PSM100 kW短波發射機自動化系統設計與實現

檀 杉

（國家新聞出版廣電總局五五四臺，河南 滎陽 450100）

PSM100 kW短波發射機自動化系統設計與實現

檀 杉

（國家新聞出版廣電總局五五四臺，河南 滎陽 450100）

近年來，隨著現代科學技術的發展，100 kW短波發射機的自動化水平不斷提高，促進了廣播電視業的發展。文章以PSM 100 kW短波發射機為例，對其硬件構造、自動化系統的軟件設計及運行情況進行系統剖析，同時探討自動化系統常見故障及處理方法。

PSM 100 kW短波發射機；自動化系統；廣播電視

伴隨數字技術和信息技術的發展及廣播電視業信息化建設的推進，使短波發射器自動化改造不斷深入[1]，自動化實現能有效提高廣播電視信號傳播質量，同時還能大大減輕工作強度。基于此，有必要探討對短波發射機的自動化系統設計，以期改進和完善系統功能。

1 PSM100 kW短波發射機的概括

PSM100 kW短波發射機在當前廣播電視系統中有著廣泛應用，主要包括調諧、控制、電源、冷卻等系統，各系統發揮自身效用，分工協作達成短波信號發射。射頻系統是其核心主要有頻率合成器、帶寬放大器、高前級射頻放大器、屏極輸出網絡等。

2 PSM100 kW短波發射機自動化系統的軟硬件設計

2.1 硬件方面

廣播電視發射系統所用的PSM100 kW短波發射機，其自動化硬件構造有：（1）計算機構件，主要有PISO數字數據采集卡，功能在于發出隔離及妥善輸入和輸出各路發射機數字量開光信號；PCL-813轉換數據采集卡，主要采集經調制后的32路模擬信號；D/A卡主要對8路發射機的調諧裝置轉動進行控制。（2）外部設備及接口，該部分的構件較多，主要有頻率預置板、調制器母板、馬達緩沖板、馬達驅動放大板等。（3）輔助設備，包括機箱、傳感裝置（主要是溫度、電壓、電流等方面的傳感器件）及取樣板（用來取樣末前、高末屏壓、簾柵壓、偏壓等）。

2.2 軟件方面

2.2.1 驅動系統

在PSM100 kW短波發射機中，馬達是其自動化運行的核心部件，但對其自動化控制必須由軟件來實現。該系統對馬達驅動設計了兩種驅動方式[2]。

（1）快速驅動，就是先從計算機的D/A卡輸出一高固定電平，然后經馬達放大，讓其高速達預定值的控制方式。其特點在于：倘若對于驅動精度沒有較高要求，且是長距離的驅動，那么就會開啟快速驅動；倘若在倒頻時，就可先行快速驅動，再使其達到預定位的臨近位置。因快速驅動是基于不高的精度要求運行的，因而不能有效滿足自動調諧的要求。

（2）脈沖驅動，即經脈沖產生電平，讓馬達精確運行，且可快速、精準地達到預定位置完成控制。在短距離驅動，且有較高驅動要求情況下可采取該方式。譬如：倒頻操作中，對馬達驅動有較高要求，需準確達到預定位置。此外，自動調諧及依照表值開展精確調諧操作時，那么就要求快速驅動馬達至預定位，然后再通過脈沖驅動至更為準確位。

在應用該方式時，必須設定好運行參數。從實際操作情況來看，PSM100 kW短波發射機自動化系統的軟件設置需要對脈沖驅動參數進行調整和設定，目的在于更好地達到脈沖驅動以提高精確度，進而確保電機運行得到及時有效的控制。具體而言，順時針轉向對應為向左，逆時針則對應向右，力度則是對應驅動電平，步長則對應驅動時間方式，進而確定各路電機左右運行時的驅動電平及時間。為確保電機能夠正常驅動同時準確到位，先要設置好該參數，然后再使自動化驅動電機運行，原因在于脈沖驅動基本在各類電機控制中[3]。在進行參數設定時，為實現自動化最理想的效果，必須準確設定各路電機參數。參數設置極為關鍵，且是最為重要的一個[4]。在未更換或維修電機傳動結構下，該參數在首次設定成功后，就不要再改動了。

2.2.2 調諧系統

（1）高前調諧，其運行原理就是高末柵流最高，末前陰流最低。該調諧方式主要是模擬人調。為有效消除末級對前級調諧影響，一般在進行末級初始調諧操作時，需要對高末屏壓進行抑制。為能夠迅速、準確地定位調諧點，于馬達初始定位操作時，高前采取預失諧。基于高前表值，分成粗、細調[5]。在進行粗調操作時，能夠準確判定高末柵流值，設計標準是在0.4 A以上的，倘若低于該值，那么程序就會驅動馬達分別往左或右轉動，直到能使高末柵流增大向，同時持續驅動馬達使高末流超過0.4 A。在開展細調時，需要對高前陰流值進行判定，設計標準是讓高前陰流盡量小，就是驅動馬達逐步到最小點，同時讓其停于該點位置，讓末前級精確調諧到諧振。

