DX發射機降功率PAL邏輯控制工作原理

摘 要：在DX-200發射機中設置多種檢測保護電路，以實現對設備的運行狀態監控與保護，使之在設備出現故障時不會導致故障擴大或損壞元器件。本文僅對DX-200發射機控制板（1A31）故障反饋降低功率的控制系統進行分析。

關鍵詞：降低功率/恢復控制 衰減量 故障定時 測試向量

中圖分類號：U2313 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（b）-0009-02

1 故障降功率PAL簡介

降功率保護是DX-200發射機所采取的重要保護措施之一。它是在天線駐波比和網絡駐波比越限、模塊溫度過高及風量減弱情況下對設備實施降功率保護。在實施降功率保護過程中，發射機輸出功率一步步地降低，而決定功率輸出的衰減量取決于故障的類型與時間長短。如果最初的故障持續時間很短，而且不再出現了，那么功率單元就可以一步一步地恢復到原來的功率。如果功放單元已處于極限功率衰減位置，但仍需要進一步的降功率，那么這個功放單元就會關斷。

降功率保護是由降低功率PAL和降低功率時間PAL組成（方框圖略）。需要對功率進行降低的那些故障信號加到降低功率PAL上，使輸出信號DB1、DB2、DB3的數字量隨之變化，這個數字量分別控制模擬輸入板上電阻衰減器開關（U12）改變功放單元的功率輸出電平；與此同時，降低功率計間PAL接收降低功率PAL的狀態信號，開始對故障進行計時。計時結束后再一次檢查故障輸入，以決定是繼續降功率還是開始恢復功率。

2 故障降功率PAL的分析

2.1 故障過荷降功率FOLDBACK

FOLDBACK=！DB2&！DB3&！DB1&！UP&！DOWN；（注：本文的邏輯表達式均是由22V10的燒點讀出）從降功率表達式可看出，在沒有降功率信號時DB1、DB2、DB3、UP、DOWN均為低電平，PIN 23為高電平。如果任意降功率信號OMAV X、OMON X、OTFB X、AFR X、出現低電平脈沖或低電平時，FOLDBACK轉低，與之對應的降功率邏輯電平（DB1、DB2、DB3、）出現跳變，與此同時，減功率輸出端（DOWN）變為0.25 ms高電平，至（U2-6）開始啟動降功率時間PAL的4分鐘降功率減計時。

從邏輯表達式可以看出，降功率控制器無論是降功率或升功率， FOLDBACK均為低電平出現。

2.2 降功率限值FBLIM

FBLIM=！DB2&！DB3&！DB1&！UP&DOWN；

如果在OMAV X、OMON X或者OTFB X故障連續降功率降低至-12DB，DB1、DB2、DB3邏輯電平分別為0、0、1時，為降功率的功率極限值。如果繼續出現降功率信號，FBLIM（降功率限值）轉為高電平信號，此信號送至U3（故障管理器）作關機處理。此時，DB1、DB2、DB3邏輯電平分別被清零0、0、0。

2.3 恢復功率UP

UP.D=OTFBX&OMAVX&OMONX&！UP&！DOWN&（AFRX&DB2&DB3&DB1&！O1

#AFRX&DB2&UPTIM #！DB2&DB3&UPTIM #AFRX&DB 1&UPTIM）；

在恢復功率UP的邏輯表達式可以很直觀的看出，每一個邏輯表達式都有它的實際意義和操作，例如。

（1）第一個邏輯表達式為風量減弱（AFRX）恢復功率邏輯表達式，由于風量減弱降功率故障沒有恢復功率計時。因此，在風量恢復正常后0.25 ms立即步進返回到全功率。

（2）第二、三、四邏輯表達式為OTFBX、OMAVX、OMONX。恢復功率邏輯表達式。例如：由于溫度和駐波比故障功率衰減至-10 dB，此時，DB1、DB2、DB3降功率數字量為1、0、1。當UPTIM（恢復功率計時）脈沖上升延到來時，如果沒有故障信號輸入，第三或四邏輯表達式為1。DB1、DB2、DB3降功率數字量跳變為1、1、1，功率衰減升為-6 dB；與此同時，UP信號送至（U2）4分鐘計時器，4分鐘計時器結束后，UPTIM出現0.25 ms脈沖，在上升延到來時，如果沒有故障信號輸入，第二或四邏輯表達式為1。DB1、DB2、DB3降功率數字量跳變為0、1、1，功率衰減升為-3 dB；與此同時UP信號送至（U2）進行下一個周期的4分鐘計時。以此類推。

3 VSWR故障降功率的分析

3.1 VSWR降功率故障分析

降功率控制器對天線或網絡VSWR故障的處理是一樣的，現以天線駐波比故障為例。

如果輸出監測板上的VSWR PAL（U26）在20秒鐘時間內就收到了5個天線VSWR脈沖，OM.AV.X.線就會變為低電平持續250 us。降功率控制器立刻（在0.25 ms內）變為第一個降功率電平點-0.5 dB。為了進一步地了解VSWR故障降功率原理，可通過VSWR測試向量了解整個升、降功率的全過程。如圖1所示。

（1）左邊的區域為降功率直至降功率極限FBLIM脈沖出現關機過程，可通過“DB”數字量對應降功率的等級。（2）右邊的區域為降功率、恢復功率的全過程，也可通過“DB”數字量對應恢復功率的等級。

