國家新聞出版廣電總局七三一臺 袁凱瑩

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短波發(fā)射自動調(diào)諧系統(tǒng)中自動化改造的原理與技術(shù)

國家新聞出版廣電總局七三一臺 袁凱瑩

在自動化發(fā)展領(lǐng)域，短波發(fā)射技術(shù)得到了快速、高效發(fā)展。為了進一步提高短波發(fā)射自動調(diào)諧系統(tǒng)的應(yīng)用價值，本文以TBH522型150kW短波發(fā)射機為例，對其自動化改造方案進行了相關(guān)研究，重點研究了其改造原理和改造內(nèi)容，望對今后的相關(guān)研究提供幫助。

短波發(fā)射自動調(diào)諧系統(tǒng)；自動化改造；原理；技術(shù)

短波發(fā)射機的自動化系統(tǒng)主要包括自動化調(diào)諧系統(tǒng)、電源保護系統(tǒng)以及電源控制系統(tǒng)等。該系統(tǒng)目前的運行存在著一些問題，亟待采取相關(guān)的自動化改造方案進行系統(tǒng)改造。其中的短波發(fā)射自動調(diào)諧系統(tǒng)改造是改造核心。因為自動調(diào)諧系統(tǒng)的分立元件較多，電路相對比較復(fù)雜，所以經(jīng)常發(fā)生一些故障［1］。加之系統(tǒng)難以對外通訊，遠(yuǎn)程自動化功能較差，對此本文針對性的對其自動化改造原理和技術(shù)進行了相關(guān)研究。

1.自動調(diào)諧系統(tǒng)中自動化改造的必要性分析

作為發(fā)動機改造的關(guān)鍵，自動調(diào)諧系統(tǒng)改造任務(wù)十分艱巨。以往的自動化調(diào)諧系統(tǒng)存在一些問題，主要是由多種散分元件和集成小電路組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，常常會頻繁引發(fā)多種故障，加之以往的自動調(diào)諧系統(tǒng)不具有通信功能，所以難以進行遠(yuǎn)程自動化操作。一系列的原因?qū)е孪到y(tǒng)在操作中出現(xiàn)了很多弊端。一旦弊端發(fā)生，需要專業(yè)的人員進行操作處理，對人員的專業(yè)水平和能力要求極高，一旦人員的專業(yè)能力不夠則很難繼續(xù)開展工作。即使是專業(yè)的人員進行操作也難免會出現(xiàn)一些其他操作方面的問題，人為的操作很容易造成失誤，最終造成一定的經(jīng)濟損失。為了盡量降低這些不必要的損失，提高自動調(diào)諧系統(tǒng)的自動運行效率，亟需對自動化系統(tǒng)進行改造。只有改造自動調(diào)諧系統(tǒng)，才能確保系統(tǒng)所有功能的順利實現(xiàn)。整個改造過程應(yīng)該進行自動化軟件的細(xì)致編程，以求滿足用戶的需求。對自動調(diào)諧系統(tǒng)進行改造之后可以簡化原有的系統(tǒng)的線路，采用FPGA技術(shù)，方便系統(tǒng)的運營和維護［2］。此外，因為改造是在以往的傳動構(gòu)件的基礎(chǔ)之上進行的控制小盒的改造，所以改造成本相對不高，工期也不長。再次，對自動調(diào)諧系統(tǒng)進行改造之后可以保留原有的控制模式，還可以實現(xiàn)調(diào)諧控制基礎(chǔ)之上的遠(yuǎn)程控制模式，便于遠(yuǎn)程控制。