（2）高末調諧，運行原理就是簾柵流最高，而屏流最小。其方式同樣是以模擬人為操作為主。在操作上主要分為5 kV，10 kV兩種調諧，在操作原理及方式上是相同的。在啟動頻率非新頻率狀態下，自動化系統會直接于10kV實現調諧，要不然先開展5 kV調諧，再進行10 kV調諧。操作步驟：①在末前調諧達成后，釋放出屏壓進行抑制；②升至5 kV或者10 kV；③馬達準確驅動到預定位置；④采取逐步逼近方法來達成馬達定位。方法：準確找到達到正確向；記錄即刻簾柵流的Ig21，Ia01及馬達位I，再驅動馬達運行一步，同時記錄簾柵流的Ig22，Ia02及馬達位II，先進行Ia01和Ia02的對比，倘若前者大于后者，那么可以判定當前轉向是正確的；倘若兩者差距不明顯，那么則對比Ig22和Ig21來確定方向，要不然則判定方向正確；找到諧振點，應用II的值代替I值，再往正確向驅動馬達運行一步，進行相同處理，直至Ia01＜Ia02或者Ig21＞Ig22，那么馬達位I是屏流最低，并且柵流和最高值相近，即諧振點，使馬達驅動到此點完成調諧。

3 PSM100 kW短波發射機自動化系統運作分析

3.1 獨立性能

基于上述設計，可完整保留PSM100 kW短波發射機既有的功能，并實現自動化運行。所以，針對調諧控制系統的設計，應設計手動和自動的切換功能，如此不但能便于操作，同時對其他性能也不會產生影響。如處在自動化運行狀態，面板協調電位裝置也不會影響到系統性能的發揮；在手動操作時，自動化系統的調諧控制則處在打開狀態。

3.2 性能可靠

該自動化系統的控制是應用專業計算機，有著良好的抗干擾能力，且具有高集成、安全穩定、故障少等特點。同時，在其外圍電路應用一定的干擾技術，比如：電源隔離、光電隔離等方式，能保證發射機達到更高要求。此外，該系統本來就有高速、穩定的協調性能。因其數字采集快、處理迅速，再因高前、高末調諧邏輯的合理設計，能充分提高諧調性能的要求。通常而言，20～40 s 就能完全實現，即便是新開平，也在90 s內能完成，符合國家制定的倒頻開機時間要求。

3.3 正調諧點性能

由于在發射器的自動化系統中應用了高速采集板和高分辨率轉換器，在數據處理速度和能力上均得到大幅提升，且具有極高定位精準度，如此可更為快速地找到正協調點。該系統本身的協調性操作穩定、良好：在系統進行自動開機時，就可保持高度一致的運行狀態，如條件一致，調諧操作比人工操作的一致性更高。

3.4 網絡信息交互

在遠程數據傳輸和交互中應用系統采集的數據， 再通過計算機進行處理和交換，包括運行圖的自行下達、天線交換信號燈等方面。采用集成軟件，可實現內網上對數據的處理和應用，并可開展實時性監測。

4 PSM100 kW短波發射機自動化系統常見故障及應對措施

一般在出現故障時，首要判斷是系統問題還是發射機硬件問題，在操作上把自/手動轉換開關倒置于手動處，同時開機運行，再仔細查看故障發生點。具體有以下幾種情況：

（1）調諧未成功，主要包括馬達處在零點、表值失準、基礎數據偏少且相對密集、存在無用數據、諧波數據和標準值存在較大差距等。

（2）硬件方面，主要有主控內板卡故障、外圍接口不良、外圍板卡故障等，一般是對故障部件進行更換。

（3）自動化故障及處理，一是無法讀取馬達位引起的故障，具體表現為手動或者自動操作馬達時，相應位的A/D值是不變的；原因是馬達緩沖板的TL074損壞。從故障的表現看，是系統馬達位的信號處理電路出現問題，也就是隨動電位裝置中心抽頭電壓至工控機轉換數據采集卡通路存在故障。因為馬達位信號先通過緩沖板實現1/3倍放大電路后再和-5V參考電壓相疊加，輸出0～10V DC電壓，通過濾波墻傳輸到信號調節板實施濾波緩沖處理，再送到813卡完成信號A/D轉換，進而準確讀取馬達所在位。對于該故障處理，先斷開馬達運行電源，再更換新繼成板，并調節放大1/3倍，確保參考電壓達到-5V DC。

5 結語

通過對PSM100 kW短波發射機自動化系統的設計及運行進行分析，明確了硬件和軟件設計是重點內容，要根據實際需要進行設計，并要掌握系統常見故障及處理方法，以確保自動化系統的穩定、安全運行。

[1]阿迪力·巴拉提.短波發射機監測自動化系統的設計與實現[J].中小企業管理與科技，2016（4）：137-138.

[2]方源.DF100A型100 kW短波發射機自動化系統淺析[J].現代鹽化工，2016（4）：40-41.

[3]李芳軍.關于PSM100 kW發射機末級電子管的維護分析[J].中國新通信，2015（12）：29.

[4]鄧蕾.短波發射機的自動化控制系統淺析[J].經貿實踐，2015（6）：285.

[5]張國強.100 kW短波發射機自動化前后的調諧系統回路分析[J].電子技術與軟件工程，2015（2）：157-159.

Design and implementation of PSM100 kW HF transmitter automation system

Tan Shan
（554 Channel of State Press and Publication Administration of Radio, Film and Television, Xingyang 450100, China）

In recent years, with the development of modern science and technology, the automation level of 100kW shortwave transmitter continues to improve, promote the development of the broadcasting industry. Based on PSM 100 kW shortwave transmitter as an example, the hardware structure, software design and operation automation system are analyzed, and discussed the automation system common faults and processing methods.

PSM 100 kW short wave transmitter; automatic system; radio and television

檀杉（1980— ），男，河北安國，本科，助理工程師；研究方向：廣播發送技術。