【摘要】新型SW50D PSM 50KW短波發(fā)射機工作頻率范圍3.2-26.1MHz,采用數(shù)字化技術(shù)的PSM調(diào)制器及電源模塊,高末級采用成熟的100KW大功率發(fā)射機所廣泛采用的雙同軸腔體技術(shù),在高末級使用了性能優(yōu)良、工作穩(wěn)定的100KW功率量級4CV10000C金屬陶瓷四級管(超蒸發(fā)冷卻),前級采用4CX3000A金屬陶瓷四級管(風(fēng)冷),使該機具有功率余量大,運行穩(wěn)定可靠,自動化程度高,易于維護等特點。良好的掌握發(fā)射機安裝調(diào)試及調(diào)諧的方法,以期對相關(guān)工作者更高效的開展工作提供參考。
【關(guān)鍵詞】SW50D安裝調(diào)試;調(diào)諧方法
2018年10月26日我臺進行了設(shè)備更新,更換了新型SW50D PSM 50KW短波發(fā)射機,主要工作任務(wù)為發(fā)射機主體安裝歸位、發(fā)射機各大組成系統(tǒng)安裝上機、平衡轉(zhuǎn)換器的改造及饋管的安裝、熱交換器及水冷機組的安裝。主機柜、PSM調(diào)制電源的安裝就位。
一、由廠家技術(shù)人員對主機柜中的主要組成部分進行安裝。
(一)射頻放大系統(tǒng)
射頻放大系統(tǒng)是由頻綜、300W全固態(tài)寬帶放大器組件、柵地電路推動級和耦合腔高末級功放構(gòu)成三級放大鏈。輸出耦合采用T網(wǎng)絡(luò)。射頻輸出端裝有超高頻濾波器、定向耦合器,經(jīng)平衡轉(zhuǎn)換器由75Ω不平衡轉(zhuǎn)為300Ω平衡接到饋線上。
(1)射頻激勵器
采用數(shù)字DDS技術(shù)和FPGA、MCU芯片,特點:集成度高、穩(wěn)定性好,指標(biāo)好。
頻率范圍:3MHZ--30MHZ
頻率步進間隔為:1HZ
雜散:優(yōu)于-75dBc
輸出功率調(diào)整精度:0.1dbm步進
預(yù)置頻道為100個:00頻道-99頻道
(2)寬帶放大器(BBA)
寬帶放大器采用HF300-0130M型固態(tài)MOSFET放大模塊。頻率范圍1.6~30MHz;額定輸出功率300W,輸入/輸出阻抗50Ω;典型增益20dB;工作在AB類;效率為50%;功率增益波動優(yōu)于±1dB。寬放模塊可由射頻激勵器直接驅(qū)動。
(3)高頻推動級(IPA)/(V1)/末前級
推動級使用4CX3000A陶瓷四極管,工作在AB類,采用柵地電路形式,提高了整機高頻系統(tǒng)的穩(wěn)定性。屏極調(diào)諧回路電感采用盤香型電感。推動級裝有鑒相器等自動調(diào)諧裝置,最大輸出功率3kW。
(4)高末級功率放大器(PA)/(V2)/末級
采用100KW級超蒸發(fā)冷卻金屬陶瓷四級管
型號:4CV100000C、工作于丙類
與舊發(fā)射機的區(qū)別:燈絲電源采用交流穩(wěn)壓調(diào)壓器,正常狀態(tài)下電壓輸出約為354V,輸出電流約為10A左右,升壓時間為6分鐘,緩慢升高燈絲電壓能對燈絲起到保護作用,延長電子管使用壽命。
(5)耦合腔體
與我臺曾使用的SW-50B相比,該機高末級輸出網(wǎng)絡(luò)采用腔體結(jié)構(gòu),設(shè)計功率等級達100KW采用雙同軸腔體技術(shù),在頻率高低端覆蓋、高頻系統(tǒng)穩(wěn)定性、設(shè)計功率余量、便于檢修維護等方面比老式槽路線圈方式均有極大優(yōu)勢。能夠?qū)崿F(xiàn)無磨損、短波全頻帶無斷點調(diào)諧。屏蔽效果好,電磁輻射小。
滑動短路板實現(xiàn)換頻粗調(diào)諧,短路板移動時,用氣動方式將觸點打開,通過短路板底部軸承及導(dǎo)軌實現(xiàn)無磨損電感調(diào)諧。全腔內(nèi)壁均采用紫銅板,整體附著導(dǎo)電氧化膜,高頻電氣性能優(yōu)良。腔體彈簧外圈接點共208點,每個內(nèi)圈接點72點。網(wǎng)絡(luò)采用耦合腔體做電感的π型網(wǎng)絡(luò)。短路板做換頻粗調(diào)并能有效地消除射頻反射。
