滕林 李國(guó)棟 張居歡

【摘要】本文主要介紹我臺(tái)原1521KHz發(fā)射機(jī)發(fā)射頻率改為1557KHz具體操作方法和步驟，本次改頻主要包括發(fā)射機(jī)主機(jī)部分調(diào)整和天線匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)整。

【關(guān)鍵字】脈沖寬度調(diào)制;高頻激勵(lì)器;中間放大調(diào)諧回路;帶通濾波器;T型網(wǎng)絡(luò);并聯(lián)諧振;串聯(lián)諧振

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.04..028

接上級(jí)部門的通知，要求對(duì)我臺(tái)1521KHz發(fā)射機(jī)頻率改為1557KHz。由于1557KHz和1521KHz頻率間隔為36KHz，頻率變動(dòng)不是很大，經(jīng)過(guò)初步計(jì)算在不更換元器件的情況下可以實(shí)現(xiàn)改頻。本臺(tái)1521KHz發(fā)射機(jī)采用的上海明珠公司的TS-05C發(fā)射機(jī)，該類型發(fā)射機(jī)采用脈沖寬度調(diào)制，脈寬調(diào)制器將音頻小信號(hào)轉(zhuǎn)換為調(diào)寬脈沖信號(hào)，并進(jìn)行丁類功率放大，最后通過(guò)橢圓函數(shù)的低通濾波器還原大功率音頻電壓信號(hào)，去調(diào)制末級(jí)射頻放大器。整機(jī)由音頻系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、顯示控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)等四部分組成，其中音頻系統(tǒng)、顯示控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)與本次改頻實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)。

本次改頻實(shí)驗(yàn)主要對(duì)發(fā)射機(jī)高頻激勵(lì)器、中間放大調(diào)諧回路、發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)和天線匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整改造。首先完成發(fā)射機(jī)射頻系統(tǒng)的改造，再對(duì)發(fā)射天線匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，最后發(fā)射機(jī)接通天線測(cè)試改頻效果。

PDM中波發(fā)射機(jī)調(diào)整

1. 發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)調(diào)整

高頻網(wǎng)絡(luò)單元接收合成變壓器輸出的高頻功率，主要功能是阻抗變換、濾除諧波和阻抗微調(diào)，入射功率表的檢測(cè)也在此安裝，具體原理圖如圖1所示：

L1-C1和L2-C2組成帶通濾波器，兼有阻抗變換作用，帶通濾波器的負(fù)載阻抗通常為50Ω。通俗的說(shuō)，L2-C2并聯(lián)諧振在工作頻率，L1-C1串聯(lián)諧振在工作頻率，但XL1并不等于XC1而是由調(diào)整L1使得由場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的高頻功率放大器的負(fù)載阻抗為純電阻，L2的抽頭是用來(lái)調(diào)整阻抗匹配的，由此可見(jiàn)帶通濾波器出入阻抗小于負(fù)載阻抗。阻抗微調(diào)電路采用T型低通網(wǎng)絡(luò)，由串聯(lián)臂L3、L4和并聯(lián)臂L5、C5構(gòu)成，全固態(tài)發(fā)射機(jī)出于對(duì)防雷的需要，對(duì)高駐波比變化有快速保護(hù)的功能。由于季節(jié)變更引起的溫濕度變化，影響發(fā)射機(jī)正常運(yùn)行，微調(diào)網(wǎng)絡(luò)能在駐波比不大于1.2時(shí)，通過(guò)調(diào)整L3和L4，使反射表讀數(shù)下降為零，從而保障發(fā)射機(jī)安全運(yùn)行。并聯(lián)臂C5-L5和串聯(lián)臂L3、L4一部分諧振于工作頻率的三次諧波，起到濾除三次諧波和高次諧波的作用。對(duì)于輸出網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整，我們采用從后端往前端的調(diào)整方式，調(diào)整順序依次是：三次諧波電路調(diào)整→T型網(wǎng)絡(luò)調(diào)整→帶通濾波器調(diào)整。

1.1 三次諧波電路調(diào)整

三次諧波電路是由串聯(lián)諧振電路L5和C5組成，諧振頻率在本頻的三倍，即4671KHz，具體調(diào)整方法如下：斷開(kāi)L3、L4的和L5連接點(diǎn)，中波電橋分別鏈接L5上端和C5的接地點(diǎn)，將網(wǎng)絡(luò)分析儀頻率設(shè)定為4671KHz，調(diào)整L5使阻抗的實(shí)部和虛部都為零，固定好L5抽頭。

