關于SW-50D型短波廣播發射機新技術的解析

王煒 張國威

1.2.內蒙古自治區廣播電視傳輸發射中心839臺 內蒙古 呼和浩特市 010030

SW-50系列50kW PSM短波廣播發射機在國內外服役設備50余臺套，幾乎全國50kW短波廣播發射機均為該系列機型，穩定可靠，并出口多個國家，目前我臺有8臺SW-50B型短波廣播發射機面向全區發射廣播信號。SW-50D型短波廣播發射機是按照廣電總局09年對短波廣播機新指標標準，改進研發的新型50kW短波調幅廣播發射機，SW-50D型短波廣播發射機相較于前代機型，有了許多重大改變，在性能技術指標，易用性，智能化方面都有了很大提升，本文就SW-50D型短波廣播發射機發生的重大改進進行論述。

1 射頻放大系統

射頻放大系統是短波廣播發射機的重要組成部分之一。它的主要用途和功能：一是產生廣播發射機工作所需的載波信號（頻率范圍3.2~26.1MHz）并進行功率放大；二是對載波信號進行音頻幅度調制并向天線或等效負載輸出載波功率為50kW的調幅波信號。

SW-50D型短波廣播發射機的射頻放大系統由頻綜、300W全固態寬帶放大器組件、柵地電路推動級和耦合腔高末級功放構成三級放大鏈。輸出耦合采用T網絡。射頻輸出端裝有超高頻濾波器、定向耦合器，經平衡轉換器由75Ω不平衡轉為300Ω平衡接到饋線上。如圖1所示。

1.1 頻率綜合器

SW-50D型短波廣播發射機使用的BCS50-Ⅱ頻率綜合器使用了全新的觸摸液晶屏幕作為人機交互界面，使用更加方便智能，可以通過工控機對頻率綜合器進行遙控。諧波輸出不大 于-40dBm，雜 散 優 于-80dBc，相位噪聲優于-110dBc/Hz@1kHz，MTBF不 小 于20000小時，大大的提升了頻率綜合器的性能。如圖2所示。

圖2 BCS50-Ⅱ頻率綜合器

1.2 高頻推動級（IPA）

SW-50D型短波廣播發射機對高頻推動級進行了重新設計，推動級使用4CX3000A陶瓷四極管，工作在AB類，采用柵地電路形式，屏極調諧回路電感采用盤香型電感。前代機型上的Π網絡調諧方式，粗調電感由簧片觸點短接實現不同頻率的調諧，容易出現接觸不良發生打火現象，造成停機。SW-50D型短波廣播發射機調諧回路電感采用盤香型電感，接觸可靠性大幅提高，降低了高頻推動級調諧部分的故障率，提高了整機高頻系統的穩定性。如圖3所示。

圖3 高頻推動級

1.3 高末級功率放大器

高末級采用100kW級超蒸發冷卻金屬陶瓷四極管，燈絲電源采用交流穩壓調壓器，燈絲電壓的啟動升壓時間和電壓爬升曲線可以任意設定，有效延長了發射管的使用壽命。末級輸出網絡采用耦合腔體做電感的Π型網絡。短路板做換頻粗調并能有效地消除射頻反射。短路板移動時，用氣動克服彈簧力量，使接點打開，通過短路板底部軸承及導軌實現無磨損電感調節。如圖4所示。

圖4 氣動無損觸點滑動腔體結構

相對比前代機型的雙Π槽路，其主要特點如下：

（1）全腔內壁均采用紫銅板，整體附著導電氧化膜，提高了高頻電氣性能；

（2）采用大直徑汽缸，最大程度減小汽缸數量，從而提高了系統整體的可靠性；

（3）采用密集壓片彈簧觸點方式，可靠性大大增加；

（4）輕便型可伸縮導氣管，簡單輕便拉力小，便于安裝和維護；

（5）無齒輪、齒條傳動機構，采用兩根剛性滑軌，三面軸承做支點，腔體短路板移動輕便、快速、準確；

1.4 T網絡

本機選用90°T網絡，接在腔體組成的Π網絡之后，作為負載匹配電路。當負載駐波比變化時，可通過90°T網絡調整，給Π網絡提供一個穩定的75Ω負載。如圖5所示。

圖5 T網絡

2 大功率短波發射機數字PSM調制器

新的大功率短波發射機數字PSM調制器可以改善發射機系統的雜音、頻響和失真三大指標。全程數字化處理，使得原PSM發射機雜音指標輕松達到58dB的水平，甚至更高，其采用關鍵技術如下：

