TSW2500型500kW短波發射機板卡的研發與調試

黨若晚

（國家廣播電視總局五九四臺 陜西 咸陽 712000）

0 引言

TSW2500型500 kW短波發射機具有運行穩定、操作方便的優勢。在其較高的自動化控制系統基礎上，可以實現遠程的遙感監控，是目前使用較為先進和可靠的發射機之一。而且在發射機的綜合機箱中，還集合了輸入、輸出線，控制系統和子系統之間也可以利用繼電器和濾波器來進行連接，避免了在發射機運行過程中，控制信號不會受到電磁環境的干擾。因此，其成了我國現階段大功率短波發射機進行對外廣播的主要機型之一[1]。但是由于TSW2500型短波發射機是從國外引進，外界產商為了防止技術泄露，并沒有補充過多的技術資料，發射機內部的控制系統部分，也缺少詳細的資料介紹，所以只有通過技術人員自己探究分析才能進一步明確發射機的原理和調試方法。

1 TSW2500型500kW短波發射機控制系統構成

該型號發射機的控制系統主要由中控系統（簡稱ECOS2）、馬達控制器（簡稱MC）、順序控制器（簡稱SC）3個重要部分構成。控制系統的作用主要體現在以下兩點：其一是根據工作需要，依照正確的順序來開啟、關閉發射機；其二是在機器發生故障時，通過控制系統開啟必要的封鎖保護，防止由于局部故障引發連鎖反應時的故障問題。

控制系統中的YCS06、YCS07型模擬板卡主要是用來采集機器中發生的模擬測量信號。通常情況下模擬信號的發生，主要是通過SCI03型的濾波板進行濾波處理后，再發送到YCS06、YCS07型模擬板中進行集中處理，再次經由YCS04板和YCS08馬達控制器板進行準確計算，并將結果發送到ECOS2的顯示處理器中，見圖1。

1.1 ECAM中央控制系統分析

中央控制系統是發射機組成的核心部分。當然控制系統除去ECOS2這個核心以外，還由上述的兩個低層控制器組成，主要功能是來控制硬件開關。MC主要是由YCS08板卡和接口板構成，而SC則是由YCS04板卡和接口板構成的。中控系統的構建主要是建立在微處理器的基礎之上，而微處理器則是通過上述兩個低層控制器的信號傳輸與發射機相互交流。如果中央控制系統出現問題，則可以利用SC來對發射機進行單獨操控[2]。中央控制系統主要是通過控制指令來激活低層控制器，而低層控制器在接收到中控系統的指令后，則會自動開啟發射機的優化調諧程序，并執行相應的操作。

一般情況下，可以通過3種方式來對發射機進行操作指令的輸入。比如通過本地化的控制，利用遙控單元和計算機接口來進行控制。在輸入相應的開關指令后，通過事件執行流程的原則，通過中控系統將指令信號輸入到控制器中，而控制器也就是MC和SC控制器。

1.2 順序控制器系統分析

順序控制器SC主要接受來自中央控制系統的命令，并且將命令合理執行。主要是控制發射機的開關，然后連接到安全系統。運行過程中，順序控制器會遵循發射機的運行狀態，來自動激活部分指令和動作，比如水泵、風機就可以由順序控制器自動激活。此外，當發射機在運行中出現故障時，SC系統也會自動執行一些保護性操作，用來降低故障所引發的系統影響，如高周打火光敏保護。

1.3 馬達控制器系統分析

MC系統原理主要是通過馬達的驅動對電感和電容來進行調整，以此來完成以下功能：首先對系統中的所有MP，也就是對馬達位置單元進行控制。交流電機一般在運行時轉速一定，而且結構簡單，所以常常會作為短調節范圍的元件進行使用。而直流電機中，轉速通常不固定，但工作適應性較高，所以可以作為靈敏元件使用。

