全固態中波廣播發射機工作原理及改造分析

徐偉

【摘要】隨著我國現代化建設速度的不斷加快，各類科學技術手段與設備被應用于廣播電視工程中，如全固態中波廣播發射機便是其中之一，現如今已逐漸取代了傳統的電子管發射機。全固態中波廣播發射機功率大、技術先進，具有易于維護、效率高、可靠性高的特點，可以在應用中形成音頻信號包絡實現全過程幅度調制。本文對全固態中波廣播發射機工作原理進行了分析，隨后對其物理模塊進行了總結，最后針對實際需求提出了具體改造策略，以期能夠為相關人員提供參考。

【關鍵詞】全固態；中波廣播發射機；工作原理；改造

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2023.11.001

1. 全固態中波廣播發射機概述

1.1 全固態中波廣播發射機內涵

全固態中波廣播發射機基于現階段的中波技術，對廣播信號的發射與傳輸過程進行控制，在實際應用中的數據傳輸效率更高，安全性和穩定性方面較傳統發射機有著更突出的優勢，對于強化廣播電視播出有著重要意義。同時，全固態中波廣播發射機的應用可以有效降低成本，在其實際使用的過程中采用半導體晶體管進行信號傳輸，且設備的維護及改進方法更加簡便，能夠有效契合時代需求。

1.2 全固態中波廣播發射機特點

全固態中波廣播發射系統組成較為復雜，各模塊可以實時采集廣播電視發射機的主要參數和技術指標，充分利用計算機系統強大的計算和處理能力，實現對發射機的自動監測、自動控制和自動保護。與以往的人工方式相比，全固態中波廣播發射還可以實現功能疊加，例如發射機自動定時收發運行參數自動采集、故障報警、主備機自動倒換等，最終實現節目信號的安全優質播出。

2. 全固態中波廣播發射機工作原理

2002年IBOC（in band on channel）數據傳輸系統誕生，標志著發射機進入了數字化發展階段，通過數字版權提高中波傳輸質量，以此實現模擬和數字廣播。全固態中波廣播發射機主要是由音頻、激勵系統、射頻系統、監控系統、冷卻系統構成，其工作原理主要包括以下幾個方面。

2.1 音頻、激勵系統的原理

音頻系統是全固態中波廣播發射機的重要組成部分，主要工作原理是通過音頻處理裝置進行編碼，隨后進行信號轉換，最終由該發射機的射頻系統調制，完成音頻A/D轉換，重新編碼后各類數據傳輸更加準確。音頻處理器，它主要是實現對音頻信號自動增益控制、動態壓縮和不失真限幅、頻率特性均衡等功能。另外，某些中波廣播發射機還配有同步廣播激勵信號接口和放大電路，并能實現自動切換。當有同步廣播激勵信號輸入時，載波激勵信號切換到同步廣播激勵信號上，可解決各臺站之間中波載波頻率和音頻信號這兩方面因素的同步問題。

2.2 射頻系統的原理

全固態中波廣播發射機，射頻系統處于主體部分，在其實際的工作過程中將射頻信號進行放大，由帶通濾波器進行相應的濾除工作，完成數字信號調制功率合成輸出。實際應用中，需要將信號輸出阻抗匹配至50Ω，經過一系列的信號合成與處理之后形成特有的載波信號，通過該系統的射頻放大器達到放大載波信號的目的，在阻抗值調整到適宜的數值后完成輸出。

2.3 監測系統的原理

監測系統的作用在于保障全固態中波廣播發射機的安全穩定運行，在實際執行中需要對發射機的運行情況進行監測，全面分析整體運行情況，有效降低發射機的故障出現概率，提高全固態中波廣播發射機的效益。通過自動監控系統實現對當前設備的實時監控，對于整個發射系統進行遠程自動化操控，一旦出現特殊情況，便可以進行預報與初步處理，為設備的正常運行提基礎供保障。

2.4 冷卻系統的原理

在全固態中波廣播發射機的運行過程中，由于發射機的功率較大，如果長時間處于一種高溫狀態，設備會產生大量的熱能，如超過內部材料的承受極限則會出現損壞，嚴重影響設備的正常運行。冷卻系統則可以結合當前設備的實際運營情況進行調節，通過強迫風冷的冷卻模式，將溫度降低至標準狀態，有效解決全固態中波廣播發射機的發熱問題，為發射機的正常運行提供保障。

3. 全固態中波廣播發射機工作物理模塊

隨著科學技術的發展，全固態中波廣播發射機也在不斷完善，其自身的優勢較傳統發射機更加明顯，通過集成化方式拓展更多功能，以此有效減少群眾的經濟損失，保證其能夠滿足實際應用的需求，具體包括以下幾個方面。

