羅天涯

摘要 本文主要對DF500A型國產(chǎn)500kW短波發(fā)射機的調(diào)諧控制系統(tǒng)的構(gòu)架組成以及主要功能進行介紹，并對其自動調(diào)諧的設(shè)計方法和工作原理進行詳細分析，為安裝該機型的臺站同行們能夠借薦互相學(xué)習(xí)，對今后的運行維護有所幫助。

關(guān)鍵詞

短波發(fā)射機；調(diào)諧控制系統(tǒng)；組成；功能；設(shè)計方法；工作原理

中圖分類號G2

文獻標(biāo)識碼A

文章編號1674-6708（2016）157-0076-02

DF500A型500kW短波發(fā)射機是國內(nèi)近幾年來自主研制的大功率短波調(diào)幅發(fā)射機，該機型的電控邏輯系統(tǒng)主要以國產(chǎn)DFIOOA型lOOkW發(fā)射機為參考，高周系統(tǒng)仿照瑞士THALES公司生產(chǎn)的TSW2500型500kW短波發(fā)射機的設(shè)計制造。自動控制系統(tǒng)作為發(fā)射機的標(biāo)配，本著安全播音，提高設(shè)備可靠性的目的，在吸取進口設(shè)備優(yōu)點的基礎(chǔ)上，采用CPLD+ARM7及工業(yè)控制計算機等技術(shù)平臺自主開發(fā)設(shè)計。新開發(fā)出的自動控制系統(tǒng)經(jīng)過幾年來的不斷升級優(yōu)化基本上能夠滿足設(shè)備運行的需要，其中調(diào)諧控制系統(tǒng)作為發(fā)射機自動控制的核心部分，對發(fā)射機的安全穩(wěn)定運行起到了至關(guān)重要的作用。

1 調(diào)諧控制系統(tǒng)的構(gòu)架組成及主要功能

調(diào)諧控制的基本功能是通過控制調(diào)諧馬過裝置來調(diào)整射頻系統(tǒng)的可調(diào)電容和電感，使射頻系統(tǒng)工作在阻抗匹配最佳狀態(tài)。DF500A型短波發(fā)射機的調(diào)諧控制系統(tǒng)包括調(diào)諧控制器，調(diào)諧切換板（A183），馬達驅(qū)動器，調(diào)諧馬達裝置和調(diào)諧電源（圖1）。

1.1 調(diào)諧控制器

調(diào)諧控制器是DF500A型短波發(fā)射機核心控制的一部分，主要由母板、通信模塊（ARMI）、調(diào)諧模塊（ARM2）、AD板、DA板、通信接口板組成，其功能如下。

1.1.1 母板

母板負責(zé)鏈接AD板、DA板、通信控制板（ARMI）、調(diào)諧控制板（ARM2）和通信接口板，進行各個電路板之間信號的鏈接和轉(zhuǎn)換。

1.1.2 AD板

AD板的主要是把十二路馬達位置數(shù)據(jù)和各種表值數(shù)據(jù)的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送給調(diào)諧控制板。

1.1.3 DA板

DA板主要是把調(diào)諧控制板傳送過來的十二路馬達控制信號由數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量去控制十二路電機。

1.1.4 通信接口板

通信接口板主要負責(zé)控制板和外圍設(shè)備的接口，光耦隔離進行電平轉(zhuǎn)換，驅(qū)動外圍設(shè)備。

1.1.5 通信控制板（ARMl）

通信控制板主要負責(zé)與上位機通信、與調(diào)諧控制板通信，并實現(xiàn)的一些邏輯功能。實現(xiàn)的邏輯功能有關(guān)機、黑燈絲、紅燈絲、高壓合、高壓斷、復(fù)位、快速燈絲、封鎖音周、封鎖PSM指令。