2 發射機在測試前的準備工作

順序控制系統和PSM控制系統的各個控制板，都可以利用轉接板的方式在發射機上進行模擬的功能測試。

（1）根據測試工作完整地檢查設備。①首先必須要檢查控制板卡焊接是否出現問題，焊點是否結實；②要保證集成塊方向一致；③LED指示燈檢查，正負端接口是否正確，指示燈能否正確亮起；④對各個控制板上的邏輯芯片進行檢查校驗，確定是否能正確執行邏輯編程。

（2）將控制板連接發射機控制系統套箱。①要先保證發射機狀態呈關機狀態，并且要斷開控制系統的電源，防止誤接入對系統造成破壞；②備份控制板插入到控制系統的套箱卡槽后，要擰緊固定螺絲，確保其穩定；③如果需要臨時性測試新開發的控制板，技術人員可以利用轉接板的方式來對測試點的電壓進行測量[3]。

（3）對控制板進行加電，然后合上相應的控制系統電源，升起燈絲，再開始功能測試。

3 對順序控制系統的調整

3.1 對YCS01板卡進行測試

3.1.1 分析線路原理

YCS01板有32路輸入信號，然后通過光耦隔離器件CNY17二型將外部的輸入信號轉化為二進制的輸入信號，再由面板上的LED指示燈進行信號輸入。在MC14584節點處有由施密特觸發器構成的反相器，主要功能是提供減噪抗噪的能力。而SN75471節點，主要是外圍驅動器，主要功能是實現邏輯與門[4]。

3.1.2 測試方法

當發射機升燈絲到加高壓過程中，觀察對應的YCS板中的LED指示燈是否亮起。比如在觀察YCS01板卡的信號指示燈時，可以通過LED序號燈的顯示情況來判定控制板的情況，序號燈17亮起時代表短路、18亮起時主電源出現故障、22亮起時射頻打火等。

3.2 對YCS02板卡進行測試

3.2.1 線路原理分析

YCSO2板卡在進行測試時，需要根據光耦隔離器傳輸電壓信號進行判斷。A121板卡或者A122板卡會將光耦隔離器傳輸的電壓信號進行繼電器動作。促使面板上的32路LED指示燈各路輸出，出現故障時進行報警指示。

3.2.2 具體測試辦法

首先對各個測量點的電壓值進行檢測；保證電壓值正常后，啟動發射機開機，注意觀察YCS02板的指示燈面板，如果有5V的信號輸入到YCS02板中的某一通路端子，相應的LED指示燈也會亮起，這也就表明通路正常，見圖2。

3.3 YCS03數據采集板測試

3.3.1 線路原理分析

YCS03板卡，也即數據采集板PL35，數據輸入板中的PL23和PL27的門開關檢測信號，都是經過PL35數據采集板之后，再通過順序采集板發送給PL39，也即YCS04板卡。

數據采集板YCS03板卡助威YCS04順序控制器提供輸入或者輸出信號。當順序控制器板YCS04通過8位并行的數據總線以軟件的方式來讀寫YCS03板卡中的二進制數據和指示燈的顯示狀態。

YCS03板卡的輸入信號會分成兩路，其中一路會將信號發送到存儲端中的8個信息存儲器之中，然后這8個信號存儲器會通過數據總線再發送給YCS04板卡，這樣可以保護軟件；而另外一路的信號會送到RPLD邏輯處理器件中，在EPLD器件中可以實現邏輯保護運算。

3.3.2 測試辦法

在發射機開機時，根據YCS03板卡的指示燈信號來判斷其是否正常工作。

4 對PSM控制系統測試調控

主要對PSM控制系統中的YCP02、YCP16控制板進行測試調整。

4.1 YCP02控制板測試方法

（1）保證電源模塊的電壓正常；（2）通過示波器來觀測時鐘信號的發射器是否正常；（3）利用示波器連接YCP15控制板中的X2-A10和X1-A32的兩端口。閉合PSM系統電源，然后讓系統自運行并開始自檢，技術人員觀測示波器上是否存在1 kHz的信號顯示以及幅度在1.8V的正弦波；（4）當自檢通過之后，YCP16控制板中的LED顯示面板會出現ALG，顯示PASS的提示。