1.2? T型網(wǎng)絡(luò)調(diào)整

網(wǎng)絡(luò)輸出端接50Ω假負(fù)載，將三次諧波電路L5-C5重新接入電路，將帶通濾波電路L1-C1、L2-C2斷開(kāi)，中波電橋測(cè)試端接T型阻抗微調(diào)電路，將網(wǎng)絡(luò)分析儀頻率設(shè)定為1557KHz，調(diào)整L3和L4使T型網(wǎng)絡(luò)阻抗為50±0jΩ（阻抗實(shí)部通過(guò)L4調(diào)整，虛部通過(guò)L3調(diào)整）。

1.3 帶通濾波器調(diào)整

由于1521KHz和1557KHz頻率變化不是很大，C1和C2均為2200PF，不需要調(diào)整更換，只需要調(diào)整L1、L2，使帶通濾波器諧振在工作頻率。具體操作方法為：斷開(kāi)L2抽頭點(diǎn)2，中波電橋測(cè)試端分別連接L2-1和C2組成并聯(lián)諧振電路，網(wǎng)絡(luò)分析儀頻率設(shè)定為1557KHz，調(diào)整L2的1點(diǎn)抽頭使此時(shí)的相位為0;重新把L2抽頭2接入，網(wǎng)絡(luò)輸出端接50Ω假負(fù)載，中波電橋測(cè)試端接L1和C2兩端，通過(guò)調(diào)整L1和L2-2點(diǎn)抽頭使此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)分析儀顯示阻抗為功率合成變壓器輸出阻抗，調(diào)整完固定抽頭。

2. 高頻激勵(lì)器的調(diào)整

高頻激勵(lì)器是為發(fā)射機(jī)提供工作需要的載頻信號(hào)，經(jīng)整形放大后變?yōu)榉弦蟮姆讲ㄐ盘?hào)，通過(guò)“8、4、2、1”碼可以設(shè)置載頻的工作頻率。高頻激勵(lì)原理如圖2：

該型號(hào)發(fā)射機(jī)采用頻率1x10-8穩(wěn)定度高達(dá)的恒溫晶體振蕩器的基準(zhǔn)信號(hào)，其振源輸出的晶振頻率為4.608MHz，送至電壓比較器整形為方波，經(jīng)分頻器進(jìn)行512次分頻后形成9KHz基準(zhǔn)信號(hào)，通過(guò)“8、4、2、1”碼設(shè)置頻率。本機(jī)原頻率為1521KHz（8421碼為0001、0101、0010、0001）改為1557KHz（8421碼0001、0101、0101、0111）。

3. 調(diào)諧回路調(diào)整

調(diào)諧回路是指中間放大器輸出至功率放大器輸入間的電路，中間放大器輸出電壓是方波，而功率放大器需要正弦波推動(dòng)，調(diào)諧回路的作用是將方波轉(zhuǎn)換成正弦波，正弦波的振幅要符合功放要求，使中放的負(fù)載阻抗是純電阻。調(diào)諧回路由串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路組成，串聯(lián)諧振對(duì)于工作頻率來(lái)說(shuō)是一個(gè)低歐姆的損耗電阻，對(duì)于諧波來(lái)說(shuō)呈高阻抗，因此中間放大器的輸出電流就近似于正弦波。原理圖如圖3。

中間放大器經(jīng)中放交換繼電器輸入到由C1和L1組成的串聯(lián)諧振回路再到T1，然后經(jīng)過(guò)變流器T2至L2。

3.1 L1-C1串聯(lián)諧振回路調(diào)整

由于原頻率1521KHz和調(diào)整后頻率1557KHz，變化不大，無(wú)需要更換電容C1，只需要通過(guò)調(diào)整L1來(lái)是串聯(lián)諧振回路阻抗實(shí)部趨近OΩ，虛部jx趨近于-15jΩ左右（用于抵消變壓器T1上的電感15jΩ），該項(xiàng)調(diào)整在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，使用中波電橋和網(wǎng)絡(luò)分析儀調(diào)整。

3.2 L2-C2并聯(lián)諧振回路調(diào)整

功率放大器的場(chǎng)效應(yīng)管G、S間的輸入電容約為2000PF，換算到功放變壓器的初級(jí)每塊功放管的輸入電容為80PF，全部功放場(chǎng)效應(yīng)管共64只，總輸入電容約為5120PF。在輸入電容上并聯(lián)電感L2諧振于工作頻率，使中間放大器的負(fù)載阻抗變成純電阻。功放工作時(shí)的輸入電壓峰峰值約為28Vp-p，發(fā)射機(jī)接50Ω假負(fù)載，開(kāi)機(jī)并上高壓，用示波器觀察功放的射頻激勵(lì)信號(hào)，調(diào)整L2，使其峰峰值達(dá)到28Vp-p。