3.1 高低壓供電電源模塊

中波發射機供電系統主要分為高壓部分和低壓部分。整機高壓部分主要是給功率放大輸出提供電源，主要有230V和115V。整機低壓部分主要是給各個控制邏輯單元提供電源，主要有30V、60V、22V、8V等，在設計過程中加入自動調節功能，能夠保證各子系統對應的功能具有相互獨立性，各個控制邏輯單元能夠與其他單元契合，如5V、15V等則由整機低壓電源經相應的穩壓管獲得，內部包含了大量的電子元件，不僅能夠基于輸入電壓來控制輸出電流，還能夠減少發射信號磁場等因素的影響，延長發射機的使用壽命，進一步保證節目播出效果。

3.2 功率放大系統模塊

功率放大系統由功率放大板和功率合成母板組成。功率放大板采用場效應管作為驅動元件，多個功率放大板的輸出作為功率合成母板輸出變壓器的初級，合成后的功率經過變壓器的次級傳送到槽路的帶通濾波器，經過帶通濾波器與匹配網絡完成阻抗變換后，由發射機出口經饋線輸出。功率放大板也可配合循環調制編碼板使用，采用循環調制方式，使其射頻功放單元輪流工作，因而降低了熱負荷并均勻化，提高了功率放大板，特別是場效應管的使用壽命。當處于循環調制工作方式時，功率放大板發生故障會被自動檢測、自動退出及自動替補，為檢查機器故障提供方便，并保障總功率的穩定輸出。

3.3 數據采集模塊

在實際執行中需要采集發射機參數，詳細了解運行過程監測中的各項監測要點，自動選擇切換主/備信號，強化輸出功率、發射功率以及各級電壓電流，隨后強化故障報警、故障定位、故障處理等。在遠程監管層上，終端獲取發射機的現場數據，實時查看全固態中波發射機的運行參數，如發現安全問題也可以對發射機的異常進行報警。數據采集模塊連接數據庫服務器，將各項指令發送給發射機，實現各項數據的獲取，對數據庫中的各類狀態信息及時進行動態更新。

3.4 信息通信模塊

根據發射臺的實際情況，上位機用于集中監控和管理功能，實現分布式控制，上下計算機之間，在通信總線上相互連接以傳輸信息，注重全固態中波廣播發射機的強度、適用性和實時性、互操作性、可靠性，滿足工業現場的需求。全固態中波廣播發射機采用工業以太網技術，迎合當今網絡世界的主流技術，擺脫PC電腦主導的控制模式，區分發射機的不同工作環節，滿足了主線路網的技術要求，避免信息通信集成出現問題，從而最大限度地強化運行效果。

4. 全固態中波廣播發射機的維護與檢修

4.1 組件故障排除

全固態中波廣播發射機各個組件、功能模塊常見故障通常是由過壓、過流等引起的。一些老舊的設備，接插件接觸不好造成的故障還是比較常見的。同樣的故障現象，可能是由不同的原因引起的，掌握了中波廣播發射機基本工作原理和工作流程，可以針對故障現象客觀地進行分析，從而找出原因及故障的關鍵點。同時，需要監測各個系統之間的接口的運行狀況，對系統中進程的使用情況和硬件性能負載情況定期檢查，發現和解決系統中的問題，保證運行的安全性。

4.2 天調網絡維護

天調網絡是連接中波發射天線與中波發射機之間的阻抗匹配裝置。同時它還具有防雷功能及防止鄰頻干擾的功能。它由調配網絡、阻塞網絡、陷波網絡、防雷網絡等網絡模塊組成，在整個發射系統中扮演著重要角色。如果某個網絡模塊出了問題，對發射機的直接影響就是駐波比過大，無法滿功率輸出，甚至無法開機。因此，天調網絡的維護也顯得尤為重要。應該定期清理灰塵，檢查地網，監視電容、電感溫度，并做好記錄。同時還要考慮不同天氣對天調網絡的影響，觀察發射機的天線零位的變化。

4.3 異常輸出處理

中波發射機工作時，當整機的輸出功率與功率放大板的開通數量不相匹配，表面上看發射機工作無異常，實際存在一個較大的故障隱患。這主要有兩方面原因，第一，功率合成后的輸出阻抗與濾波器阻抗不匹配，使功率放大板處于高負荷狀態。第二，激勵器工作輕微頻移，在本振附近左右擺動，俗稱跑頻，雖然這種情況不常見，但也是使中波發射機輸出異常的一個原因。發射機在這兩種因素下工作，將造成功率放大板速熱，無規律的損壞，故障比較隱匿，無法保證中波發射機安全、優質地播出。

4.4 設置管理規劃

為了保障全固態中波廣播發射機正常運行，需要制定維護和檢修制度，為全固態中波廣播發射機的不斷發展注入新的生機和活力，將管理制度狠抓落實，結合實際不斷完善維護模式，全部異常情況必須向上級領導部門詳細匯報。除此之外，全固態中波廣播發射機在設備超過使用期限后，及時更換各個老舊設備，在部署的過程中要做好硬件與軟件匹配，調試中對系統采取升級和重啟，在相關的人員的監督下對數據進行備份，避免在使用中出現停機的情況。

