新型50KW 腔體式短波廣播發射機射頻系統工作原理

新疆維吾爾自治區廣播電視局六三五臺 李英杰

本文簡述了新型腔體短波發射機的系統組成，重點講述了射頻系統的工作原理。射頻系統主要由頻綜、固態放大器、推動級放大器、末級放大器等組成。

新型腔體50kW短波無線電發射機是國家廣電總局為適應“十二五”規模發展需要，鞏固和擴大原有廣播電視市場、提高產品質量。2009年研制的第四代短波無線電發射機。短波發射機主要由音頻放大鏈、射頻放大鏈及相關的監測、調諧、供配電、風冷和水冷系統組成。

音頻放大鏈主要由PSM控制模塊、PSM電源模塊、PSM移相變換器和解調器組成。為了減少高幅調制過程中的音頻失真，最終的屏幕柵極電源需要相干。射頻放大鏈主要由頻率合成器、固態放大器、驅動級放大器、末級放大器（4CV100000C）、T網絡天線阻抗轉換器、低通濾波器和匹配的輸入輸出調諧腔組成。相應的放大管和腔體還設有相應的冷卻系統部件、調諧分配機構和監控采樣聯鎖保護電路。

1 頻率綜合器

BCS-50-1頻率合成器能在強干擾電磁環境中工作。光電轉換技術在子系統設計中有著廣泛的應用。光電轉換技術用于模擬量的采集和閉塞空位量的輸入輸出?？紤]到應用場合，各部分之間的距離較長，數據交換內容較大，需要配置的控制量和參數較多。除了需要參與系統鎖定保護的必要信號外，還采用總線技術實現各功能單元之間的互聯，以減輕系統接線和系統調試的工作量。系統采用以太網、CAN總線、RS485總線和RS232總線。BCS-50-1型頻率合成器可提供30MHz、30dBm的激勵信號。300全固態寬帶短波放大器全固態寬帶短波放大器，簡稱寬帶放大器。它通常由單級或兩級推挽放大器和傳輸線變壓器組成。寬帶放大器的主要功能是對頻率合成器輸出的高頻信號進行放大。該放大器是工作在A（AB）類放大器中的單級推挽放大器。它由高頻功率BLF278 MOSFET、高頻傳輸線變壓器、帶溫度補償的恒流源偏置電路等組成，其中傳輸線變壓器的作用是完成高頻信號的級間耦合、高頻功率傳輸、分配與合成、阻抗匹配和平衡變換。

寬放大器的主要技術性能指標為：工作頻率范圍3.0～26MHz，輸出功率300W，輸入輸出阻抗50Ω，增益變化范圍±10dB，采用+24V和+44V直流電源。34CX3000A驅動級管驅動級放大器采用柵極接地電路。管的工作點應設置在ab1電平，即C電平和ab電平之間，功率放大器處于弱線性狀態。根據4CX3000A金屬陶瓷四極桿的特性曲線，參照推薦的典型工作狀態值，采用工程設計中常用的圖解法和多參數優化設計法確定驅動級放大器的工作狀態（計算值），計算過程使用Excel數學計算表進行計算。

陽極并聯網絡主要包括C1和L1。此外，C3、C2和部分導聯電感也參與通道調諧。當改變頻率時，線圈電感和真空電容器是同軸調諧的。更改C1和L1既是粗調又是微調。44CW100000C末級電子管新型50kW腔式短波廣播發射機采用傳統的陰影線，放大器增益高，對前級激勵功率要求低，電子管輸入阻抗高。高端電平是發射機中最大的機柜，由發射四極桿、雙π板槽、驅動裝置等輔助電路組成。其主要功能是：一是將驅動級輸出的1kW左右的高頻信號放大到50kW以上；二是實現屏幕調幅，即利用音頻調制器傳來的高頻信號對高端管的屏幕電壓進行調制，實現載波信號的調幅；三是濾除諧波和雜波；四是完成輸出阻抗匹配，以實現最大功率輸出。

高端管采用FD003Z（或4CV100000C）蒸發式金屬陶瓷四極發射極，工作在C型弱過壓放大狀態，可獲得更高的輸出功率和效率。高壓終端晶體管的典型工作條件為：直流屏電壓9.5kV，屏電流6～6.5A，屏柵壓+650V，固定偏置電壓-300V，柵勵磁電壓800V左右，末級燈絲高電壓10V交流（300A），由3kVA交流穩壓電源供電，電壓穩定性±1%。

2 射頻末級輸出網絡的基本組成及維護

射頻功率放大器的輸出網絡或負載，一般情況下可以通過可調電容以及電感來構成諧振網絡，通過使用電容與電感來對系統調節進行控制，保證在網絡下的工作頻率，在脈沖電流中合理選擇基波，對諧波進行濾除，控制諧波的輻射，負載的阻抗匹配；電子管板最后一級的阻抗與負載的阻抗匹配，基波攜帶射頻功率來進行有效的傳輸，射頻放大器處于高效率的工作狀態中，管的負載阻抗呈現出聯諧振特性，新形態能夠將儲能功能通過品質因數Q值來進行體現，這一數值必須大于2，這樣才能有效形成脈沖波形電流。