此時(shí)，PDM中波發(fā)射機(jī)主機(jī)部分調(diào)整基本完成，天線端接50Ω假負(fù)載測(cè)試，可以正常開(kāi)機(jī)。

天線匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)整

我們臺(tái)現(xiàn)有播出頻率8套，最小頻間小于100KHz，頻間串?dāng)_較為嚴(yán)重，因此各頻率天線匹配網(wǎng)絡(luò)既包括阻抗變換電路、臨頻阻塞、同頻阻塞和臨頻陷波網(wǎng)絡(luò)電路。原1521KHz和1098KHz兩個(gè)頻率共用一個(gè)發(fā)射天線，天線高度108米?，F(xiàn)將1521KHz發(fā)射頻率改為1557KHz，就需要將兩套頻率的阻抗變換做調(diào)整，其他頻率對(duì)原1521KHz的吸收網(wǎng)絡(luò)調(diào)整為1557KHz。原1521KHz和1098KHz雙頻共塔網(wǎng)絡(luò)如圖5所示，由于頻率變動(dòng)不是很大，通過(guò)初步計(jì)算可知在不更換電感電容的情況下可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整。

4. 對(duì)本頻網(wǎng)絡(luò)和共塔網(wǎng)絡(luò)調(diào)整

4.1 本頻網(wǎng)絡(luò)調(diào)整

先調(diào)整本頻對(duì)其他頻率的限波網(wǎng)絡(luò)，舉例：調(diào)整吸收801KHz網(wǎng)絡(luò)。斷開(kāi)L25與L24-C23并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)斷開(kāi)L24-C23與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn)，中波電橋測(cè)試端連接并聯(lián)諧振電路兩端，調(diào)整電感L24，使電路諧振在1557KHz頻率，測(cè)得此時(shí)的電感量為4.64uH;將L25接入并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，將C26接地端與地?cái)嚅_(kāi)，中波電橋測(cè)試端連接串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)兩端，調(diào)整L25，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)諧振在801KHz，此時(shí)對(duì)801KHz頻率的陷波網(wǎng)絡(luò)調(diào)整完畢。同理，調(diào)整其他5個(gè)陷波網(wǎng)絡(luò)。將各頻率陷波電路接入整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，調(diào)整L22和L23兩個(gè)電感使e點(diǎn)對(duì)1557KHz的阻抗為50Ω純阻，虛部為零。

4.2 共塔網(wǎng)絡(luò)調(diào)整

共塔網(wǎng)絡(luò)頻率為1098KHz，把b、d點(diǎn)斷開(kāi)，中波電橋測(cè)試端連接C1-L1并聯(lián)諧振電路兩端，調(diào)整電感L1使頻率諧振在1557KHz，測(cè)得此時(shí)的電感數(shù)值為：4.648uH。調(diào)整電感L2和L3使得e點(diǎn)對(duì)1098KHz阻抗為50Ω，虛部為零。

5. 對(duì)其他頻率網(wǎng)絡(luò)調(diào)整

圖5為1359KHz和801KHz雙頻共塔網(wǎng)絡(luò)，由于1557頻率發(fā)生變化，我們需要對(duì)陷波網(wǎng)絡(luò)1521KHz進(jìn)行調(diào)整。就以上兩個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，只需要調(diào)整了L15和L35，使原1521KHz陷波網(wǎng)絡(luò)，諧振在1557KHz，即完成陷波調(diào)整。具體操作方法在上文提及，這里就不在重復(fù)。同理，對(duì)其四個(gè)網(wǎng)絡(luò)也要進(jìn)行陷波電路調(diào)整。

至此，天線匹配網(wǎng)絡(luò)也完成調(diào)整，發(fā)射機(jī)接天線測(cè)試，開(kāi)機(jī)正常運(yùn)行，再逐個(gè)頻率開(kāi)機(jī)，通過(guò)對(duì)阻尼微調(diào)電路中L3和L4的調(diào)整，發(fā)射機(jī)運(yùn)行正常。改頻后，我臺(tái)1557KHz發(fā)射機(jī)正常運(yùn)行半年，無(wú)異常。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳曉衛(wèi)《全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī)使用和維護(hù)》

[2]上海明珠廣播電視科技有限公司《中波廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)說(shuō)明書》

[3]黃霖《全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)改頻（主機(jī)部分）》