摘要：著重介紹遼寧數(shù)字廣播電視設備集團有限公司生產(chǎn)的HSFM-10型全固態(tài)調頻廣播發(fā)射機基本組成、工作原理、技術特點和使用維護。
關鍵詞：調頻發(fā)射機；工作原理；維護使用

    HSFM-10型全固態(tài)調頻發(fā)射機是遼寧數(shù)字廣播電視設備集團有限公司生產(chǎn)的一種新型發(fā)射機。山西省廣播電視總臺于2011年在我臺共安裝使用了四臺該發(fā)射機，采用3+1方式進行省內交通、經(jīng)濟、健康三套節(jié)目的覆蓋。投入運行以來，發(fā)射機工作穩(wěn)定，安全可靠。

1 整機工作原理
    HSFM-10型調頻發(fā)射機由意大利RVR公司生產(chǎn)的原裝30 W激勵器、推動級、3dB分配器、五路分配器、1．2 kW調頻功放單元、五路合成器、3dB合成器、定向耦合器、濾波器、整機顯示控制系統(tǒng)等組成，具有技術先進，穩(wěn)定可靠，操作簡單，環(huán)保節(jié)能，保護齊全等特點。整機工作原理如圖1所示。

1．1 激勵器
    激勵器是意大利RVR公司生產(chǎn)的30 W原裝激勵器，可以在87．5 MHz～108 MHz之間間隔0．01 MHz任選規(guī)定頻率，直接頻率合成，保證高質量的線性偏差和極小的失真；激勵器具有駐波比保護電路，在駐波比高于要求或鎖相電路失控時，無功率輸出。
1．2 推動級
    該級是將激勵器送來的射頻信號進行第一級放大。由一支BLF278組成，最大輸出功率為300W，本機僅使用150W左右，余量大、線性好。
1．3 末級
    該級是發(fā)射機的最后一級功率放大，它將推動級送來的射頻信號放大到本機要求的額定功率。由10個1．2 kW功放模塊、五路合成器、3 dB合成器、定向耦合器及低通濾波器等組成。
1．3．1 1．2 kW功放模塊
    末級采用1．2 kW寬帶功放模塊，由4個300 W調頻功放單元、四路分配器、四路合成器、顯示控制電路、2725 W開關電源、軸流風機等組成，如圖2所示。功放模塊為全固態(tài)單元結構，具有效率高、增益高、輸出功率穩(wěn)定等特點，在87 MHz～108 MHz頻段內增益波動僅為±0.2 dB，為一典型的寬帶放大器。功放單元設有輸出過大保護、反射過大保護、過壓保護、過流保護、過溫保護和過激勵保護功能，并可以單獨顯示功放模塊的輸出功率、反射功率及電流。

