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        TSW2500型短波發(fā)射機控制系統(tǒng)簡介

        2016-04-01 09:58:51李文君
        科技視界 2016年7期
        關(guān)鍵詞:發(fā)射機

        李文君

        【摘 要】瑞士THALES公司生產(chǎn)的TSW2500型500kW短波發(fā)射機是目前世界上最先進(jìn)的短波發(fā)射機。發(fā)射機控制和調(diào)諧系統(tǒng)全部采用計算機和數(shù)字信號處理技術(shù)實現(xiàn),本文主要分析了其控制系統(tǒng)硬件組成與功能定義。

        【關(guān)鍵詞】TSW2500;短波;發(fā)射機;控制系統(tǒng)

        1 TSW2500型短波發(fā)射機簡介

        瑞士THALES公司生產(chǎn)的TSW2500型500kW短波發(fā)射機是目前世界上最先進(jìn)的短波發(fā)射機。該發(fā)射機采用高可靠性的TSM調(diào)制器,音頻信號采用數(shù)字信號處理方式,運行穩(wěn)定、指標(biāo)好,通過簡單的改造就可以進(jìn)行數(shù)字AM廣播(DRM);發(fā)射機控制和調(diào)諧系統(tǒng)全部采用計算機和數(shù)字信號處理技術(shù)實現(xiàn),操作方便,自動化程度高,在整個短波廣播頻段內(nèi)都能實現(xiàn)自動調(diào)諧,有多種可選工作模式(AM、DCC、DRM),具有計算機輔助(故障)診斷功能,并能方便的實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控;射頻電路設(shè)計簡潔、可靠,整機采用兩只電子管,輸出網(wǎng)絡(luò)采用3π網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),損耗低、效率高、故障率低。

        2 TSW2500型500kW短波發(fā)射機的主要特點

        1)在整個短波廣播頻段內(nèi)均可穩(wěn)定地輸出額定功率;

        2)高效率、低損耗;

        3)采用高可靠性的TSM調(diào)制器(THALES公司生產(chǎn)的PSM脈階調(diào)制器,以下簡稱為TSM);

        4)失真度低;

        5)發(fā)射機在整個短波廣播頻段內(nèi)都能實現(xiàn)自動調(diào)諧;

        6)使用彩色顯示器和專用鍵盤,操作簡單、方便;

        7)具有計算機輔助(故障)診斷功能;

        8)有多種工作模式(AM、DCC、SSB)可供選擇;

        9)調(diào)制器采用數(shù)字信號處理方式,維護(hù)量?。?/p>

        10)射頻電路設(shè)計簡潔;

        11)調(diào)制器雙功率模塊有風(fēng)冷和水冷兩種方式可供選擇;

        12)發(fā)射機占地面積??;

        13)通過計算機接口,可方便地實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制;

        14)可存貯300多個預(yù)置頻率。

        3 TSW2500型500kW短波發(fā)射機的主要組成部分

        TSW2500型500kW短波發(fā)射機的主要組成部分有:控制系統(tǒng)、射頻部分、TSM部分、電源部分、冷卻部分以及為保護(hù)工作人員的安全而配置的相關(guān)安全裝置。

        3.1 發(fā)射機控制系統(tǒng)

        發(fā)射機控制系統(tǒng)是用戶和發(fā)射機之間的一個互相聯(lián)系的鏈路,它一方面按照正確的順序開關(guān)發(fā)射機的各個分系統(tǒng),另一方面,如果有故障發(fā)生,將執(zhí)行需要的開關(guān)動作;而且它還控制自動頻率改變的工作順序和優(yōu)化發(fā)射機的調(diào)諧功能。

        3.1.1 中央控制系統(tǒng)(ECAM)

        該系統(tǒng)用于協(xié)調(diào)和監(jiān)測順序控制系統(tǒng)和馬達(dá)控制系統(tǒng)的所有部件,顯示測量值,保存發(fā)射機操作的歷史紀(jì)錄,還具有用于遙控和計算機控制的接口。各測量值以彩色條形圖和數(shù)字方式實時顯示,同時顯示各馬達(dá)定位(MP)和馬達(dá)開關(guān)(MS)的當(dāng)前位置,警告提示和故障信息以列表方式顯示。

        3.1.2 順序控制系統(tǒng)

        順序控制系統(tǒng)用來控制和監(jiān)測發(fā)射機的開關(guān)機步驟,發(fā)射機安全系統(tǒng)和TSM控制系統(tǒng)通過該系統(tǒng)與ECAM進(jìn)行聯(lián)系。

        3.1.3 馬達(dá)控制系統(tǒng)

        馬達(dá)控制系統(tǒng)根據(jù)ECAM提供的預(yù)置值來自動控制和監(jiān)測馬達(dá)和開關(guān)的位置,也可通過手動操作對馬達(dá)和開關(guān)進(jìn)行定位。

        3.1.4 計算機控制

        可采用Station Master Plus系統(tǒng)接到ECAM上的串行接口進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

        3.2 發(fā)射機自動調(diào)諧系統(tǒng)

        發(fā)射機調(diào)諧過程分兩個步驟執(zhí)行:粗調(diào)和細(xì)調(diào)。

        粗調(diào)是通過將各馬達(dá)調(diào)整到工作頻率的預(yù)置調(diào)諧位置(新開頻率的馬達(dá)預(yù)置位置可通過內(nèi)插法計算得到)來實現(xiàn)的,調(diào)諧過程迅速準(zhǔn)確。