1.1.6 調(diào)諧控制板（ARM2）

調(diào)諧控制板主要負責(zé)調(diào)諧控制，與邏輯控制器、通信控制板通信，并實現(xiàn)一些邏輯功能。實現(xiàn)的邏輯功能有高功率、低功率、升功率、降功率和啟動調(diào)諧。

1.2 調(diào)諧切換板（A183）

控制切換MP02，MP05，MPIO，MPII四路電機進行粗調(diào)或細調(diào)。粗調(diào)時將上位機的馬達位置和A14板的馬達隨動信號分別送到馬達驅(qū)動板的TBI-2和TBI-12兩端。細調(diào)時將A10板的鑒相監(jiān)阻信號和上位機下發(fā)的補償信號分別送到馬達驅(qū)動板的TBI-2和TBI-12兩端。

1.3 馬達驅(qū)動器

馬達驅(qū)動器將輸入的兩路信號，A14板的馬達隨動信號（變化的直流電壓）和上位機的調(diào)諧數(shù)據(jù)（經(jīng)DA轉(zhuǎn)換后的固定直流電壓）進行比較、放大后，利用脈寬調(diào)制技術(shù)，控制一個±36V的直流電驅(qū)動調(diào)諧馬達運行。調(diào)諧馬達運行的速度根據(jù)運行的距離自動調(diào)節(jié)，并在快要到達指定位置時自動減速，從而達到精確定位。

1.4 調(diào)諧馬達裝置

全機共有12套調(diào)諧馬達裝置，對應(yīng)調(diào)諧12路可調(diào)電感電容。

1.5 調(diào)諧電源

調(diào)諧時為12路調(diào)諧馬達提供±36V直流電源。

2 自動調(diào)諧系統(tǒng)的設(shè)計方法及工作原理

DF500A型500KW短波發(fā)射機的自動調(diào)諧系統(tǒng)是按照先進的控制技術(shù)設(shè)計的，必要的預(yù)存數(shù)據(jù)使得系統(tǒng)可以快速、準確地粗調(diào)；鑒相器、負載阻抗以及電流檢測器的使用，保證了系統(tǒng)能夠更加快速準確地細調(diào)。發(fā)射機調(diào)諧系統(tǒng)主要分為兩個執(zhí)行步驟：粗調(diào)和細調(diào)，圖2為自動調(diào)諧流程圖。

2.1 粗調(diào)

粗調(diào)是通過將各路直流馬達調(diào)整到預(yù)先存儲的調(diào)諧數(shù)據(jù)位置或計算獲取的調(diào)諧數(shù)據(jù)位置。發(fā)射機在調(diào)機期間，調(diào)機者通過上位機兩個數(shù)據(jù)庫存儲兩種調(diào)諧數(shù)據(jù)：即熱播數(shù)據(jù)和出廠數(shù)據(jù)，存儲的數(shù)據(jù)包括12路調(diào)諧馬達的位置值和5路MS波段開關(guān)狀態(tài)，以及屏壓屏流、相位誤差、調(diào)諧步長等工作參數(shù)。

當(dāng)系統(tǒng)進行自動調(diào)諧的粗調(diào)時，首先到熱播數(shù)據(jù)中去查找，如有保存的數(shù)據(jù)，則將該數(shù)據(jù)下發(fā)至調(diào)諧控制器將各路馬達調(diào)諧到位。如找不到對應(yīng)的頻率數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)會自動到出廠數(shù)據(jù)里去找，如果仍沒有對應(yīng)的數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)會根據(jù)出廠數(shù)據(jù)自動采用內(nèi)插法在相鄰兩個頻率之間通過計算獲得調(diào)諧數(shù)據(jù)（MS開關(guān)默認選擇為較近頻率的MS開關(guān)狀態(tài)）。

粗調(diào)流程分為第一次置位和第二次置位兩個步驟完成，第一次粗調(diào)為預(yù)調(diào)，將馬達置位到目標(biāo)位置的左側(cè)（目標(biāo)值減50）。第二次置位為再調(diào)過程，將馬達置位到目標(biāo)位置。當(dāng)調(diào)諧元件到達相應(yīng)的位置后，粗調(diào)結(jié)束，發(fā)射機高壓合，前級屏壓升至5KV開始進入細調(diào)階段。

