Flexiva FAX調頻發射機APC原理分析

何 雨

（作者單位：湖南省南岳電視調頻發射臺）

Flexiva FAX系列調頻風冷全固態發射機（以下簡稱“FAX系列”）是GatesAir（原Harris）的高性能高功率發射機，該系列發射機具有極高的功率密度，因此機器小而緊湊；同時兼容數字與模擬同頻廣播，可以4種模式工作：FM、FM+HD Radio/CDR（調頻+數字）、HD Radio/CDR（全數字）、DRM（中短波數字廣播）[1]。

本文以Flexiva FAX 10 kW機型為例，嘗試分析該系列的自動功率控制（Automatic Power Control，APC）原理與故障原因。

1 FAX系列發射機APC簡介

發射機APC是整個發射系統中的重要一環。正常狀態下，APC可以將發射機的輸出功率穩定在用戶設定值的±0.25 dB范圍內。同時，在出現故障的情況下，APC可以綜合各路信號與參數后啟動部分保護機制。當然，某些故障可能會導致系統APC關閉，發射機以不良狀態運行，APC開啟與否可以在前面板STATUS上查看。

Flexiva FAX 10 kW發射機的APC模塊位于系統接口板中（10 kW型的系統接口板位于電源倉旁,大于10 kW的發射機APC模塊位于多單元接口板上），系統接口板的外觀如圖1所示。

圖1 系統接口板

實際維護工作中，可以將此模塊抽出。下面將結合實際使用經驗具體分析Flexiva FAX 10 kW的APC原理，結論也可推及Flexiva FAX系列其他型號的發射機。

2 Flexiva FAX 10 kW發射機APC基本原理

FAX系列APC原理框圖如圖2所示。

圖2 FAX系列APC原理框圖

從框圖中可看出，APC在發射機中受到多種信號控制，包括功率控制參考信號、正向功率、反射功率/駐波比、正向功率限制信號及射頻靜音信號等，APC綜合它們后會將一個APC OUT信號傳送給激勵器或者中級功率放大模塊（Intermediate Power Amplifier，IPA）。

FAX系列發射機有兩種APC模式，DRIVE模式（APC信號送入激勵器）和IPA模式（APC信號送入IPA），一般情況下，可由用戶自主選擇具體模式，并且可在前面板液晶屏查看當前所選模式[2]：STATUS＞SYSTEM＞APC MODE（見表1）。但是，如果安裝的激勵器不是GatesAir激勵器，且該激勵器不帶外部APC輸入接口，則無法選擇DRIVE模式[3]。

表1 發射機部分操作與設置

2.1 功率控制參考信號

控制顯示板（位于發射機前門背面）的微處理模塊產生一個功率控制信號，該信號傳輸至APC電路中作為APC控制功率的參考電平，叫作功率控制參考信號。正常情況下，它是控制發射機功率輸出的主要因素，在圖中標注為PWR_CTRL_REF。10 kW機型的參考信號電平范圍為0～4 VDC，對應發射機整機功率范圍0～11 kW。在進行出廠功率校準時，測定整機輸出功率為10 kW時，應將該信號電平設定為3.5 VDC。

系統接口板在以標準模式運行時，用戶可以通過控制顯示前面板的RAISE/LOWER按鍵來改變PWR_CTRL_REF的大小，以控制輸出功率的大小，用戶不進行任何改動和操作時，該信號電平值會保持不變[4]。正常情況下，PWR_CTRL_REF的值和APC REF相等，APC REF和APC OUT可以通過前面板液晶屏查看，具體方法見表1。

2.2 備份控制基準信號與備份控制模式

FAX系列發射機的系統接口板可應用在兩種控制模式下：標準模式（Normal）和備份控制模式（Backup Control）。通過液晶面板STATUS＞SYSTEM＞CONTROL MODE可以查看處于哪種模式和如果處于BACKUP模式，系統接口板的BACKUP MODE指示燈會亮黃色以警示用戶[5]。

BACKUP備份控制模式下，控制顯示板上的微處理器模塊與系統接口板上硬件控制系統斷開，一些自動化的工作模式將無法使用，但不會中斷發射機的基本運行，因為保證發射機工作所需的額外硬件位于系統接口板上。