3.2 VSWR正常恢復功率的分析

如果功率輸出達到了安全的工作電平值（假定還沒有被關斷），在這個點上不再出現降功率故障了，4分鐘之后，降功率計時PAL的加計時（UPTIM）輸出端將會變為0.25 ms高電平。這個脈沖又傳送回降功率控制器，給出信號再檢測一下那個故障輸入端，當降功率控制器查看到那個故障輸入端已變為高電平時，它就會產生一個0.25 ms的升功率脈沖，這個升功率計時脈沖，使恢復控制器移到下一個衰減量小的步進檔。

如（圖2）右邊區域所示，當VSWR故障降功率數字量為DB1、DB2、DB3=1、1、1（-6 dB）時，4分鐘之后不再出現降功率故障，DB1、DB2、DB3在0.25 ms內跳變為0、1、0，并啟動功率恢復程序，進行下一個4分鐘計時器。這個過程在4分鐘的步進時間內是連續的，如果在功率恢復過程中，OMAV X一直為高電平，從-6 dB功率的衰減恢復到全功率狀態需5個計時脈沖周期20分鐘時間，直至FOLDBACK跳變為高電平，升降功率停止，各存儲器被復位置“零”，設備恢復到全功率運行。

4 溫度過高故障降功率的分析

為了使功放模塊在安全的溫度區域內工作，機內設置兩個溫度傳感器，使之在模塊超溫的情況下，對發射機實施降功率保護。

（1）在RF1#大臺階上安裝了射頻放大器溫度傳感器。（2）在擴展的發射機接口板上設置了環境溫度傳感器。

下面仍以測試向量證明溫度故障降功率全過程。

4.1 溫度過高故障降功率的分析

當OT.FB.X輸入變成低電平時，0.25 ms內衰減量立刻從0、0、0跳變至第一個降功率電平點0、1、1，如（圖2）左邊區域所示：對應的是-3 dB功率電平點上，降功率控制器將等候4分鐘再一次檢查故障輸入，如果OT.FB.X仍為低電平，功率電平下降另一個降功率點-6.0 dB功率電平點上，如果OT.FB.X一直保持低電平，每隔4分鐘降下一檔功率電平點，直至降功率極限（FPLIM）出現高電平，將功放單元關斷。如果功放單元在降功率時達到關斷狀態了，就不能自動恢復了。功放單元必須要選擇一個功率電平后才能重新起動。

4.2 溫度正常恢復功率的分析

降功率PAL對溫度故障與溫度恢復的處理是不同的，對溫度故障的處理是：第一個降功率點為-3.0 dB；而溫度正常恢復功率時，則時一步步地恢復，而不是一步恢復到0 dB擋。下面測試向量圖說明。

如（圖2）右邊區域所示，設定因溫度故障降功率至第一個功率電平點-3.0 dB， DB1、DB2、DB3為0、1、1，4分鐘后檢測到故障消失，啟動恢復功率程序，在第一個降功率電平-3.0 dB，而恢復功率為-2.0 dB，以此類推。也就是說，當溫度故障時，0.25 ms內功率電平降至-3.0 dB；而當溫度正常時恢復到0衰減狀態則需要16分鐘時間。

5 風量減弱故障降功率的分析

5.1 風量減弱降功率的分析

當某一風量檢測電路檢測到風量下降時，調制編碼板輸出AFR（風量減弱）為風量減弱低電平，此時，從風量減弱故障降功率測試向量（圖3）得知，DB1、DB2、DB3數字量從0、0、0跳變為1、1、1。與之對應的功率降低-6dB功率。這是唯一的可衰減量。如果風量仍然不能使功放單元在已降低的功率電平上達到足夠的冷卻，調制編碼器板和輸出監測器板上的風流動監測電路就會產生一個風流動故障關機低電平，將功放單元關斷。

5.2 風量正常恢復功率的分析

恢復功率過程比較簡單，與駐波比、溫度故障降功率的操作有所不同：風量減弱故障只有唯一的可衰減量，也是最低極限的衰減量；沒有使用4分鐘計時電路。所以，如果AR.F.X輸入變為高電平，恢復控制器就會立刻（在0.25 ms內）步進返回到全功率；關機指令不是通過FBLIM（降功率限值）至U3進行關閉功放單元的操作的，而是從調制編碼器板和輸出監測器板上的風流動監測電路產生的風流動故障低電平，將功放單元關斷。

6 結語

通過對DX-200發射機降功率控制的分析研究，感覺到設計者設計理念上十分清晰，在故障降功率的三個輸入變量的處理上，采用3種不同的處理方式，使設備的運行更加穩定可靠。比如：駐波比降功率的處理：對于單次的駐波比越限，采用RF封鎖，給調制編碼器清零；對于連續的駐波比越限的處理則是在很短的時間（0.25 ms）降功率直至關機。對于溫度過高故障的處理：首先把功率降到一個絕對安全的功率等級，再定時檢測故障是否存在，若故障依然存在則降至下一個故障等級直至關機。而對于風量故障的處理與前者的處理方法有所不同。我們知道，不論是水冷或是風冷發射機，都采用閉環式冷卻方式，因此，對風流量的要求比較嚴格，所以，當檢測到風量減少時，發射機輸出功率立即降至1/4功率輸出，以確保設備在絕對安全的功率等級上運行。

參考文獻

[1]魏瑞發.數字化調幅發射機.

[2]廣播電視發送與傳輸維護手冊.

[3]HARRIS公司DX-200技術說明書.