān)電源冷卻風(fēng)扇等要重點(diǎn)清潔檢查。（3）定期檢查液冷系統(tǒng)水循環(huán)通路各接頭，是否有漏水現(xiàn)象，工作壓力要符合要求（0.5-1.5Bar）。（4）定期檢查主備激勵器及其倒換控制是否正常。運(yùn)行參數(shù)不能出錯。（5）定期檢查各功放單元、功率分配（合成）器、隔離/吸收負(fù)載的工作狀態(tài)，溫升是否在允許范圍，各高頻連接是否良好。（6）維護(hù)時更換器件需用同型號的器件，確無同型號器件，要用其他型號器件代替的，要做好標(biāo)記，購得同型號器件后再恢復(fù)。（7）更改激勵器運(yùn)行參數(shù)時，需將射頻輸出功率關(guān)斷，設(shè)置最低值，各參數(shù)調(diào)整完成后，再重新設(shè)定額定射頻輸出功率。（8）輸入激勵器的TS 流的碼率不要超過當(dāng)前信道調(diào)制模式下的最大有效載荷，超過會導(dǎo)致圖像停幀。定期測試ASI 碼流參數(shù)是否符合要求。（9）定期測試發(fā)射設(shè)備技術(shù)指標(biāo)，用激勵器預(yù)校正調(diào)節(jié)軟件校準(zhǔn)，使播出質(zhì)量符合國標(biāo)要求。（10）按照廣電總局62號令要求，檢查其他相關(guān)項目。

3.3 常見故障處理

對比設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，一般可以確定故障所在。保持機(jī)房環(huán)境清潔，恒定的溫度（一般23℃），是降低發(fā)射設(shè)備故障率的重要因素。（1）不能開機(jī)。發(fā)射機(jī)合電后不能開機(jī)，按下“自動/手動”按鈕是否可以開機(jī)，如能開機(jī)則是電控板或主控單元或數(shù)據(jù)通信故障，如不能開機(jī)則是交流接觸器控制回路中的聯(lián)鎖、輔助接點(diǎn)故障。（2）冷卻溫度高。冷卻溫度高一般都伴隨水壓低，首先確認(rèn)溫度傳感器、水壓傳感器正常，水泵正常。檢查水循環(huán)通路是否有漏水，再檢查水循環(huán)濾網(wǎng)是否堵塞。這樣一般能解決故障。（3）輸出功率低。檢查四個末級功放是否正常，天線駐波比是否過大，激勵器輸出是否變小，ALC 或MLC 控制回路是否正常。

4 結(jié)束語

廣播電視發(fā)射技術(shù)的發(fā)展日新月異，固態(tài)化、數(shù)字化、自動化已經(jīng)實現(xiàn)。數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)已滲透到廣播電視的各個環(huán)節(jié)，廣播電視事業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇和巨大挑戰(zhàn)。對于廣播電視發(fā)射臺從業(yè)人員來說，跟上新技術(shù)的發(fā)展，全面掌握新發(fā)射設(shè)備的工作原理、運(yùn)行維護(hù)、故障維修等知識成為當(dāng)務(wù)之急，更是廣電人的一份責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。