(6)T網(wǎng)絡(luò)
本機選用90°T 網(wǎng)絡(luò),接在腔體組成的л網(wǎng)絡(luò) 之后,作為負(fù)載匹配電路。當(dāng)負(fù)載駐波比變化時,可通過90°T網(wǎng)絡(luò)調(diào)整,給л網(wǎng)絡(luò)提供一個穩(wěn)定的75Ω負(fù)載。
注:初調(diào)時T網(wǎng)絡(luò)上部分觸點應(yīng)調(diào)到線圈最低點,下部分觸點調(diào)到線圈最高點。
(7)耦合分壓器
定向耦合器采用美國生產(chǎn)的100KH6和50KH6定型組件,其作用是輸出功率和反射功率的取樣。
(8)超高頻濾波器(VHF)
采用分布參數(shù)雙諧振形式“超高頻濾波器”,輸入、輸出阻抗為75Ω。對發(fā)射機的高次諧波和雜散輸出有較好的抑制度。
(二)PSM調(diào)制原理及該機調(diào)制器系統(tǒng)
該機調(diào)制原理為:發(fā)射機調(diào)制級采用了50個完全相同的功率開關(guān)模塊。其中48個功率開關(guān)模塊為射頻末級提供屏壓,其余兩個功率開關(guān)模塊為射頻末級提供簾柵壓(每個功率開關(guān)模塊上都附有一個功率開關(guān)控制器版,用來控制保護管和開關(guān)管)。當(dāng)音頻信號通過PSM控制器,產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字控制信號,通過光纜傳輸,控制相應(yīng)的電子開關(guān),使得48個獨立電壓源有相應(yīng)數(shù)目的電壓源接通或斷開,產(chǎn)生一個隨音頻信號變化的階梯形的輸出電壓,經(jīng)低通濾波器,得到相應(yīng)的調(diào)制電壓加到被調(diào)級上的過程。
該機調(diào)制器系統(tǒng)設(shè)計了配套的數(shù)字功率模塊,全程數(shù)字化處理。階梯放大的過程中,通過功率模塊采取循環(huán)導(dǎo)通的策略,降低IGBT的開關(guān)速度來降低模塊在開關(guān)跳變過程中的熱損耗,同時保證了各個功率模塊的負(fù)載平衡,延長模塊的平均使用壽命。
(三)發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)
該發(fā)射機采用一臺工業(yè)控制計算機和一臺單片機系統(tǒng)作為發(fā)射機的控制單元,實現(xiàn)對發(fā)射機的自動控制、自動調(diào)諧、實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)巡檢、故障診斷、故障記憶和故障保護,具備遠(yuǎn)程遙控通訊接口(RS422)可與計算機監(jiān)控中心連通。
該機的控制系統(tǒng)包括:微機監(jiān)控系統(tǒng)、自動調(diào)諧和自動匹配系統(tǒng)及音頻控制系統(tǒng)。工控機、單片機系統(tǒng)、伺服控制接口板、控制面板及儀表和監(jiān)視器部分、PSM控制組合和射頻激勵器等裝在一個機柜轉(zhuǎn)軸門上。
計算機管理系統(tǒng)設(shè)有三個功能模塊:顯示模塊、控制模塊、軟件模塊。
二、大功率平衡轉(zhuǎn)換器的改造及饋管的安裝
新發(fā)射機繼續(xù)使用原有的平衡轉(zhuǎn)換器主要部件,只將原來平衡變換器調(diào)諧馬達予以更換成五相步進電機,調(diào)諧精度更加精確,有伺服器控制和檢測,在改裝后發(fā)現(xiàn)M7馬達不轉(zhuǎn),查找電路圖后發(fā)現(xiàn)位于接線排A1上的控制線沒有接對,問題排除。
平衡變換器是將發(fā)射機輸出不平衡75Ω轉(zhuǎn)換成平衡的300Ω,可覆蓋3.9--26.1MHZ短波頻段范圍。其中主要元器件為補償電容,補償電容為2×1500PF真空可變陶瓷電容器。改電容的補償范圍寬不需要跟蹤調(diào)諧,僅用定點預(yù)置即可。
