150KW短波發射機PSM調制控制器技術與分析

陳建平

摘要：短波發射機工作過程需要高功率的直流高壓，發射機狀態是否穩定，很多部分取決于這大功率供電系統，現有系統能否帶動整機工作，是關鍵的機房控制技術，文章對PSM短波發射機調制器進行了原理分析，介紹了發射機PSM調制器的基本工作過程，并對發射機PSM調制器所出故障進行了理論分析，在故障技術分析中通過對不同的現象，卻是相同故障器件，進行了詳細地解析，一系列的總結，對今后的維修工作打下基礎。

關鍵詞：發射機房 腔體改造 實施 效果

中圖分類號：TN838 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0255-02

PSM調制器是用來產生高末級屏極電壓和高末級調制電壓的電路，分兩部分：一部分產生控制信號的調制器控制器（1A8），其二部分由48級功率模塊及低通濾波器組成的高末級屏極調制電壓。

是組成短波發射機高周系統的重要環節，關系到調諧系統的工作效率，對于廣播發射設備的正常運行起著非常關鍵的作用。同時，該部分也是發射機房高能耗的一個主要組成部分。為了減低能耗和提高發射機的整機工作狀態。

1 TBH-522短波發射機簡介

TBH-522型150KW PSM短波發射機屬于雙邊帶調幅廣播發射機，主要是供語言或音樂廣播，調制方式為脈沖階梯調制（PSM）工作方式的高電平調幅，該發射機將主整電源與調制器合二為一，短波發射機的工作原理，簡單來說就是發射機和激勵器、天饋線共同組成發射系統，目前的系統按照發射機所采用的功率管類型來區分，一為真空管發射機，另一種為全固態發射機。真空管發射機具有高效率、低成本的優勢，一般大功率的短波發射機均采用該類型，在特定的頻率下，其輸出功率固定，發射機具有一定線性度，可以通過調節輸出單元模塊來減低發射機的輸出功率。

發射機主要由五大部分組成：高周、低周、控制、冷卻和電源。

（1）低周通路：通過48功率模塊進行PSM調制，將音頻信號進行處理與放大，作用是向高周末級提供載波功率和邊帶功率。

（2）高周通路：主要由高前級和高末級兩級電子管調諧放大器組成，完成發射機輸出和天饋線之間的匹配，它是高頻信號的主要通路。

（3）控制系統：主要作用對發射機的電源進行程序控制，當發射機出現過荷后，對發射機進行保護。

（4）冷卻系統：對各個大功率器件進行風冷和或水冷，保證其正常工作。

（5）電源系統：由一次和二次電源組成，一次電源由外部向發射機提供能源，二次電源由一次電源轉化為各個規格的電源，包括各種直流穩壓和整流電源。

相關參數與具體指標如表：

2 PSM調制器的工作原理

低周調制部分，低周為脈沖階梯調制（PSM）。該發射機將主整電源與調制器合二為一，省掉了主整電源將直流加音頻信號在調制器中進行等間隔量化，然后再進行環形調制（如圖1），給后面的48個PSM功率單元發出控制信號，并且根據每一個功率單元發回的狀態信號調整控制工作指令，整體工作的流程細節，主要提供給發射機11KV的主供工作電源，原理是將高壓整流器化整為零，將高末電子管所需的電壓由其控制成串聯供電，將一塊塊模塊供電電壓累疊上去，每個功率模塊的控制由音頻控制系統調控，當發射機進行工作時，接入的音頻信號，由音頻控制系統調制成數字信號去控制各個功率模塊的開關，這樣實際是全部的電子開關均由所帶載的音頻控制，即間接地將輸出電壓上疊加了音頻調制電壓。用PSM形式直流供電，其EMI比PDM小，輸出頻譜更有規律，效率高，尤其在輕負載下，同時PSM瞬間響應速度比PDM更快，干擾抑制能力更強。可是，PSM的輸出波紋較大，但這可以通過優化措施來抑制，因此PSM模式的直流供電是一種良好的調制方式。

3 PSM調制器的故障與分析

3.1 故障實例1

故障現象：試機中，粗調進入細調后，前級調諧，功率表不起，高末陽壓小，陽流無，末級簾柵表頭打到頭。按升/降功率，電壓不能正常升高或降低。

3.1.1 故障查找

功率表不起，末級陽壓很小，簾柵打表頭，升/降功率無用，分析應是功率模塊開通少引起的陽壓問題，到機旁觀察，發現48功率模塊正常工作燈大部分不亮。對音頻調制一路進行排查，一一更換控制電路，發現更換完環形調制器后，故障排除。

3.1.2 原因分析

環形調制器的作用是將收到的A/D轉換器送來的要求合上的開工數和本單元合上的開關數相比較，將功率開關的數字電平轉換成使功率模塊合或斷的指令信號，同時對48功率模塊循環使用，有效地延長模塊的壽命。

當需要增加接通一個單元時，接通斷開時間最長的一位，當需要斷開一個單元時，斷開接通時間最長的一位，如果接通的單元數目保持不變，則按三角波頻率（60HZ）斷開一位最先接通的，接通一位最先斷開的，依此規律循環往復。

