余 芳

（作者單位：國(guó)家新聞出版廣電總局五六一臺(tái)　江西南昌）

DX200中波發(fā)射機(jī)射頻系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)電路

余 芳

（作者單位：國(guó)家新聞出版廣電總局五六一臺(tái)江西南昌）

廣電總局五六一臺(tái)DX200中波發(fā)射機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、效率高、指標(biāo)好、覆蓋范圍寬、收聽(tīng)響度好和維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，在長(zhǎng)期運(yùn)行中得到了相關(guān)專家以及聽(tīng)眾朋友們的認(rèn)可。本文對(duì)DX200中波發(fā)射機(jī)射頻系統(tǒng)方框圖中各部分的作用進(jìn)行逐一介紹，針對(duì)廣電總局五六一臺(tái)板卡測(cè)試立柜要求將射頻驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，針對(duì)板卡測(cè)試立柜的射頻信號(hào)源，直接驅(qū)動(dòng)電路以及射頻驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

板卡測(cè)試立柜、直接驅(qū)動(dòng)、射頻系統(tǒng)

1　DX200中波發(fā)射機(jī)射頻系統(tǒng)簡(jiǎn)單介紹

廣電總局五六一臺(tái)引進(jìn)的DX200中波發(fā)射機(jī)射頻系統(tǒng)包含從同步激勵(lì)器產(chǎn)生的射頻信號(hào)輸入到外部射頻接口板，再到驅(qū)動(dòng)放大電路接受RF輸入，放大到足以驅(qū)動(dòng)RF放大器的電平，RF放大器的輸出進(jìn)行功率合成，通過(guò)輸出網(wǎng)絡(luò)送至輸出接口，最后經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)匹配，通過(guò)天線發(fā)射。方框圖如圖1所示。

圖1　射頻系統(tǒng)方框圖

機(jī)房使用的同步激勵(lì)器通過(guò)對(duì)10 M的標(biāo)頻進(jìn)行分頻，產(chǎn)生相應(yīng)的載波頻率。每個(gè)發(fā)射機(jī)都配備1臺(tái)同步激勵(lì)器，每個(gè)同步激勵(lì)器都可以產(chǎn)生三個(gè)頻率（分別為630kHz，729kHz和981kHz）互為備份，以預(yù)防同步激勵(lì)器出現(xiàn)故障時(shí)緊急備份。

外部射頻接口板位于右機(jī)箱左前上方，接收從同步激勵(lì)器傳輸?shù)纳漕l信號(hào)，具有射頻故障監(jiān)測(cè)（射頻交流檢測(cè)和平均值監(jiān)測(cè)）、射頻同步、電壓駐波比監(jiān)測(cè)等功能電路。同步激勵(lì)器輸出的載波信號(hào)經(jīng)J5送至外部射頻接口板，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換成4～4.5 V左右的峰-峰值方波信號(hào)，再通過(guò)J7送至驅(qū)動(dòng)合成母板。

緩沖放大器位于右機(jī)箱內(nèi)門左前上方（圖紙34頁(yè)），包括用于放大射頻信號(hào)的緩沖器和幾個(gè)推挽放大器，功能是將射頻接口板的輸出信號(hào)由TTL電平放大到25～30 VPP的方波信號(hào)。緩沖放大器平時(shí)A、B兩邊同時(shí)工作，輸出到預(yù)驅(qū)動(dòng)放大器。

預(yù)驅(qū)動(dòng)放大器位于右機(jī)箱左前上方，與其他放大器是同一種模塊，可以任意相互替代。它與緩沖放大器一樣，也有A、B兩邊，互為備份，但平時(shí)只有一邊工作。預(yù)驅(qū)動(dòng)放大器用來(lái)放大緩沖器的輸出信號(hào)，預(yù)驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸出通過(guò)預(yù)驅(qū)動(dòng)級(jí)調(diào)諧板，然后加到預(yù)驅(qū)動(dòng)級(jí)分配器1A46上，為驅(qū)動(dòng)放大器提供激勵(lì)。