2.短波發(fā)射自動調(diào)諧系統(tǒng)中自動化改造的過程

2.1短波發(fā)射自動調(diào)諧系統(tǒng)中自動化改造的原理

對自動調(diào)諧系統(tǒng)進行自動化改造，主要采用的是可編程控制器FPGA-XS30/PQ240，以EDA技術(shù)為基礎(chǔ)，該技術(shù)的應(yīng)用能夠提高自動調(diào)諧系統(tǒng)中的邏輯控制功能［3］。在改造之后，用戶可以對ROM進行編程，編程方式多樣。因為FPGA管腳定義靈活，可以使用編程代替硬件的邏輯功能，這樣就在很大程度上簡化了外圍電路，相對降低了芯片的使用數(shù)量，減少了因大量電路造成的故障隱患。經(jīng)改造之后系統(tǒng)的功能有所增加，控制能力大為增強。改造技術(shù)內(nèi)容和重點包括調(diào)諧控制板、調(diào)諧主板以及模擬采集板電路板等方面。

2.2短波發(fā)射自動調(diào)諧系統(tǒng)進行自動化改造的技術(shù)內(nèi)容

2.2.1調(diào)諧控制板

調(diào)諧控制板經(jīng)改造之后可以處理各種信號，利于粗細(xì)控制單元，進而調(diào)諧控制結(jié)構(gòu)布局。調(diào)諧控制板發(fā)揮功能的內(nèi)部區(qū)域主要包括以下幾種。一是繼電保護區(qū)域。改造這個區(qū)域的目的是當(dāng)FPGA發(fā)出低電平的信號時，可以結(jié)合控制電器，實現(xiàn)繼電器中部件的開與合。由12路組成。二是數(shù)字模擬調(diào)整轉(zhuǎn)化區(qū)。這個區(qū)域設(shè)置成74HC374和AD559結(jié)構(gòu)，將其電壓設(shè)為0-10v［4］。AD559的設(shè)置目的在于使用總線控制調(diào)諧板發(fā)來的數(shù)字信號對模擬量進行輸入。三是伺服進行調(diào)諧輸出區(qū)。這個區(qū)域可以實現(xiàn)對AD558輸出的模擬信號的放大處理，并輸出到該區(qū)域的放大器上，進行調(diào)諧。這個區(qū)域上發(fā)出的信號對系統(tǒng)的正確粗調(diào)到位與否有直接的影響。

2.2.2調(diào)諧主板

調(diào)諧主板是系統(tǒng)最核心的部分，主要由中央處理區(qū)域、采集模擬區(qū)域、綜合區(qū)域、開關(guān)輸入?yún)^(qū)域構(gòu)成。中央處理區(qū)域是主板中關(guān)鍵的區(qū)域，該區(qū)域可以利用FPGA對系統(tǒng)中的邏輯運算進行操作。而采集模擬區(qū)域是經(jīng)74HC373接口處理24位接受信號數(shù)據(jù)，將其傳輸給FPGA進行處理。綜合區(qū)域的作用在于驅(qū)動由FPGA輸出的信號，將其輸送到指定區(qū)域，從而實現(xiàn)粗調(diào)諧控制。該區(qū)域主要包含幾大控件，一是模擬采集片選控制，它由兩組一共八位數(shù)據(jù)構(gòu)成，對其進行輸入和輸出控制，輸送到指定區(qū)域，可以實現(xiàn)指示燈作用。三是面板顯示DATA。它由5位總線輸出控制端和8位數(shù)據(jù)輸出端構(gòu)成，也可以發(fā)揮面板顯示作用和指示燈作用。開關(guān)輸出、輸入?yún)^(qū)域中輸入?yún)^(qū)的作用較為顯著，分別為以下幾種。首先，對短波發(fā)射輸入的廣電進行耦合器隔離，之后輸入到FPGA進行運算。共22路。第二，對操作面板進行耦合器隔離，之后輸入到FPGA進行運算。最后，對其他區(qū)進行輸入信號的擴展。而輸出區(qū)則是對外圍電路進行控制，使用FPGA進行邏輯運算，一共30路。此外還可以控制繼電數(shù)模，進而控制繼電器。