5. 全固態中波廣播發射機改造

我國全固態中波廣播發射機的運行狀況較為穩定，但在運行過程中仍然存在一些問題，因此相關人員要根據全固態廣播發射機的運行情況，改進發射機的各個系統配置，以此為新發展夯實基礎，避免改造后發生其他問題。

5.1 防雷改造

為了進一步降低外部雷暴環境造成的影響，工作人員應充分利用現代科學技術，借助防雷裝置降低特殊條件下對電阻（VDR）和氣體放電管（GDT）的影響，在全固態中波廣播發射機的輸出端加裝GDT防雷設備，消除有害的瞬時過電壓和過電流，保護全固態中波廣播發射機的運行。在此基礎上，還應該根據該發射機的運行情況，尋找良好的防雷改造技術，在GDT防雷設備安裝過程中，縮短GDT的接地連接線，有效泄放有害電流，從而減少雷電特殊環境下造成的不利因素影響，通過定期檢查及時地發現問題、處理問題，提高防雷改造的實際效果，最終有效提高全固態中波廣播發射機運行的安全性和穩定性。

5.2 本體改造

在發射機的改造過程中，需要簡化廣播發射機的內在結構，為此應預先對濾波器中濾除載波殘余進行檢查，除塵和觸點維護是固態廣播發射機控制部分例行維護的主要方面，為了減小外殼和散熱器之間的熱阻，要從T型匹配網絡輸出方面入手，提高功率放大器的輸出效率，通過采樣電路獲取有效的調幅信號，使操作步驟和運行流程更簡便。在此基礎上，需要通過電容器將其進行分壓耦合，對于機器內部零件密集的區域，需要調整發射機的結構，并定期進行清理，在巡視中發現故障必須要及時地進行解決，特殊故障由上級下發文件解決，每周至少對機器的各個單元進行檢修，從而提高全固態中波廣播發射機的工作效率，以此保證全過程得到準確性和有效性。

5.3 技術改造

為了實現綜合優化這一目標，需要注重數字中波廣播發射機的強度、適用性和實時性、互操作性，構建覆蓋全廣播電視系統的閉環式監控系統，科研人員需要增加數字循環系統，對運行過程的熱負荷合理地進行分配，如出現問題時能夠第一時間補上空余功放裝置，從而有效延長設備工作壽命。在實際情況中，利用浮動載波技術，對不同單元、模塊的參數進行測量，將原本較為復雜的邏輯控制簡化，要求對各項數據進行采集、存儲、分析，隨后結合實際進行調整，降低設備運行的電能消耗。單片機的應用也使得發射機的控制得到提升，應用中保護電路用軟件來代替，將各項信息記錄到數據庫中，以此保證全固態中波廣播發射機的正常運行，在系統運行不受影響的情況下實現節能減排，使運行維護更加方便，確保節目能夠安全、可靠地播出。

5.4 報警改造

為讓全固態中波廣播發射機系統能夠安全運行，需要在改造過程中關注已有缺陷，例如，基于缺乏直觀可讀的調幅檢測系統，相關科研人員對全固態中波廣播發射機進行改造，數據采集模塊位于主控單元。對從載波中解調出來的音頻信號幅度設置上下門限，越限后，則產生報警，處理此類故障通常只是發出報警信號。發射機輕微故障報警提醒值班人員進行相應的維護，嚴重故障必須立即停止，切換到備用機后進行維護。當發射機出現故障時，實時控制系統首先判斷故障類型及輕重，然后按照程序執行相應操作，監控管理系統通過聲光發出報警信號提醒值班人員，及時獲取發射機的運行情況，切實發揮出報警系統的作用。

5.5 系統改造

全固態中波廣播發射機型運行各項功能穩定，實際操作過程中需要重點關注檢測系統，在改造優化中對組成進行簡化，省掉了許多復雜且容易串聯的電路，以此實時監控信號變動，出現問題及時發現并糾正，提高了調幅度檢測的準確性、可靠性和可讀性等。在全固態中波廣播發射機的工作中，為了提高散熱效率，可以調節功率放大器的工作條件，仔細檢查控制單元上的各個觸點，如果控制單元的觸點松動則應及時進行修理和糾正，并進行適當更換或處理，從而確保其可靠性和安全性。冷卻系統是全固態中波廣播發射機正常運行的保證，為此要檢查防塵網表面的灰塵及時清除，空氣質量差的環境中使用變送器，確保防塵網清潔且冷卻單元通風良好，避免運行過程中發生風險。

6. 結束語

隨著科學技術的進步，我國廣播技術得到了長足發展，在后續建設中要把新技術應用到中波廣播發射系統中，不斷改善全固態中波廣播發射機的設備，從而提高節目的質量和效率，為廣播行業的發展提供保障。盡管現階段我國廣播發射技術的效果較好，但仍然有著較大的發展空間，為此在后續仍然需要結合實際做好分析和研究工作，將全固態中波廣播發射機應用其中，充分結合設備的工作原理以及現階段其存在的問題，從根本上為行業后續發展提供相應的幫助。

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