1．3．2 300 W功放單元
    1．2 kW功放模塊主要由4個300 W功放單元組合而成，300 W功放單元采用寬帶設計，在調頻波段具有平坦的頻率特性及良好的線性，工作在丙類狀態(tài)，工作電壓48 V，增益約為20 dB，最大輸出功率為300 W時，工作電流為7．5 A，效率為79．7％，在同等功率下使用元器件數(shù)量少，降低了整機故障率，節(jié)約了運行成本，節(jié)能環(huán)保。
1．3．3 2 725 W開關電源
    緊湊型功率平臺的CP2725AC54前端電源，特別作為分布式功率系統(tǒng)中的一個完整部分。該款電源具有高功率密度，效率高，體積小，功率大，支持熱插拔、均流等功能。風向從前到后，應用上縮小占用的空間，并為未來功率增加有能自如的擴展。包括POE隔離要求，RS485和雙冗余I2C通訊總線功能，如此它能在許多應用中使用。這款電源有靈活的特征設置，對于要求模塊AC-DC中間母線電壓的場合(分布式供電)它是個很好的選擇。
1．3．4 模塊保護電路
    模塊保護電路主要完成對射頻信號的檢波，然后對檢波信號的邏輯比較和判斷，是否工作正常；對電流取樣電阻的電壓放大，然后對電流檢測電壓的邏輯比較和判斷，是否工作正常；將各個取樣電壓及狀態(tài)量送到單片機控制電路，由主控系統(tǒng)分析、顯示各個數(shù)據(jù)，判斷各個狀態(tài)保護，決定是否要關機或者降功率。該電路主要包括以下幾個部分：電源供電電路、輸入輸出接口電路、射頻檢波電路(輸出功率、反射功率)、電壓比較電路、電流檢測電路、LED狀態(tài)顯示電路以及狀態(tài)控制量輸出電路。
1．3．5 模塊控制電路
    模塊單片機控制電路主要完成對模擬信號和狀態(tài)量的檢測，顯示功放模塊的各種工作參數(shù)，同時將檢測數(shù)據(jù)通過串口傳送到整機主控系統(tǒng)，并對功放模塊進行控制。該電路主要包括以下幾個部分：保護狀態(tài)檢測電路、溫度檢測電路、RS485通訊電路、多路選擇開關電路、模數(shù)轉換電路、電源供電電路、功放模塊控制電路、指示顯示電路。
1．4 控制單元
    控制單元是發(fā)射機控制系統(tǒng)的核心處理模塊，處理來自發(fā)射機的射頻功率輸出、反射等監(jiān)測，以及整機的電源、風機、激勵器等控制。同時還完成對各個模塊保護量的監(jiān)測，當模塊發(fā)生保護時，控制整機完成執(zhí)行保護動作。
1．4．1 功率的監(jiān)測
    整機狀態(tài)監(jiān)測主要包含了整機輸出功率(FWD)和整機反射功率(REFL)兩個真值有效功率的監(jiān)測，兩個量經(jīng)整機保護板上的功率檢測芯片將功率值變成對應的電平信號，功率與電平信號成反比關系，該電平信號經(jīng)AD轉換后，經(jīng)MCU處理后再還原成功率值，并顯示在整機顯示屏。
1．4．2 開、關機過程
    在控制單元前面板的(ON／OFF)按鈕為開關機按鈕，該按鈕為長按鍵，在關機狀態(tài)下，按住該按鈕大約4 s，控制系統(tǒng)首先會先啟動風機，風機啟動后大約5 s會自動啟動功放模塊的開關電源，當激勵器完全啟動后，發(fā)射機處于開機工作狀態(tài)。當處于開機狀態(tài)下，按住該按鈕將關閉發(fā)射機。
1．4．3 切換過程
    切換按鈕為面板上的(EX)按鈕，該按鈕為短按鈕，按一下該按鈕則系統(tǒng)會進行切換，從當前工作的激勵器切換到備用激勵器。
1．4．4 復位過程
    整機保護或者功放模塊發(fā)生保護時，面板對應的保護燈會亮起，同時控制系統(tǒng)會執(zhí)行保護動作，檢查維修后，按一下復位按鈕，然后再按開機鍵開機。如果保護還存在，證明發(fā)射機仍然處于保護狀態(tài)。
1．5 整機顯示系統(tǒng)
    整機顯示控制系統(tǒng)具有手動開關機、定時開關機，輸出功率與反射功率的定時存儲、查詢，雙激勵的手動切換、自動切換等功能。整機可以顯示輸出功率、反射功率、日期、時間以及每個功放單元的輸出功率、反射功率及其電流等發(fā)射機的實時參數(shù)。
    該系統(tǒng)是專門為發(fā)射機設計開發(fā)的一套監(jiān)測與控制系統(tǒng)，包含了整機(TX)、激勵器(EX)、末級放大單元(PA)等三個部分的數(shù)據(jù)采集與狀態(tài)監(jiān)測，同時實現(xiàn)對整個發(fā)射機的工作狀態(tài)的邏輯控制。
    在監(jiān)測到非正常的工作狀態(tài)后，控制系統(tǒng)自動關閉發(fā)射機。實現(xiàn)發(fā)射機的保護。該系統(tǒng)的操作方式是通過觸摸屏實現(xiàn)的，同時對于開機、關機等重要的控制還可以通過觸摸屏外部的按鍵進行人工控制。
    液晶顯示屏主要顯示內容包括：
    (1)輸出功率表，單位是W。
    (2)反射功率表，單位是W。
    (3)輸出功率數(shù)值指示，單位是W。
    (4)反射功率數(shù)值指示，單位是W。
    (5)激勵器工作狀態(tài)指示，工作的激勵器顯示為紅色線條，另外一個則為白色線條。
    (6)控制單元，包含開機、關機、復位等按鈕。
    (7)狀態(tài)監(jiān)測區(qū)，包括激勵器、模塊放大單元等狀態(tài)。
    (8)功能設置區(qū)，包括參數(shù)設置、數(shù)據(jù)查詢、定時控制。
    (9)整機狀態(tài)指示燈，包括電源指示、駐波保護指示、缺相保護指示和整機保護指示。
    (10)時鐘指示。
    在發(fā)射機接入外部電源后，進入啟動過程，此時盡量不要進行控制系統(tǒng)的操作，否則容易造成死屏現(xiàn)象，如果發(fā)生死屏現(xiàn)象，則需要打開工控機的面板，快速按一下關機按鈕，工控機會在安全模式下自動關機，但不影響發(fā)射機的正常工作，在關閉工控機后，再按一下該按鈕進行重新開機。
    在操作系統(tǒng)時，每次點擊功能按鈕要有一定的時間間隔，大概5 s左右，否則容易造成系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的紊亂。
    在系統(tǒng)中進行關機指令的操作后，發(fā)射機將自動關閉，在延時約150 s后，關閉總電源，所以在延時的過程中應該退出監(jiān)測與控制系統(tǒng)，同時在對話框出現(xiàn)時點擊確定按鈕關閉工控機，否則如果沒有關閉工控機，在發(fā)射機自動關閉總電源后，會造成工控機的非法關機，甚至造成工控機操作系統(tǒng)的崩潰。

