全固態(tài)PDM中波發(fā)射機改頻實驗

滕林 李國棟 張居歡

【摘要】本文主要介紹我臺原1521KHz發(fā)射機發(fā)射頻率改為1557KHz具體操作方法和步驟，本次改頻主要包括發(fā)射機主機部分調整和天線匹配網絡調整。

【關鍵字】脈沖寬度調制;高頻激勵器;中間放大調諧回路;帶通濾波器;T型網絡;并聯諧振;串聯諧振

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.04..028

接上級部門的通知，要求對我臺1521KHz發(fā)射機頻率改為1557KHz。由于1557KHz和1521KHz頻率間隔為36KHz，頻率變動不是很大，經過初步計算在不更換元器件的情況下可以實現改頻。本臺1521KHz發(fā)射機采用的上海明珠公司的TS-05C發(fā)射機，該類型發(fā)射機采用脈沖寬度調制，脈寬調制器將音頻小信號轉換為調寬脈沖信號，并進行丁類功率放大，最后通過橢圓函數的低通濾波器還原大功率音頻電壓信號，去調制末級射頻放大器。整機由音頻系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、顯示控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)等四部分組成，其中音頻系統(tǒng)、顯示控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)與本次改頻實驗無關。

本次改頻實驗主要對發(fā)射機高頻激勵器、中間放大調諧回路、發(fā)射機輸出網絡和天線匹配網絡進行調整改造。首先完成發(fā)射機射頻系統(tǒng)的改造，再對發(fā)射天線匹配網絡進行改造，最后發(fā)射機接通天線測試改頻效果。

PDM中波發(fā)射機調整

1. 發(fā)射機輸出網絡調整

高頻網絡單元接收合成變壓器輸出的高頻功率，主要功能是阻抗變換、濾除諧波和阻抗微調，入射功率表的檢測也在此安裝，具體原理圖如圖1所示：

L1-C1和L2-C2組成帶通濾波器，兼有阻抗變換作用，帶通濾波器的負載阻抗通常為50Ω。通俗的說，L2-C2并聯諧振在工作頻率，L1-C1串聯諧振在工作頻率，但XL1并不等于XC1而是由調整L1使得由場效應管構成的高頻功率放大器的負載阻抗為純電阻，L2的抽頭是用來調整阻抗匹配的，由此可見帶通濾波器出入阻抗小于負載阻抗。阻抗微調電路采用T型低通網絡，由串聯臂L3、L4和并聯臂L5、C5構成，全固態(tài)發(fā)射機出于對防雷的需要，對高駐波比變化有快速保護的功能。由于季節(jié)變更引起的溫濕度變化，影響發(fā)射機正常運行，微調網絡能在駐波比不大于1.2時，通過調整L3和L4，使反射表讀數下降為零，從而保障發(fā)射機安全運行。并聯臂C5-L5和串聯臂L3、L4一部分諧振于工作頻率的三次諧波，起到濾除三次諧波和高次諧波的作用。對于輸出網絡的調整，我們采用從后端往前端的調整方式，調整順序依次是：三次諧波電路調整→T型網絡調整→帶通濾波器調整。

1.1 三次諧波電路調整

三次諧波電路是由串聯諧振電路L5和C5組成，諧振頻率在本頻的三倍，即4671KHz，具體調整方法如下：斷開L3、L4的和L5連接點，中波電橋分別鏈接L5上端和C5的接地點，將網絡分析儀頻率設定為4671KHz，調整L5使阻抗的實部和虛部都為零，固定好L5抽頭。

1.2? T型網絡調整

網絡輸出端接50Ω假負載，將三次諧波電路L5-C5重新接入電路，將帶通濾波電路L1-C1、L2-C2斷開，中波電橋測試端接T型阻抗微調電路，將網絡分析儀頻率設定為1557KHz，調整L3和L4使T型網絡阻抗為50±0jΩ（阻抗實部通過L4調整，虛部通過L3調整）。

1.3 帶通濾波器調整

由于1521KHz和1557KHz頻率變化不是很大，C1和C2均為2200PF，不需要調整更換，只需要調整L1、L2，使帶通濾波器諧振在工作頻率。具體操作方法為：斷開L2抽頭點2，中波電橋測試端分別連接L2-1和C2組成并聯諧振電路，網絡分析儀頻率設定為1557KHz，調整L2的1點抽頭使此時的相位為0;重新把L2抽頭2接入，網絡輸出端接50Ω假負載，中波電橋測試端接L1和C2兩端，通過調整L1和L2-2點抽頭使此時的網絡分析儀顯示阻抗為功率合成變壓器輸出阻抗，調整完固定抽頭。

2. 高頻激勵器的調整

高頻激勵器是為發(fā)射機提供工作需要的載頻信號，經整形放大后變?yōu)榉弦蟮姆讲ㄐ盘?，通過“8、4、2、1”碼可以設置載頻的工作頻率。高頻激勵原理如圖2：