驅(qū)動(dòng)放大器位于右前機(jī)箱內(nèi)門上部，共有14塊（D1-D14），對(duì)接收來(lái)自預(yù)驅(qū)動(dòng)的射頻信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步放大，放大后的射頻信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)合成母板合成，送至射頻分配板1A6，為224塊射頻放大器模塊提供射頻信號(hào)。其中，驅(qū)動(dòng)放大器的開(kāi)通數(shù)目受驅(qū)動(dòng)編碼板控制（D1-D7始終開(kāi)通，D8-D10視工作頻段而定，D11-D14通過(guò)AGC系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整）。以甲機(jī)房為例：A01 729kHz，開(kāi)通8塊，A02 630kHz，開(kāi)通7塊，A03 981kHz，開(kāi)通12塊。

射頻功率放大器由224個(gè)插入式模塊組成。來(lái)自調(diào)制編碼器的已編碼的音頻信號(hào)按照任一瞬間載波電平和調(diào)制信號(hào)要求的數(shù)量打開(kāi)射頻放大器，在224個(gè)射頻放大器中，有220個(gè)用作大臺(tái)階放大器，4個(gè)用作二進(jìn)制放大器。有160個(gè)射頻放大器安裝在功率放大器機(jī)柜，其余的64個(gè)射頻放大器安裝在擴(kuò)展的功率放大器機(jī)柜內(nèi)。數(shù)字調(diào)制的方法是：在功率單元中，采用將整數(shù)的大臺(tái)階與分?jǐn)?shù)的二進(jìn)制小臺(tái)階組合在一起。

2　直接驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

在原有的中波發(fā)射機(jī)射頻通路上的射頻信號(hào)通過(guò)射頻激勵(lì)器、緩沖級(jí)、預(yù)驅(qū)動(dòng)級(jí)、驅(qū)動(dòng)級(jí)鏈路供給發(fā)射機(jī)射頻信號(hào)，其中，預(yù)驅(qū)級(jí)、驅(qū)動(dòng)級(jí)的調(diào)諧的工作量也很大，特別是驅(qū)動(dòng)級(jí)的調(diào)整是比較困難的。如果驅(qū)動(dòng)器級(jí)的調(diào)試不恰當(dāng)，在引導(dǎo)過(guò)程中會(huì)造成嚴(yán)重后果的模塊大規(guī)模損壞，這大大增加了成本。基于上述原因，我們提出了直接驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，直接驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的原理是將“緩沖級(jí)、預(yù)驅(qū)動(dòng)級(jí)以及驅(qū)動(dòng)級(jí)”三個(gè)部分簡(jiǎn)化到一個(gè)板卡上，有體積小、重量輕、工作穩(wěn)定、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，既可以解決由于調(diào)諧問(wèn)題而帶來(lái)的麻煩，也可以使整機(jī)效率得到提高。

2.1射頻信號(hào)發(fā)生器的選擇

射頻源的測(cè)試平臺(tái)使用的msox3024a系列函數(shù)/任意波發(fā)生器是采用Agilent公司生產(chǎn)的，能夠提供正弦波和方波1 uHz到160 MHz，鋸齒波輸出，還可以改變波形的“頻率/周期”“幅度/高電平”“偏移/低電平”和“起始相位”。模塊為“全橋式”工作組態(tài)，為滿足能夠同時(shí)對(duì)兩塊模塊的輸出波形進(jìn)行對(duì)比，采用了這種四個(gè)輸入通道的射頻信號(hào)發(fā)生器。該儀器不僅是一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，還是一個(gè)四通道示波器，是維護(hù)設(shè)備的首選。

2.2射頻驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)線路

廣電總局五六一臺(tái)原來(lái)發(fā)射機(jī)上的射頻系統(tǒng)是由信號(hào)發(fā)生器經(jīng)過(guò)射頻接口板，它主要是將射頻信號(hào)發(fā)生器輸出的射頻信號(hào)送到緩沖器板上。緩沖板再將此信號(hào)放大到25～30 VPP，而這里省去了“緩沖、預(yù)驅(qū)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)”，改為以下電路以直接驅(qū)動(dòng)的模式簡(jiǎn)化原有的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本電路也沿用了原有發(fā)射機(jī)的兩路驅(qū)動(dòng)模式，當(dāng)主用壞的時(shí)候可以切換到備用。直接驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示。