        細(xì)調(diào)是通過大量的傳感器(如相位、負(fù)載和電流檢測器等)提供的動態(tài)調(diào)諧數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)諧的。射頻驅(qū)動級的細(xì)調(diào)根據(jù)鑒相器1提供的誤差信號來調(diào)整MP2和MP4;射頻末級的細(xì)調(diào)根據(jù)鑒相器2和一個鑒阻器提供的誤差信號來調(diào)整MP10和MP11。

        4 控制系統(tǒng)硬件組成

        順序控制系統(tǒng)由YCS04順序控制器板和相關(guān)的接口板組成。YCS系列的數(shù)據(jù)采集單元作為一個I/O擴展;24V直流輸入輸出板與二進(jìn)制信號電氣隔離(型號YCS01和YCS02),并作為與傳感器相聯(lián)系的接口電路;SCI01和SCI02型濾波器板利用繼電器提供一個直流24V或交流220V輸出的選擇;模擬信號的采集則是用YCS06和YCS07型模擬板完成;SCI03型濾波器板提供模擬信號的濾波。

        4.1 數(shù)據(jù)輸入板YCS01

        輸入板YCS01的數(shù)據(jù)輸入IN-A1...IN-B32被設(shè)計為5V TTL電平。輸入端被提供一個RC抑制電路。邏輯輸入數(shù)據(jù)被列于EPLD數(shù)據(jù)單中。輸入可以通過一個短時脈沖波形干擾(glitch)采集電路讀出來(就像在控制器中一樣):在某時刻出現(xiàn)一個0,并在鎖存器中已經(jīng)存儲了該0,當(dāng)數(shù)據(jù)被讀出時,存儲器就可以再次通過P-FF-RESET被清零。

        4.2 數(shù)據(jù)輸出板YCS02

        前面板的LED用于提供錯誤信息。它們是由順序控制器的端口0...7來控制的。輸出端OUT1...16(端口8,9)是用于輸出的5V信號,不需要任何保護(hù)鏈路的輸出。OUT 15和16提供有開路的集電器,用于固定5V的上拉電阻。

        4.3 數(shù)據(jù)采集板YCS03

        數(shù)據(jù)采集單元作為順序控制器的一個I/O擴展,二進(jìn)制I/O線和LED可以軟件讀和寫,控制是順序控制器通過專用總線(8比特,并聯(lián))實現(xiàn)的。所有的輸入信號通過兩個保護(hù)邏輯的EPLD鏈接在一起,保護(hù)邏輯與軟件不相關(guān),它們的輸出被直接送入順序控制器。

        4.4 順序控制器板YCS04

        順序控制器板控制和監(jiān)控發(fā)射機的開啟和故障信息的處理借助于控制器板內(nèi)的軟件,保護(hù)功能與軟件相互獨立并以并聯(lián)方式動作,它們(保護(hù)功能)是依靠硬件鏈接(EPLD),比較器和觸發(fā)器完成的。

        控制器模式下的命令輸入是通過內(nèi)部鍵和顯示執(zhí)行的,其余則是從高層的VEM系統(tǒng)(ECAM)通過串行ECAM接口(RS422)送來的。

        4.5 模擬信號板YCS06

        發(fā)射機運行狀態(tài)值如電壓、電流值等是由發(fā)射機的顯示器顯示出來,因此,所有被測變量必須經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換,即10V為滿刻度。YCS06的作用就是實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換這個目的,因此它包含一些附加測量電路。

        4.6 模擬信號板YCS07

        YCS07包含反射計,屏耗監(jiān)視,相位處理(發(fā)射機自動調(diào)諧),反射功率瞬態(tài)探測。

        功率測量信號來自安裝在定向耦合器內(nèi)的RF探測器,相位信號來自相位探測器。功率測量信號在YCS07板內(nèi)經(jīng)過處理使該板具有反射計,屏耗監(jiān)視,反射功率瞬態(tài)探測的功能;相位信號在YCS07板內(nèi)經(jīng)過處理可以為發(fā)射機調(diào)諧是否到位提供信息。

        4.7 控制器板SCS01

        控制器板是一個通用的處理器板,為了構(gòu)成一個處理器單元配備有必要的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和專用的主板。

        控制器板除處理器外還包含下列主要功能:

        1)外部存儲器。(下轉(zhuǎn)第137頁)

        (上接第106頁)2)串行接口。

        3)輸入濾波器用于A/D轉(zhuǎn)換器 處理器的二進(jìn)制I/O功能和地址/數(shù)據(jù)總線是由專用的主板實現(xiàn)的。Intel公司MCS-96系列的80C196KB型號的微控制器用做處理器,振蕩器由一個芯片和一個外部的12MHz石英晶體組成。

        5 總結(jié)

        通過對Tsw2500型短波發(fā)射機控制系統(tǒng)的硬件組成分析,對其控制系統(tǒng)有了一定的認(rèn)識,對日常維護(hù)工作有重要的參考作用。由于篇幅有限,未詳細(xì)介紹各個板卡的具體電路結(jié)構(gòu)原理,今后有機會愿與大家共同探討。

        [責(zé)任編輯:王楠]

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