網絡通過應用低筒結構將每個電容進行接地處理，使得電桿進行串聯，整個網絡對中安置在射頻終端，通過應用條斜線結構來進行可調電感應用，通過圓柱形形成線圈，最終變成三個回路，電線安裝在屏蔽盒內，可調真空電容器的驅動裝置集中在唯一的屏蔽空間內，泰勒斯的設計布局，具有較好的分布參數，這樣能夠有效的消除甚高頻，濾波器濾波以及寄生震蕩濾波，與此同時這一結構較為簡單，在運行過程中維護較為方便，且運行較為穩定。

通過應用可調電感以及可調節真空電容，能夠保證整個電路在5.9MHz至26.1MHz范圍內進行自動調節，發射機可以從1000Hz的長條協調，這是一個短波，廣播頻段的任何一個頻率?？烧{元件由DC電機進行定位，MP11驅動C275、MP10驅動l271、MP09驅動C271、MP08驅動l261、MP07驅動C261和C262、MP06驅動l251、MP05驅動C251。另外，為了更好的抑制諧波，在l251中間安裝了可調電容C252（由短路開關MS25控制）。

在運行過程中輸出網絡的維護與檢修主要包括以下幾個方面：調諧電感和真空電壓器、傳動裝置以及驅動電機電容器、冷卻系統、電感器、冷卻系統短路開關、底盤內部清潔、射頻點火處理以及短路開關。其中輸出網絡中的短路開關，在運作過程中以及維護過程中，必須檢查相關觸點的磨損。應特別注意觸點和感應線圈之間的重合度。由于頻繁運動，觸點不會緊密配合，甚至在一段時間后會移動，很容易導致感應線圈與觸點發生接觸不良，從而導致點火失敗，點火過程中形成的積炭以及毛刺要對其進行及時的處理，否則很容易擴大故障點，導致觸點發生損壞，對于變形和磨損的觸點要及時進行更換。最容易出現問題的是MS25，在視頻系統進行維護過程中要進行定期檢查，應當定期檢查MS27，因其位于底盤底部，在普通的維護過程中往往容易被忽視。將溫度片粘貼在可調電容器的陶瓷表面，檢查是否過熱。如果貼片顏色變暗，則電容器過熱。

維護時注意調整出料球之間的距離，嚴格按照相應的規定進行調整，對距離進行實時調整，如果兩者之間的距離過大，導致缺乏保護，如果距離過小，整個系統會進行頻繁的放電，在這一過程中控制系統會出現啟動保護，導致整個變壓器的壓力降低，應當定期對傳統的機械傳動裝置進行檢查，保證整個傳動部分的穩定與平衡，避免出現受力不均，在檢查過程中應當注意檢查視頻機箱門的彈性接地板。往往有一個點火點，點火位置隱蔽，不易發現。在維護期間，仔細檢查板條和門框是否有著火的跡象。著火嚴重的條帶應及時更換。輕火接觸面應打磨干凈，同時應干凈靈活。檢查密封條是否與門框緊密接觸，以確保底盤得到良好的屏蔽。輸出網絡系統中分立元件的清洗是日常維護的重要組成部分?；覊m沉積物容易點燃，灰塵沉積物會導致接觸不良等。

3 短波廣播發射機維護與檢修探討

短波廣播發射機在修理之前應當注意整個發射機的工作狀態，在對發射機射頻進行檢查過程中，通常而言，發射機的電路性能直接決定著發射機的整體性能，因此需要對整個電路狀態進行重點的維護和保持，以確保調制器電路以及電源始終處于正常的工作狀態，具體而言，短波發射機的維護主要從以下幾個方面進行：

（1）松弛回路的調整和維護

首先，調整發射放大器電路中每個電平的參數。具體過程如下：①調節弛豫波形輸出級的頻率振蕩電流；②將短波廣播發射機調諧方式的控制開關調整到非自動調諧位置；③斷開松弛電路的射頻輸入插頭。首先對可變電壓的電路進行維修，第一步要關閉相應的電源開關，在這一過程中應當使用波形示波器來對其進行測試，確?？勺冊鲆娣糯笃髋c探頭進行緊密連接，然后將射頻插頭插入，斷開相應的電源開關。

（2）射頻驅動電平的調整和維護

在對射頻驅動電機進行維護和調整前，整個輸出功率值必須在相應的產品設計范圍之內，如果相應的功率較小，會對整個系統產生不利影響，抑制管的輸出功率要低于整個產品的設計值，這會對整個發動機的正常工作產生嚴重的影響。

（3）三個電聲指標的調整和維護

電聲指標主要指的是非線性失真頻率響應以及噪聲水平，在整個維修過程中，相關的技術工作人員必須對整個發射機進行適當的調整，保證整個發動機的處于可工作狀態，在維修中，如果發現不合格的連接或者工作狀態不好的零件要及時進行更換。