3.1.3 解決方法

更換環形調制器后，再觀察整機的運行過程，恢復正常。

3.2 故障實例2

故障現象：試機中，一解除高壓，整機高末簾柵流過大，高末陽壓無。

3.2.1 故障查找

對音頻PSM通路進行排查，一一對應更換，更換完A7環形調制器后，整機恢復正常。

3.2.2 原因分析

對A7板進行維修（如圖2）：（1）測量各個供電電壓±5V，±12V均正常；（2）測量脈沖信號，正常輸入；（3）判別電路出錯，芯片N3無法正常輸出判別開關信號，每個開關信號對于0.1V，最大值為5V，即對應的48開關均合上，發現該輸出電壓已經超過正常值。導致模塊開關控制無法正常運行，11KV的供電陽壓全無，所以高末簾柵過荷。

原理：判別電路，由誤差放大器N3（LM318）組成了判別電路，N3的2腳接入實際開關輸出匯總信號，3腳是來自A/D轉換板的比較信號，一旦3腳大于2腳，N3輸出正電壓，反之負電壓，當兩者相等則輸出0，電壓比較器N1是開關合的判別電路，電壓比較器N2是開關拉信號的判別電路。

3.2.3 解決方法

更換誤差放大器芯片LM318，重新加電試機，恢復正常。

3.3 故障實例3

故障現象：試機中，調諧正常后，加音頻試機，忽然整機掉高壓，恢復后，末級陽流、陽壓為零，到機旁觀察，發現48功率模塊正常輸出燈不亮，輸入燈正常。

3.3.1 故障查找

輸入燈正常，說明前端的48模塊供電電壓正常，應是PSM調諧信號沒輸入進48模塊中。

落高壓，拉掉PSM開關，檢查各個控制面板，均為正常。懷疑為接觸問題，對機后各路PSM通路插板進行重新拔插，重加恢復正常。

3.3.2 原因分析

音頻通路信號經功率控制單元控制后變為幅值受控的“音頻+直流”，然后在快速模數轉換器中進行等間隔量化，再進行環形調制，可得每一功率單元的控制電信號，最后光電轉換后為光控制信號，經光纖送到對應功率開關單元處。

3.3.3 解決方法

該故障陸續出過幾次后，更換PSM整個插槽，徹底解決接觸問題。

3.4 故障實例4

故障現象：倒頻中，調諧均正常后，一加音頻，高末陽壓變零，高末簾柵流打表頭。

3.4.1 故障查找

現象原因應為模塊未能正常工作，機后觀察，48功率模塊一加音頻就全部封鎖，觀察機前面板，發現A5功率控制板的第3個燈滅→亮（加音頻后），未能正常工作，該燈為PSM過流信號燈，觀察整個陽壓陽流均為正常，判定A5板自身問題。

3.4.2 原因分析

A5的顯示燈：1燈該輸入點在發射機上沒有使用，實際電路被短路；2燈駐波比過大保護，當發射機出現駐波比過大時，從電控的保護單元輸入低電平信號進行保護，正常未高電平信號；3燈PSM過流，當調制器出現過流時，從輸入輸出板（1A8A11）輸入高電平信號進行保護（亮），正常時為低電平信號（滅）； 4燈粗調完成，發射機進行粗調時，通過此點對PSM部分進行封鎖，封鎖時，從自動調諧套箱送來低電平信號（亮），不封鎖時送入高電平信號（滅）；5燈沒有應用，實際為短路；6燈工作指令，該信號為調制器工作運行信號，輸出高電平，封鎖PSM，輸出低電平。

3.4.3 解決方法

更換功率控制板A5，對發射機試機，一切恢復正常。

3.5 故障實例5

故障現象：試機中，調諧均正常后，一加音頻，高末陽流陽壓打滿表頭，高末簾柵流變低到0.2A，功率不到20KW，外部監測有載無調。音頻不加，狀態又恢復正常。

3.5.1 故障查找

調諧完成后，加音頻，故障方出，說明出在加音頻這一塊上，調制各板均有可能出現同類現象，只能依次更換板塊，發現更換完A5板后，故障解除。

3.5.2 原因分析

A5功率控制板，有升降功率的控制，均要求調諧完成后才能工作，發射機狀態陽壓急劇升高，和升功率有關，當D6C的9腳在調諧完成后，有升功率信號，輸入高電平使E8導通，輸出低電平信號，此低電平信號一路使D5B輸出高電平至D6D的12腳開通秒脈沖信號，同時使V12導通使D5A的1、2腳接地，D5A的3腳輸出高電平經D6A、D5C、D6C后輸出低電平選中D10調諧功率電子電位器。該信號出現故障，導致電位器一直處于升功率的指令狀態。

3.5.3 解決方法

更換功率控制板A5后正常，對整機進行加電測試，一切恢復正常。

4 結語

本文介紹了TBH522短波發射機的PSM調制器在運行過程中碰到的一些常見故障，以及對這些故障的分析、處理，從中結合了發射機的運行原理，同樣的故障器件，卻是不同的故障現象，對日常維護TBH-522短波發射機的值班檢修人員有很好的學習和參考價值。

參考文獻

[1]黃曉兵 THB-522型150KW短波發射機維護手冊[A].北京：中國書籍出版社，2011，380-383.

[2]TBH-522短波發射機說明書[A].北京：北京廣播器材廠出版，2001.

[3]TBH-522型短波發射機自動控制技術說明書[A].北京：福昊達科技開發有限公司出版，2006.

[4]邱永華.三種控制系統的設計[J].數字技術與應用，2012，01，P15-17.