（1）使用“信號過采樣”技術將量化噪聲信號分布到更寬的頻譜范圍內，從而降低帶內噪聲功率譜密度；“噪聲整形”技術將量化噪聲調制到帶外高頻端。通過這兩項技術的結合有效提高“粗糙”量化器的帶內信噪比。

（2）階梯放大的過程中，通過功率模塊采取循環導通的策略，降低IGBT的開關速度來降低模塊在開關跳變過程中的熱損耗；同時保證了各個功率模塊的負載平衡，延長模塊的平均使用壽命。

（3）利用數字信號處理的方法，通過對發射音頻系統進行合理的輸出補償措施，來改善發射機整機的三大電聲指標。

（4）功率模塊輸出電壓誤差較大，在循環導通的過程中形成開關噪聲，并落在音頻范圍內，形成相對較強雜音電平，稱之為循環噪聲。為了克服這一問題，設計了高精度數字化功率模塊和控制板。

新的大功率短波發射機數字PSM調制器改變了原來的操作方式，采用了更友好的人機交互界面，配合觸摸屏的操作方式，顯示信息更加簡明，操作更加方便。如圖6所示。

圖6 大功率短波發射機數字PSM調制器

3 發射機監控系統

SW-50D型短波廣播發射機實現了將微機直接引入發射機中，用以對發射機進行自動控制和實時監測。

發射機的控制系統包括微機監控系統、自動調諧和自動匹配系統及音頻控制系統。如圖7所示。

圖7 監控系統

發射機的監控系統具有以下功能和特點：

（1）監控系統由一臺工業控制計算機和一單片機直接控制，完成發射機的自動程序控制、頻率自動調諧、自動增益控制、故障診斷和狀態顯示。人機交互界面呈現信息豐富直觀。

（2）控制方式有：自檢、手動、自動和遙控四種方式。通過RS422遙控接口可與計算機監控中心連通，以便實現發射臺播出系統的自動化管理。

（3）計算機管理系統設有三個功能模塊：顯示模塊、控制模塊、軟件模塊。

顯示模塊：共有35條菜單，包括調諧位置及過程、模擬量顯示、閉鎖狀態、各級的控制狀態、故障、信號狀態及主要儀表指示值和各種設置參數的顯示；

控制模塊：共有37條指令，通過計算機鍵盤實現對發射機的操作控制。有自檢、手動、自動、遙控四種控制方式可自行選擇，包括開關機、換頻率、粗細調諧、浮動載波等操作功能；

軟件模塊：利用強大的軟件支持，對發射機的參數可以進行靈活設置和修改，并對實測數據和狀態信息進行分析和管理。

（4）自動調諧裝置采用伺服放大器和五相步進電機，步進 精度 為0.72度，在3.9~26.1MHz頻率范圍內可任意儲存調諧數據，對于每個頻率均有一組馬達位置存儲在計算機中。在調諧過程中能同時顯示設定和調諧的曲線和調諧部件狀態位置。細調諧通過鑒相器和計算機實現，調諧時間全過程小于45秒，典型調諧時間20秒。

（5）有完善的故障保護和故障記憶功能。當出現故障時，控制組合直接顯示故障點，提升了操作人員分析、處理故障的速度。

4 總結

SW-50D型短波廣播發射機使用了許多新技術，是按照廣電總局09年對短波廣播機新指標標準設計的發射機，該發射機的許多新設計理念既提高了整機指標和穩定性，還為以后的遠程監控，無人值守等功能的升級改造留有充分的硬件接口以方便實施。