2 使用
2．1 環(huán)境要求
    (1)發(fā)射機機房應距中短波發(fā)射臺及各種強電磁場發(fā)生源至少1000 m遠，以避免干擾。
    (2)發(fā)射機周圍要留有充裕的空間，以便有良好的通風散熱條件和方便維護。
    (3)發(fā)射機機房要求清潔，空氣中應極少塵埃。
    (4)供電電源應符合發(fā)射機說明書中的規(guī)定，并有可靠的避雷設備及有效接地。
    (5)發(fā)射天線駐波比應≤1．1，工作頻帶應覆蓋發(fā)射機工作頻道，避雷設施有效可靠。
2．2 正常開機
    第一次開機后，各個單元開關處于開啟狀態(tài)，以后開機只要先開整機的空氣開關，再按整機面板上的開關機鍵(ON)，發(fā)射機按照設定的程序進行開機，開機順序：先開啟功放開關電源，5 s后開啟激勵器射頻輸出，緩步加到額定功率，整機即全部進入正常工作狀態(tài)。
2．3 關機
    若要停止發(fā)射機的工作或出現(xiàn)異常需要關機時，只要按整機面板的開關機鍵(ON)，發(fā)射機按照預先的程序關機，先關閉激勵器的射頻輸出，再關閉功放開關電源，但此時380 V還存在，待散熱器冷卻后關閉面板上的電源空氣開關，此時發(fā)射機完全停止工作，然后再關外電。
2．4 保護
    整機保護：整機具有輸出過大保護、反射過大保護等保護功能，保護后發(fā)射機執(zhí)行關機程序，先關閉激勵器射頻輸出，再關閉功放開關電源。檢查發(fā)射機無誤后，按整機面板的復位開關復位，然后按開機鍵開機。
    功放單元保護：功放單元具有輸出過大保護、反射過大保護、溫度保護、過激勵保護等保護功能，任意保護后執(zhí)行關閉對應功放模塊的功放電源的直流輸出，檢查功放模塊無誤后，按模塊的復位開關復位，然后按對應功放模塊的開關機鍵(ON)。
2．5 激勵器轉換
    手動轉換：按整機面板上的“EX”轉換鍵，先關閉當前工作的激勵器射頻輸出，然后將同軸開關轉換到另一路，最后開啟另一個激勵器，緩步加到額定功率。
    自動轉換：在當前工作的激勵器的輸出功率小或者沒有輸出時，發(fā)射機自動關閉當前工作的激勵器射頻輸出，然后將同軸開關轉換到另一路，最后開啟另一個激勵器，緩步加到額定功率。
    在轉換完成后，待功率穩(wěn)定后，再調整發(fā)射機功率。

3 維護
    (1)維護人員應具有廣播電視技術和電子技術知識及基本技能，并應詳細了解發(fā)射機工作原理和技術特點。
    (2)應維護和保持發(fā)射機所要求的基本工作環(huán)境和條件。
    (3)要定期清理發(fā)射機內和熱管散熱器的灰塵，經(jīng)常保持機內清潔，嚴防雜物、昆蟲及其它動物進入機內，防止積垢，以避免電場極化擊穿損壞電子原器件。
    (4)每年至少一次檢修，測試供電電源、天饋系統(tǒng)和避雷設施，以確保其有效可靠。
    (5)發(fā)射機一旦發(fā)生故障，應采用逐級負載法或逐級信號法，逐步縮小故障范圍，最終找出故障原因及故障點。有條件時也可以采用替換法。
    (6)發(fā)射機使用了較多的MOS電路和絕緣柵場效應晶體管。因此在檢查和更換這些器件時，必須使用數(shù)字式萬用表和防靜電電烙鐵及防靜電工作臺。當不具備條件時，使用普通電烙鐵，拆裝這種器件時，必須將電烙鐵斷電和用余熱進行錫焊，同時，人體必須接地線操作，防止靜電損傷器件。
    (7)測試儀器必須接有可靠地線后，才能對發(fā)射機電路進行檢測。
    (8)調試高頻電路，必須使用無感螺絲刀。
    (9)對邏輯電路、保護電路的檢測，可采用模擬信號法，按電路工作原理進行正確予置。
    (10)維護工作中，另外一個重要工作就是要定期檢查和保持全部電纜接頭和轉接器件的可靠性，以便隨時發(fā)現(xiàn)和糾正由于機械應力和熱應力造成的松動及接觸不良等故障。