同方吉兆GME11D33C 型3kW 液冷數字電視發射機運行維護管理

張志杰

（廣東省廣播電視技術中心，廣州 510220）

1 GME11D33C 型3kW 液冷數字電視發射機

GME11D33C 型3kW 液冷數字電視發射機，是北京同方吉兆科技有限公司研制生產的大功率全固態數字電視發射設備，符合國家地面數字電視標準（GB20600-2006，DTMB）；額定輸出功率3kW，整機功耗15kW；功放采用LDMOS 全固態技術，標準化、系列化、模塊化設計；開關電源及末級功放采用熱插拔技術，方便維護與操作；智能化、網絡化監控系統，經RS485接口，可方便使用PC 機對發射機進行監控和管理。具有完善的保護措施，保障設備安全運行。

2 整機結構和原理

GME11D33C 型3kW 液冷數字電視發射機從結構上可分為：發射機柜和液冷系統。發射機柜包含激勵器、功率放大器、開關電源、配電系統、控制系統、電控單元、功率分配（合成）單元、濾波器、定向耦合器、冷卻系統等。液冷系統包含泵單元、熱交換器、配電系統、控制系統等。整機原理框圖如圖1。把符合國家地面數字電視標準（GB20600-2006，DTMB）的TS 流（高山臺使用格式：視頻MPEG-2，音頻DRA，碼率24.300Mb/s）輸入到激勵器，經前向糾錯、星座映射、組幀、基帶后處理、正交上變頻等處理，輸出符合要求的射頻信號，經由功率放大器放大到額定功率，從天線發射出去。

圖1 整機原理框圖

2.1 控制系統

控制系統是由主控單元MCU、各功能單元以及各數據總線組成，可通過總線與上位機PC 連接，實現外部控制功能。各功能單元之間的通信遵循各自的總線協議。主控單元MCU 是發射機監控子系統的中心監控單元，負責協調整機監控系統的工作，同時對外提供通信接口。主要功能有：采集、存儲、分析整機的運行數據；整機控制，參數設置；提供整機的外部控制接口；系統重要參數顯示；報警與故障保護處理；人機交互等。電控單元是控制系統的二級控制單元，由電源分配控制系統、開關電源檢測控制板、配電單元、液冷系統配電單元等組成。電控單元的主要功能：整機開關機控制；給整機監控系統提供+9/+12V 等電源；電源數據采集和管理；與主控單元通信；總電源檢測等。

2.2 功率放大器

功率放大器是射頻通道的一部分。整機共有四套功率放大器單元，主要由前級放大器、末級放大器、監控板、電流取樣板、電源管理板等組成。其結構簡單，模塊化設計，維護簡單。功放單元工作電壓48V，末級工作在甲乙類，增益≥47dB，輸出功率800±50W。功放單元中有4塊末級功放板，每塊末級功放板由2只LDMOS 場效應管BLF888組成，采用微帶線功率分配（合成）和90°正交電橋功率分配（合成）技術，寬帶設計，線性好，一致性強，可互換使用。監控板將功放單元的工作狀態參數經采集、存儲、A/D 轉換、微處理器處理后，通過CAN 總線接口傳送到主控單元進行監測，并有過激勵、過載、過熱等自我保護控制及狀態指示功能。無源器件包括：主備激勵器二合成（分配）器，微帶線四分配（合成）器，帶通濾波器，定向耦合器等。與功率放大器共同組成射頻傳輸通道。

2.3 功放開關電源

數字化高性能開關電源是根據國內供電狀況和發射機對電源的使用要求而設計的，其安全及電氣性能符合YD/T731.94《通信高頻開關整流器》行業標準。開關電源模塊由北京新雷能科技股份有限公司提供。本機共有12塊開關電源模塊，可互換使用，采用AC380V 三相四線制供電，輸出電壓46-52V 可調（本機48V），功率2900W，均流精度≥±5%。功放開關電源共有3塊開關電源檢測控制板，每個開關電源檢測控制板對4塊開關電源模塊進行控制和檢測。12塊開關電源模塊采用均流均壓對整機四個功放單元供電。

2.4 液冷系統

GME9Y01A02型液冷循環機是北京同方吉兆科技有限公司自主研發的新一代液體冷卻循環系統，由泵單元、熱交換器、配電系統、控制系統等組成。控制單元采用PLC 控制系統，由控制器XC3-48RT-E 和XC-E3AD4PT2DX 協作完成檢測及控制。液冷循環機采用備份冗余設計，水泵和風機均為主備設計，單臺故障可以在線維護。PLC 控制系統負責整個液冷系統的電氣控制，系統運行狀態的顯示，數據采集及報警，與整機主控單元的數據通信。通過“工作/維護”轉換開關，液冷循環機可以脫離發射機單獨運行，方便維護。