圖2　直接驅(qū)動(dòng)電路圖

2.2.1緩沖驅(qū)動(dòng)放大器

射頻輸入信號(hào)（載波）是同步激勵(lì)器產(chǎn)生的一個(gè)4～4.5 VPP的方波信號(hào)，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器U1進(jìn)行升壓與驅(qū)動(dòng)，U1的5腳輸出一個(gè)幅度為15 VPP的方波信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)C1進(jìn)行交流耦合送到第二級(jí)射頻驅(qū)動(dòng)器。這個(gè)驅(qū)動(dòng)級(jí)由U2A和U2B兩個(gè)并聯(lián)的驅(qū)動(dòng)器組成，進(jìn)一步對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以便為后級(jí)放大器提供足夠的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

二極管CR1和CR3提供可能出現(xiàn)的瞬變過(guò)沖和過(guò)電壓保護(hù)，二極管CR2用于射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)電平過(guò)低保護(hù)。電阻R5、R6和R7用于射頻信號(hào)前后級(jí)之間的連接和隔離保護(hù)。

2.2.2驅(qū)動(dòng)變壓器

在驅(qū)動(dòng)器U2與變壓器T1的初級(jí)繞組之間，電容C2和C3與電感L1和電阻R3組成一個(gè)寬帶串聯(lián)諧振的耦合網(wǎng)絡(luò)。變壓器T1次級(jí)的上半部分輸出用于控制場(chǎng)效應(yīng)管Q1的導(dǎo)通與關(guān)斷，變壓器T1次級(jí)的下半部分用于控制場(chǎng)效應(yīng)管Q2的導(dǎo)通與關(guān)斷。

2.2.3推挽放大器

此放大器是由兩個(gè)串聯(lián)的MOS場(chǎng)效應(yīng)管Q1和Q2組成，二者工作在D類開(kāi)關(guān)狀態(tài)。變壓器T1的次級(jí)輸出兩路相位完全相反的射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別加到場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2的柵極，使Q1和Q2交替導(dǎo)通，輸出一個(gè)幅度為24 VPP的方波信號(hào)。

CR4和CR5用于防止場(chǎng)效應(yīng)管的柵極過(guò)電壓，電阻R2和R4用于防止寄生振蕩，電容C4進(jìn)行交流耦合，起隔斷直流作用。

2.3射頻驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)

廣電總局五六一臺(tái)發(fā)射機(jī)板卡測(cè)試立柜對(duì)于模塊驅(qū)動(dòng)采用了數(shù)字式直接驅(qū)動(dòng)，為了使改造后驅(qū)動(dòng)級(jí)電流與未改造前一致，就必須對(duì)模塊的驅(qū)動(dòng)級(jí)電流有較高要求，由于驅(qū)動(dòng)電平電流是模塊正常運(yùn)行的一個(gè)標(biāo)志，所以采用了D85-305型數(shù)字式直流電壓電流表對(duì)模塊的驅(qū)動(dòng)級(jí)電流進(jìn)行檢測(cè)，這塊儀表可以同時(shí)檢測(cè)直流電壓和直流電流的數(shù)值。將電流表串入48 V電源電路，因此，通過(guò)電流變顯示，可以直觀地看到模塊驅(qū)動(dòng)級(jí)電源電壓和電流和模塊的工作狀態(tài)。

3　結(jié)語(yǔ)

這種數(shù)字式直接驅(qū)動(dòng)是將原有的逐級(jí)驅(qū)動(dòng)利用一塊小小的板卡完成，有體積小、重量輕、工作穩(wěn)定、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，安裝在廣電總局五六一臺(tái)發(fā)射機(jī)板卡測(cè)試立柜上。為方便維護(hù)人員利用測(cè)試立柜查找分析板卡故障點(diǎn)，大大提高了工作效率。為今后維護(hù)發(fā)射機(jī)提供了有利平臺(tái)，具有廣泛運(yùn)用推廣的價(jià)值。