4.2 YCP16控制板卡測試調整方法

YCP16板卡是作為PSM系統的控制核心，提供的主要功能就是參與對系統的控制和保護、數據采集。圖3中為YCP16板卡對外控制式的流程框架。

在初期對于YCP16板卡的調試使用當中遇到了許多問題。在對YCP16板卡進行靜態調試，通電之后，音頻向量轉到A/D轉換器中，OPM向量和PAMP數據轉入了工作模式。BITE的模擬信號可以測試YCP16板。所有功率模塊平均輸出電壓運輸到YCP16板，YCP16產生的PS2和VABLOCK傳輸到各單元中。在板卡上的所有指示燈并沒有正常亮起。在技術人員排除了PCB板線路可能出現的問題之后，還可能出現的問題就是在板路中的發光二極管。全面檢查過后發光二極管并沒有問題，再次將二極管的正負極進行調整，再進行焊接，二極管就可以正常運行了，但是板卡運行還是有問題，最后找出關鍵芯片內部運行電壓的問題，導致指示燈無法正常顯示工作。

不過在更換了芯片，問題依舊存在，在結合到板卡的工作原理圖進行綜合查證的情況下，技術人員又懷疑到可能是購買的芯片質量問題，所以又通過面包板來構建了一個實驗檢測回路，圖4為芯片SN75472P檢測電路圖。

具體使用的檢測方法就是通過使用1A、1B，或者也可以使用2A、2B的接口，使用引線來連接到5 V或者是地端接口處，隨后技術人員通過觀察1Y或者2Y的接口輸出端二極管是否亮起，這樣就可以了解到是否是芯片出現了質量問題。在經過了檢查之后，確實發現了SN75472P芯片中存在質量問題，在更換了正常的芯片之后，發光二極管就開始正常工作了。在確定YCP16板卡靜態調整好之后，就準備開始進行上機試驗了。

在將板卡裝備到發射機上后，再插上轉接板就可以開始對板卡的測試了。在開啟發射機電源，自檢系統Pass之后，就對系統開啟高壓測試。技術人員發現功率只能加到300 kW左右，經過查找問題之后發現A67芯片出現了異常，在更換之后就能提升足夠的功率。在技術人員分析YCP16板卡的電路簡圖的基礎上（圖5為YCP16板卡的電路簡圖），對出現的故障進行簡要的分析圖例，因為A67芯片出現異常之后，可能會導致D0—D3的信號出現異常情況；如果D信號輸出的其中一路到達A22和A23通路處當作輸入信號，則可能會導致A22/A23在給YCP04板卡輸出信號的過程中出現RAMP的異常情況。

RAMP數據又是具有調制模式特征參數的數字音頻信號乘積，會用于控制發射機瞬時功率大小。通常正常的情況下，RAMP的值大致都會在2 048，所對應出現的屏壓也在13.7 kV，功率為500 kW。而因為芯片A67出現了異常問題，所以也讓RAMP信號發生了異常問題，對應的功率值也產生了一定變化，進而出現了功率不足的問題。技術人員在更換了A67之后，便可以將系統升足了功率，然后通過使用1 kHz的音周來當作沖擊試驗，調整之后經過了不同幅度的沖擊測試，板卡都經過了測試。在對YCP16板卡進行了較為成功的調試之后，今后就可以與進口板卡之間進行較為良好的功能轉換，滿足研發技術要求[5]。

5 結語

綜上所述，我國有關發射機的研究還需要不斷完善，TSW2500型500 kW發射機中的板卡對整個系統有十分重要的作用，但由于早期我國技術較為落后，一直進口板卡，這對于花銷和后期維修方面都不合算。因此我國相關技術人員通過不斷努力研發出的TSW2500型500 kW短波發射機板卡，在測試方法的分析中，由于技術水平和專業知識的理解尚有不足，分析測試過程中難免會出現疏漏，相關技術人員可以根據實際情況自行完善[6]。