對于APC來說，在標準模式下，由微處理模塊產生參考信號以控制發射機輸出功率。但一旦進入BACKUP模式，微處理模塊與系統接口板硬件控制系統斷開，APC就失去了參考信號，這個時候系統接口板上的備份控制基準電位器產生的備份控制基準信號就變為APC的參考信號，備份控制基準信號在圖中標注為 Backup Control Ref。

備份控制基準信號預設值為3.5 VDC，與PWR_CTRL_REF一樣，對應10 kW的輸出功率，所以控制模式因手動或者因故障自動從標準模式切換到備份控制模式后，發射機輸出功率默認變為10 kW。若需要改變備份控制基準信號的電平值時，工作人員可以通過系統接口板面板上的PWR SET電位器來調整，進而改變備份控制模式下的輸出功率。

備份控制模式下，前面板的RAISE/LOWER按鍵對功率調整來說已經失效，它無法改變APC REF和APC OUT的值，更無法改變整機輸出功率，原因如下：

FAX系列（自帶激勵器）的功率驅動模式是“控制顯示板微處理模塊產生參考信號→系統接口板綜合參考信號及其他信號→產生APC OUT信號→激勵器/IPA射頻功率升降→發射機整機輸出升降”這樣一個流程，RAISE/LOWER健只能改變微處理器產生的參考信號的大小，而不能直接改變激勵器或者IPA的射頻大小，更不能直接改變輸出功率大小。一旦控制模式變為備份控制模式，備份基準信號會變為參考信號，它不受微處理器的影響，所以前面板功率升降無法改變輸出功率。

雖然RAISE/LOWER無法調整功率，但它仍然可以改變微處理模塊產生的參考信號PWR_CTRL_REF的大小。當發射機由備份控制模式重新變為正常模式時，微處理模塊重新與APC模塊連接，PWR_CTRL_REF進入APC電路，并取代備份基準信號成為APC參考信號，其值恢復為PWR_CTRL_REF調整后的大小，RAISE/LOWER鍵也重新恢復功率升降的功能。

2.3 其他控制影響信號

APC模塊除了處理功率控制參考信號與備份控制基準信號兩個直接影響輸出功率，還受到其他多路信號的控制。

2.3.1 正向功率采樣信號（FWD Sample）

發射機在正常狀態且無用戶改變設置與操作時，APC電壓隨正向功率的相反方向變化。例如，正向功率非人為增大時，正向功率采樣信號增加，APC電壓降低，從而降低激勵器的功率，直至發射機功率降低至設定值，手動操作升降功率不能套用該規律。APC之所以能將輸出功率穩定在用戶通過RAISE或者LOWER所設定的功率的±0.25 dB范圍內，正向功率采樣信號起了非常大的作用。

2.3.2 正向功率限制信號（Forward Limit）

正向功率限制信號被直接送入一個比較器的反向輸入端，與門限信號Vref相比，當正向功率超過標稱輸出功率的110%（11 kW）時，二極管導通，APC送入激勵器/IPA的電壓將降低，以限制發射機提升功率。

2.3.3 駐波比/反射回退信號（VSWR Foldback）

VSWR在系統接口板上有兩個門限值，功率回退門限和故障門限。

功率回退門限值在10 kW型上的預設值和備份控制模式下的預設值均為1.3，即駐波比大于1.3時，將降低發射功率，該值可以在WEB端的GUI界面上調整設置，范圍為1.3～1.5。

故障門限值為1.5，如果駐波比超過1.5，復位鎖將發送一個系統故障OFF指令至微處理器，同時給APC發送射頻靜音命令?？刂破鲗⑦M行3次讓發射機回到正常功率播出的嘗試。在3次嘗試后，如果發射機依然不能自啟，則需要用戶進行干預，以恢復播出。

2.3.4 射頻靜音（也稱作MUTE）

射頻靜音并非播出的節目靜音，而是指無輸出功率。導致射頻靜音的原因有很多，包括TX OFF指令、遠程遙控、故障產生等。MUTE信號也能影響APC。

3 結語

FAX系列發射機的APC機制能綜合發射機的發射功率、反射功率、部分故障等信息實時穩定功率輸出，以APC為核心的“控制顯示板→系統接口板→APC→激勵器/IPA→功率輸出”的功率驅動模式能很好實現功率控制自動化，具有較高的先進性。而且，熟悉整個APC結構可以讓用戶維護時快速地定位問題所在，如發射機出現輸出功率不穩定的情況時，可以檢查系統接口板是否存在故障。