2.2.3模擬采集板

模擬采集板的改造目的是對發(fā)射機相關(guān)的表值模擬量和8路伺服的位置信息進行采集。然后由FPGA處理采集區(qū)的74HC373最終實現(xiàn)自動調(diào)諧。該采集板最大的功能是采集功能，但是就目前的技術(shù)水平而言，功能缺失現(xiàn)象較明顯。目前能夠采集到的內(nèi)容包括以下幾種：（1）區(qū)可以采集7路發(fā)射機的運行信息。（2）區(qū)采集5路調(diào)諧元件信息。（3）模擬采集區(qū)1的數(shù)字信號在FPGA基礎(chǔ)之上進行自動調(diào)諧。

3.新短波發(fā)射自動調(diào)諧系統(tǒng)的控制方法和改造后的界面簡介

3.1新短波發(fā)射自動調(diào)諧系統(tǒng)的改造后的界面

新系統(tǒng)的界面主要由系統(tǒng)主界面、保護系統(tǒng)界面、電控系統(tǒng)界面、調(diào)諧系統(tǒng)界面、表值指示界面以及粗調(diào)數(shù)據(jù)修改界面等構(gòu)成［5］。主界面內(nèi)使用相應(yīng)的按鈕才能進入到相應(yīng)的功能界面，主界面的右側(cè)是天線編號的顯示、發(fā)射信號頻率顯示以及入射最大功率顯示。下面是狀態(tài)欄和時間欄。不同的界面都有相應(yīng)的固定的按鈕，只有啟動后才能運行。在調(diào)諧系統(tǒng)主界面中的伺候位置是由綠色的柱形圖和數(shù)字表示的，綠色表示數(shù)字到位，不同的顏色代表不同的方式，紅色代表手調(diào)。

3.2新短波發(fā)射自動調(diào)諧系統(tǒng)的控制方法

原有的自動調(diào)諧系統(tǒng)的控制方法為本地控制方法，主要包括手動控制、自動控制、半自動控制以及預(yù)置模式四種。經(jīng)改造之后新的自動調(diào)諧系統(tǒng)在原有的本地控制方式基礎(chǔ)之上可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。遠(yuǎn)程控制模式是一種全自動狀態(tài)模式，只有確?？刂茊卧獮樽詣幽Ｊ綍r，其單元才可以處于程控狀態(tài)。該控制方法通過人機接口單元和運行圖向自動調(diào)諧單元發(fā)出信號，進而對遠(yuǎn)程計算機發(fā)出指令，上位機接收指令后，將信息傳輸給單片機進行信息處理，之后信息傳輸給芯片，通過FPGA形成的調(diào)諧控制信息經(jīng)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)剿欧糯笃魃?，在調(diào)諧器件上找到和輸入頻率一致的調(diào)諧點，最終實現(xiàn)自動化的換頻功能。

4　總結(jié)

為進一步提高短波發(fā)射自動調(diào)諧系統(tǒng)的自動化水平，本文針對短波發(fā)射自動調(diào)諧系統(tǒng)的自動化改造進行了研究與分析，重點分析了改造原理和改造技術(shù)，力求最大程度上穩(wěn)定發(fā)射機的自動化運行水平，減輕相關(guān)人員的操作負(fù)擔(dān)和壓力，提高短波發(fā)射自動調(diào)諧系統(tǒng)的安全運行效率。

［1］趙小青.TBH522型150kW短波發(fā)射機自動調(diào)諧系統(tǒng)的自動化改造［J］.廣播電視信息，2011（4）:88-91.

［2］史黨社.TBH522型150kW短波發(fā)射機自動調(diào)諧系統(tǒng)的自動化改造［J］.電子世界，2015（15）:88-89.

［3］黃紹光.FBH522型150kW短波發(fā)射相控甫系統(tǒng)的自動化改造［J］.有線電視技術(shù)，2013（12）:99-102.

［4］黃紹光.大功率短波發(fā)射機自動調(diào)諧系統(tǒng)［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（29）:13-14.

［5］王昌林.短波發(fā)射機自動調(diào)諧系統(tǒng)改進［J］.科技視界，2015（7）:60-60.