2.2 細調(diào)

細調(diào)是在粗調(diào)位置的基礎(chǔ)上，通過鑒相器，鑒阻器和電壓電流互感器實時鑒測到調(diào)諧數(shù)據(jù)進行微調(diào)，使發(fā)射機工作在最佳工作狀態(tài)。細調(diào)分為前級細調(diào)和末級細諧兩個步驟。

1）前級細調(diào)

前級細調(diào)以存儲的前級鑒相值作為調(diào)諧參考，當(dāng)檢測到的鑒相值與存儲的數(shù)值相比誤差不在允許范圍內(nèi)，則根據(jù)誤差和步長調(diào)整MP02調(diào)諧馬達，開始MP02先通過試探性的小范圍移動，來判斷出轉(zhuǎn)動方向（鑒相值減小的方向）。然后，馬達再根據(jù)判斷出的方向來控制MP02馬達，使馬達轉(zhuǎn)動到鑒相器輸出為零的位置。

前級細調(diào)完成后，解除封鎖PSM調(diào)制器，按程序升屏壓至lOkV時停止，開始進入末級自動細調(diào)階段。

2）末級細諧

末級細調(diào)的目的在于使射頻放大器的諧振回路調(diào)諧于當(dāng)前的工作頻率和達到預(yù)先設(shè)計的工作狀態(tài)，并使負載上獲得的功率最大。末極細調(diào)按三個步驟先后進行：調(diào)諧、調(diào)載、再調(diào)諧。

首先進行調(diào)諧，末級調(diào)諧與前級調(diào)諧的工作原理一樣。同樣以存儲的末級鑒相值作為調(diào)諧參考，當(dāng)檢測到的鑒相值與存儲的數(shù)值相比誤差不在允許范圍內(nèi)，則根據(jù)誤差和步長調(diào)整MP05或MPIO馬達。（注意：IOMHz以上調(diào)MPIO，IOMHz以下調(diào)MP05）

當(dāng)調(diào)諧完成后開始調(diào)載，調(diào)載采用ARM鑒阻器R=U/I的方式調(diào)整，在預(yù)存的數(shù)據(jù)中，利用已知的屏壓除以屏流得出電阻值，當(dāng)進行細調(diào)的時候，再根據(jù)實時檢測到的屏壓屏流計算出實時電阻，兩者相減，如果差值為零，不再細調(diào)；如果不匹配，根據(jù)計算差值（或為正值或者為負值）換算成電壓，輸出到馬達驅(qū)動器，直接驅(qū)動馬達（MPII）進行細調(diào)。

調(diào)載完成后，系統(tǒng)會再次檢查末級鑒相器的值來判斷是否處于調(diào)諧狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)鑒相值不在允許范圍內(nèi)，則驅(qū)動調(diào)諧馬達再次進行細調(diào)。當(dāng)末級調(diào)諧完成后，系統(tǒng)立即切換至高功率開始升屏壓，并根據(jù)程序設(shè)定的典型值：末級屏壓14KV，末級屏流4IA，輸出功率500KW，在升功率過程中只要有一個值達到要求，則停止升屏壓，并解除音周，發(fā)射機開始播音。

3 結(jié)論

DF500A型500kW短波發(fā)射機的末級調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)由3個Ⅱ網(wǎng)絡(luò)，共7個可調(diào)元件組成，組合方式有很多，比以往機型的末級網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜，這給自動調(diào)諧的設(shè)計帶來很大的困難。目前，該機型自動調(diào)諧的基本方法和原理已經(jīng)通過驗證，現(xiàn)在廠家正在全力解決全頻段內(nèi)自動調(diào)諧的一致性、可靠性問題。