該型號發(fā)射機采用頻率1x10-8穩(wěn)定度高達的恒溫晶體振蕩器的基準信號，其振源輸出的晶振頻率為4.608MHz，送至電壓比較器整形為方波，經分頻器進行512次分頻后形成9KHz基準信號，通過“8、4、2、1”碼設置頻率。本機原頻率為1521KHz（8421碼為0001、0101、0010、0001）改為1557KHz（8421碼0001、0101、0101、0111）。

3. 調諧回路調整

調諧回路是指中間放大器輸出至功率放大器輸入間的電路，中間放大器輸出電壓是方波，而功率放大器需要正弦波推動，調諧回路的作用是將方波轉換成正弦波，正弦波的振幅要符合功放要求，使中放的負載阻抗是純電阻。調諧回路由串聯諧振電路和并聯諧振電路組成，串聯諧振對于工作頻率來說是一個低歐姆的損耗電阻，對于諧波來說呈高阻抗，因此中間放大器的輸出電流就近似于正弦波。原理圖如圖3。

中間放大器經中放交換繼電器輸入到由C1和L1組成的串聯諧振回路再到T1，然后經過變流器T2至L2。

3.1 L1-C1串聯諧振回路調整

由于原頻率1521KHz和調整后頻率1557KHz，變化不大，無需要更換電容C1，只需要通過調整L1來是串聯諧振回路阻抗實部趨近OΩ，虛部jx趨近于-15jΩ左右（用于抵消變壓器T1上的電感15jΩ），該項調整在關機狀態(tài)下，使用中波電橋和網絡分析儀調整。

3.2 L2-C2并聯諧振回路調整

功率放大器的場效應管G、S間的輸入電容約為2000PF，換算到功放變壓器的初級每塊功放管的輸入電容為80PF，全部功放場效應管共64只，總輸入電容約為5120PF。在輸入電容上并聯電感L2諧振于工作頻率，使中間放大器的負載阻抗變成純電阻。功放工作時的輸入電壓峰峰值約為28Vp-p，發(fā)射機接50Ω假負載，開機并上高壓，用示波器觀察功放的射頻激勵信號，調整L2，使其峰峰值達到28Vp-p。

此時，PDM中波發(fā)射機主機部分調整基本完成，天線端接50Ω假負載測試，可以正常開機。

天線匹配網絡調整

我們臺現有播出頻率8套，最小頻間小于100KHz，頻間串擾較為嚴重，因此各頻率天線匹配網絡既包括阻抗變換電路、臨頻阻塞、同頻阻塞和臨頻陷波網絡電路。原1521KHz和1098KHz兩個頻率共用一個發(fā)射天線，天線高度108米?，F將1521KHz發(fā)射頻率改為1557KHz，就需要將兩套頻率的阻抗變換做調整，其他頻率對原1521KHz的吸收網絡調整為1557KHz。原1521KHz和1098KHz雙頻共塔網絡如圖5所示，由于頻率變動不是很大，通過初步計算可知在不更換電感電容的情況下可以實現網絡調整。

4. 對本頻網絡和共塔網絡調整

4.1 本頻網絡調整

先調整本頻對其他頻率的限波網絡，舉例：調整吸收801KHz網絡。斷開L25與L24-C23并聯諧振網絡，同時斷開L24-C23與整個網絡連接點，中波電橋測試端連接并聯諧振電路兩端，調整電感L24，使電路諧振在1557KHz頻率，測得此時的電感量為4.64uH;將L25接入并聯諧振網絡，將C26接地端與地斷開，中波電橋測試端連接串并聯網絡兩端，調整L25，使整個網絡諧振在801KHz，此時對801KHz頻率的陷波網絡調整完畢。同理，調整其他5個陷波網絡。將各頻率陷波電路接入整個網絡，調整L22和L23兩個電感使e點對1557KHz的阻抗為50Ω純阻，虛部為零。

4.2 共塔網絡調整

共塔網絡頻率為1098KHz，把b、d點斷開，中波電橋測試端連接C1-L1并聯諧振電路兩端，調整電感L1使頻率諧振在1557KHz，測得此時的電感數值為：4.648uH。調整電感L2和L3使得e點對1098KHz阻抗為50Ω，虛部為零。

5. 對其他頻率網絡調整

圖5為1359KHz和801KHz雙頻共塔網絡，由于1557頻率發(fā)生變化，我們需要對陷波網絡1521KHz進行調整。就以上兩個匹配網絡來說，只需要調整了L15和L35，使原1521KHz陷波網絡，諧振在1557KHz，即完成陷波調整。具體操作方法在上文提及，這里就不在重復。同理，對其四個網絡也要進行陷波電路調整。

至此，天線匹配網絡也完成調整，發(fā)射機接天線測試，開機正常運行，再逐個頻率開機，通過對阻尼微調電路中L3和L4的調整，發(fā)射機運行正常。改頻后，我臺1557KHz發(fā)射機正常運行半年，無異常。

參考文獻：

[1]陳曉衛(wèi)《全固態(tài)中波廣播發(fā)射機使用和維護》

[2]上海明珠廣播電視科技有限公司《中波廣播發(fā)射機技術說明書》

[3]黃霖《全固態(tài)中波發(fā)射機改頻（主機部分）》