2.5 激勵器

GME3DE22E 數字電視激勵器為北京同方吉兆科技有限公司與清華大學數字電視研究中心合作開發，具有完全自主知識產權的產品。符合國家地面數字電視廣播傳輸標準（GB20600-2006）；可以實現單頻網（SFN）和多頻網（MFN）的地面覆蓋，支持移動和固定接收，最大傳輸速率32Mb/s；采用基帶預失真校正技術，改善和抵消發射機功率放大器的非線性失真，提高整機效率和發射系統的調制誤差比（MER）。激勵器由數字基帶處理、直接上變頻、功率放大、ALC 環路控制、ARM 系統監控、開關電源等功能模塊組成。功能框圖如圖2。監測控制采用ARM 系統，對輸出功率有兩種控制方式：自動（ALC）控制和手動（MLC）控制，還提供發射機整機的自動電平控制（ALC）接口，形成發射機整機的大環自動電平控制回路。激勵器與發射機主控單元通過CAN 總線端口實現控制和數據通信。主備激勵器的選定是由主備激勵器的互鎖實現。

把符合國家地面數字電視標準的TS 流（高山臺使用格式：視頻MPEG-2，音頻DRA，碼率24.300Mb/s）輸入到激勵器的ASI 接口（A 或B 口），經接口選擇接入數字基帶處理模塊，進行預變換、前向糾錯、星座映射、組幀、基帶處理，產生符合國家標準的基帶數字信號，再進行預失真校正。經預失真校正處理的基帶信號進行正交調制、直接上變頻到發射載頻上。射頻信號經過ALC 環路控制然后輸送到射頻功率放大器進行放大，輸出額定功率去推動末級功率放大器。

圖2 GME3DE22E功能框圖

2.6 配電原理

根據設備技術說明書及實物連接線，整理出整機配電原理圖（圖3）和液冷系統配電原理圖（圖4）。對設備運行維護管理有很好的參考作用。

圖3 整機配電原理圖

3 設備運行維護

3.1 運行參數

圖4 液冷系統配電原理圖

設備的運行參數較多，主要從四個方面整理較為重要的參數以方便日常維護管理和值班巡檢工作。發射機運行參數如表1，液冷系統運行狀態如表2。

表1 發射機運行參數

表2 液冷系統PLC運行狀態

3.2 設備維護

設備的日常維護至關重要，根據發射機技術說明書及設備廠家的要求，結合發射設備在高山臺實際工作環境，制定發射設備維護管理規程。（1）發射設備日常運行時，按照設備運行參數值表，對比設備工作狀態是否正常。可通過發射機監控系統計算機監控軟件來觀察。（2）定期清潔檢查設備各部件，特別是液冷系統水循環通路的水泵、過濾網，熱交換機入風口濾網，開關電源冷卻風扇等要重點清潔檢查。（3）定期檢查液冷系統水循環通路各接頭，是否有漏水現象，工作壓力要符合要求（0.5-1.5Bar）。（4）定期檢查主備激勵器及其倒換控制是否正常。運行參數不能出錯。（5）定期檢查各功放單元、功率分配（合成）器、隔離/吸收負載的工作狀態，溫升是否在允許范圍，各高頻連接是否良好。（6）維護時更換器件需用同型號的器件，確無同型號器件，要用其他型號器件代替的，要做好標記，購得同型號器件后再恢復。（7）更改激勵器運行參數時，需將射頻輸出功率關斷，設置最低值，各參數調整完成后，再重新設定額定射頻輸出功率。（8）輸入激勵器的TS 流的碼率不要超過當前信道調制模式下的最大有效載荷，超過會導致圖像停幀。定期測試ASI 碼流參數是否符合要求。（9）定期測試發射設備技術指標，用激勵器預校正調節軟件校準，使播出質量符合國標要求。（10）按照廣電總局62號令要求，檢查其他相關項目。

3.3 常見故障處理

對比設備運行參數，一般可以確定故障所在。保持機房環境清潔，恒定的溫度（一般23℃），是降低發射設備故障率的重要因素。（1）不能開機。發射機合電后不能開機，按下“自動/手動”按鈕是否可以開機，如能開機則是電控板或主控單元或數據通信故障，如不能開機則是交流接觸器控制回路中的聯鎖、輔助接點故障。（2）冷卻溫度高。冷卻溫度高一般都伴隨水壓低，首先確認溫度傳感器、水壓傳感器正常，水泵正常。檢查水循環通路是否有漏水，再檢查水循環濾網是否堵塞。這樣一般能解決故障。（3）輸出功率低。檢查四個末級功放是否正常，天線駐波比是否過大，激勵器輸出是否變小，ALC 或MLC 控制回路是否正常。

4 結束語

廣播電視發射技術的發展日新月異，固態化、數字化、自動化已經實現。數字技術、網絡技術、信息技術已滲透到廣播電視的各個環節，廣播電視事業迎來了前所未有的發展機遇和巨大挑戰。對于廣播電視發射臺從業人員來說，跟上新技術的發展，全面掌握新發射設備的工作原理、運行維護、故障維修等知識成為當務之急，更是廣電人的一份責任和擔當。