數字中波發射機電壓駐波比故障處理研究

摘 要：DAM全固態中波發射機采用了先進的數字調幅方式、循環調制以及浮動載波技術在輸出音頻質量、整機功率的穩定性以及能耗消耗和免維護等方面均有很好地表現。文章介紹了數字中波發射機電壓駐波比電路以及檢測電路的原理，并對遇到的問題進行了闡述。

關鍵詞：中波；電壓駐波比；原理；故障處理

引言

中波全固態數字發射機采用大規模集成電路模塊化設計，解決了以往模擬調制發射機不可避免的各種非線性失真問題，以穩定的輸出狀態、較小的體積和能耗、高可靠性和迅速的動態響應，成為目前我國各中波發射臺站的主流配置，發射機的各個重要節點均配置有完善的控制、檢測以及保護電路，對發射機的穩定工作有很好的保護作用，其中對于發射機電壓駐波比的檢測電路，更是一個重要環節，電壓駐波比是中波發射機的重要指標，一旦出現問題，系統即發出告警，同時可以切斷發射機各功放模塊的工作，保障發射機免受破壞。

1 電壓駐波比電路原理分析

全固態中波發射機的電壓駐波比檢測電路由射頻電壓以及電流取樣電路、負載相位檢波器、電壓駐波比判斷電路等部分構成，在中波發射機內的電壓駐波比檢測電路構成部分有兩組，分別為天線駐波比檢測電路以及帶通濾波器檢測電路，雖然兩套電路的配置是一樣的，但天線駐波比檢測電路側重點是發射機的輸出負載，而帶通濾波器檢測電路的主要工作任務是發射機輸出網絡和功率合成器內任何地方的駐波比。

發射機功放模塊的放大效應管工作時，對發射機的激勵器要求是所輸出的波形應有較為陡峭的前后沿，從而有利于減少發射極放大模塊的功耗，這個原因也導致了中波發射機對電壓駐波比檢測電路具有較高的技術要求，一旦發射機出現反射功率大，發射機駐波比變化從而引起發射機激勵電壓疊加，這將引起激勵器輸出波形的變化，增大發射機功放模塊的核心元件場效應管的功耗，這將在瞬間對場效應管經行破壞。特別嚴重的電壓駐波比故障可以對發射機內所有的場效應管進行破壞并且波及其他的放大附屬電路，這種故障是不可逆的，一旦發生對發射機的危害是不可估量的，一方面影響到安全播出，另一方面設備的維修也將耗費大量的時間和精力。也因此，在中波發射機中配置了電壓駐波比檢測板塊，以便于及時發現異常動態，及時對發射機發出功放模塊關閉指令以及發射機控制面板上面的電壓駐波比故障指示均由發射機輸出電路監視班上面的電壓駐波比判斷電路完成。具體的電路圖如圖1所示。

發射機的匹配網路和天線系統調整在滿意狀態時取樣板處的電阻為50+j0歐姆。此時發射機處于理想工作狀態，輸出銅棒上面反射功率為0，此時電壓和電流相位相同，射頻電壓以及電流的取樣信號也保持在同相位。若發射機的匹配網絡或者天線阻抗發射變化，或者是有電弧產生，此時輸出銅棒上面的電壓和電流的相位和幅度均會發生變化，從而引起射頻取樣電路的取樣信號相位和幅度產生變化。當天線上面的射頻取樣電路取樣信號經J1-1、J1-11輸入到相位檢測變壓器T2的初級繞組線圈，位于電壓取樣端的可變電容器C15及可選接入的電容器C60、C61接地，這部分的作用對電壓幅度進行改變。通過改變電容量大小可改變電容分壓比從而引起射頻取樣電壓幅值變化。電流取樣端設置有一個可變電感L4及可選接入電容C9-C12，作用為進行幅度和相位調整。通過電路電感量以及電容量的大小變化，來對電流取樣的相位等數值作出成相應的改變。在T2初級兩端并聯有可變電容器C13及一些可選入的電容和電感，目的是保證T2初級回路諧振于工作頻率上。

位于T2初級諧振回路的高阻抗能對取樣得來的電流和電壓信號保持隔離，防止二者兼有相互的作用，中波發射機運行正常期間，匹配網絡和天線系統運行正常，分別調節電壓和電流取樣的幅度和相位調整器保證兩組信號的幅度和相位都保持相同，此時檢波器平衡，幅值相同下沒有射頻電流通過T2變壓器的初級線圈，沒有電感的情況下，相應次級上的全波整流輸出直流電壓數值也是零。一旦中波發射機匹配網絡或天線系統發生故障，將導致電壓駐波比變大，電流電壓取樣信號的幅度和相位均將發生改變，此時檢波器的平衡狀態將會改變，T2變壓器的初級線圈就將有電流流過，位于T2次級繞組上的檢波器就會輸出一直流電壓，此電壓就為電壓駐波比故障信號。輸出電壓的數值和電壓駐波比故障嚴重程度相關。

電壓駐波比電路中，為了保障電流、電壓取樣數值之間相互沒有干擾，變壓器初級線圈設計為并聯的網絡，通過調諧使得并聯網絡頻率和發射機工作頻率保持一致。以產生較高的阻抗消除二者間的互相影響作用。由發射機天線電壓駐波比相位檢波器輸出的正直流電壓通過比較器N1的反向輸入端（TP8測試點），比較器的同向端由RP15預先設定一個標準電壓值（TP9測試點），發射機狀態正常時此電壓數值為零，遠小于預先設定的基準電壓。此時比較器輸出電平值較高，發射機處于正常工作狀態。一旦發射機天線系統或者匹配網絡出現故障，電壓駐波比故障信號電平將迅速變化超過基準電平，此時比較器N1的輸出端由高電平迅速翻轉為低電平。通常狀態下電壓駐波比故障告警持續時間非常短促，常常不足一秒，因此在比較器的反向端上接有C17和