三、熱交換器及水冷機組的安裝
水冷機組的安裝位于本次裝調(diào)的最后一步,機柜就位、熔接快速熔接管、水機加水、水機運行。
此次更新設(shè)備另一大主要改進為水冷系統(tǒng)的改進,該水冷系統(tǒng)采用獨立水冷柜模式,整體集成度高,將水泵、水箱、制水裝置、風(fēng)水熱交換器及控制保護裝置集成在一個機柜內(nèi),占地小便于機房布置,維護方便。該冷卻水直接送到高末級電子管采用去離子水冷卻,它能有效提高高末級管的散熱效率。系統(tǒng)設(shè)有制水裝置,能提高水的電阻率,確保系統(tǒng)運行安全。管路的硬管與軟管連接處,裝有快速接頭,裝卸方便,污水溢流,便于高末級管更換。
11月4日整機結(jié)構(gòu)安裝完畢,開始調(diào)試工作,于11月12日完成。
調(diào)試前期主要任務(wù)為檢查各大模塊之間接線是否正確,與圖紙上是否對應(yīng),是否有虛接虛焊、短路接錯的接線端子,各控制模塊加電后是否有故障報警,是否有在運輸過程中損壞的元器件。在檢查過程中發(fā)現(xiàn)PSM調(diào)制器組合對應(yīng)47、48號兩塊功率控制板指示燈不亮,懷疑為故障板,更換后故障仍存在,在經(jīng)過細(xì)心排查后發(fā)現(xiàn)為PSM組合控制器內(nèi)控制板A2807控制塊損壞,后從廠家發(fā)貨后更換機器恢復(fù)正常。
在檢查基本符合電氣接線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并且一切正常的情況下,開始加電試機。
調(diào)機最關(guān)鍵在于發(fā)射機各關(guān)鍵點的調(diào)諧,使發(fā)射機找到最佳匹配點從而使發(fā)射機達到最好的運行狀態(tài)。在開始調(diào)各調(diào)諧點之前,需先將各調(diào)諧點調(diào)諧馬達歸位,意圖就是要將馬達電機去到最大限位處而后逆時針回位一圈,具體步驟我自己總結(jié)如下:
M1順時針擰最小,逆時針回一圈;
盤香電感擰最?。醋罾锶Γ匾蝗?
M3(C1)電容順時針擰最小,馬達碰到上限位,逆時針回一圈;
M4(C2)電容順時針擰最小,馬達碰到上限位,逆時針回一圈;
M5(C3)電容順時針擰最小,馬達碰到上限位,逆時針回一圈;
M2(T網(wǎng)絡(luò))上部觸點到線圈最下位,下部觸點到線圈最上位,后往回調(diào);
M6(耦合腔體)逆時針擰最大,馬達到下限位;
M7(平衡轉(zhuǎn)換器)此時不動。
而后按步驟開發(fā)設(shè)計機,先按【冷卻開】,看CT2上A1板風(fēng)、水有關(guān)指示燈是否變?yōu)檎#诙郊訜艚z,等燈絲電壓升至350V自動停止,約為5分30秒,預(yù)熱完成后旁邊橙色指示燈滅,【燈絲開】按鈕綠色指示燈點亮,核查頻綜輸出頻率和幅度是否正確,后加【偏壓】、加【高壓】,此時如若有以前預(yù)置好的調(diào)諧點可打到半自動或自動狀態(tài),進行【自動粗調(diào)】,粗調(diào)到位后將發(fā)射機置于手動位置,即可開始對發(fā)射機進行細(xì)調(diào)諧。
推動級細(xì)調(diào)方法:按【推動級細(xì)調(diào)】,加8、9個模塊,調(diào)【M1】,至V2柵流最大后再按彈出【M1】。
末級細(xì)調(diào)方法:調(diào)【M3】,使末級陽流最小且輸出功率最大。
調(diào)【M4】、【M5】,讓功率最大,然后加模塊,一般是加到20個模塊出50KW功率,如果發(fā)現(xiàn)不到19個模塊,陽流就快達到7A,此時需要降低陽極模塊數(shù),調(diào)節(jié)【M4】、【M5】讓陽流最小,并且照顧V2簾柵流比較小,且輸出功率最大。
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作者簡介:馬煊,男,1986年4月5日,甘肅省臨夏市人,本科學(xué)歷,職位:機組長,職稱:助理工程師,研究方向:無線中短波廣播發(fā)射傳輸方面技術(shù)維護工作。