（廣西廣播電視技術(shù)中心）

一、前言

現(xiàn)有廣播電視大功率發(fā)射機(jī)為了穩(wěn)定、可靠的工作，大多數(shù)采用固態(tài)化、模塊化、多冗余的方式，整機(jī)采用無(wú)瓶頸設(shè)計(jì)，沒(méi)有中間級(jí)放大器，所有功放模塊采用小信號(hào)輸入放大到滿功率輸出到合成器，通過(guò)功率合成后直接送至天饋系統(tǒng)發(fā)射出去。當(dāng)某個(gè)功放模塊出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，維護(hù)人員一般都是直接更換整個(gè)功放模塊，確保安全播出，之后再維修有故障的功放模塊。但每個(gè)功放模塊在生產(chǎn)調(diào)試過(guò)程中其增益的大小和相位都是有區(qū)別的，這就會(huì)造成每個(gè)功放輸出到功率合成器的功率大小和相位的不一致性，從而影響整機(jī)的合成效率，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)整機(jī)功率降低、功率合成器不平衡吸收負(fù)載發(fā)熱甚至燒壞等現(xiàn)象，以致影響安全播出。以往整機(jī)生產(chǎn)和維護(hù)更換功放模塊后，必須采用專(zhuān)用儀器且在專(zhuān)業(yè)人員的調(diào)試下才能保障機(jī)器安全可靠的工作。本文針對(duì)存在的問(wèn)題給出了有效的解決方案，傻瓜式的一鍵操作就可以完成整套復(fù)雜程序，降低了對(duì)生產(chǎn)調(diào)試和維護(hù)人員的專(zhuān)業(yè)要求，減少成本，提高勞動(dòng)力。以下以自適應(yīng)調(diào)節(jié)最佳合成效率的300W數(shù)字電視發(fā)射機(jī)為例進(jìn)行說(shuō)明。

圖1 DTMB發(fā)射機(jī)原理圖

二、整機(jī)原理框圖（如圖1）

1.發(fā)射機(jī)由DTMB調(diào)制器、輸入切換及分配模塊、4路功放模塊、主控模塊、功率合成及檢測(cè)模塊、顯示及按鍵模塊和電源模塊等組成。

2.功放模塊中包含可控調(diào)相器和射頻數(shù)字衰減器，在選擇射頻數(shù)字衰減器時(shí)，選擇控制精度高并且相移變化小的器件，功放的原理框圖如圖2。

圖2 GDWA100C型功放模塊示意圖（100W）

3.相位調(diào)節(jié)大于90°，一般有數(shù)控調(diào)相器，控制步進(jìn)要求小于5°。這種調(diào)相器比較貴，但調(diào)整相位時(shí)，功放模塊的增益變化幾乎可以忽略不計(jì)；LC電路組成的調(diào)相器優(yōu)點(diǎn)是成本低，但是調(diào)節(jié)相位時(shí)，功放模塊的增益也變化比較大，為了滿足調(diào)節(jié)相位時(shí)功放模塊的輸出功率保持不變的要求，必須配合射頻衰減器一起使用以保持功率輸出在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定值內(nèi)。LC調(diào)相器的電路如圖3。

圖3 LC調(diào)相器的電路

4.功率合成及檢測(cè)模塊包括輸入功率和輸出功率檢測(cè)，檢測(cè)精度高達(dá)±2%，各個(gè)輸入、輸出口的隔離和駐波較好，原理框圖如圖4。

圖4 功率合成及檢測(cè)模塊示意圖

三、自適應(yīng)調(diào)節(jié)最佳合成效率的原理

當(dāng)安裝完成硬軟件后，打開(kāi)發(fā)射機(jī)電源進(jìn)入發(fā)射機(jī)運(yùn)行界面，我們可以找到調(diào)試設(shè)置項(xiàng)中有“自適應(yīng)調(diào)試”選項(xiàng)，點(diǎn)擊確認(rèn)后可以自動(dòng)完成發(fā)射機(jī)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)最佳合成效率的過(guò)程，主控程序的控制調(diào)節(jié)過(guò)程如下：

1.進(jìn)入調(diào)試模式后，主控模塊控制發(fā)射機(jī)的4個(gè)功放模塊，首先開(kāi)啟1號(hào)功放模塊，其余的3個(gè)功放模塊都處于關(guān)柵壓狀態(tài)并將射頻可調(diào)衰減器調(diào)到衰減最大，即是切斷其余3個(gè)功放模塊的射頻通路使其無(wú)功率輸出。

2.調(diào)節(jié)1號(hào)功放模塊的調(diào)相器和射頻數(shù)字衰減器都處于可調(diào)范圍的中間位置。

3.開(kāi)啟2號(hào)功放模塊，調(diào)節(jié)功率輸出和1號(hào)功放模塊的輸出功率一致。

4.調(diào)節(jié)控制2號(hào)功放模塊的調(diào)相器使其相移增加，每增加一位就要比較功率合成器的2號(hào)功放模塊輸入端的功率檢測(cè)數(shù)據(jù)是否變化，如果變化了，就要調(diào)節(jié)2號(hào)功放的數(shù)字衰減器使其輸出功率一直與1號(hào)功放模塊的輸出功率一致。然后比較合成器的輸出功率檢測(cè)是否比調(diào)節(jié)相移前有增加；如果有增加，那么繼續(xù)調(diào)節(jié)相移增加；如果合成器的輸出功率減小了，就調(diào)節(jié)相移減小?？傊?，把合成器的輸出功率調(diào)整到最大值；那么，就可以認(rèn)為這兩路射頻通道的合成效率達(dá)到最佳。

5.開(kāi)啟3號(hào)功放模塊，按第4點(diǎn)的操作步驟調(diào)節(jié)，使3號(hào)功放模塊與1、2號(hào)功放模塊的輸出功率和相位一致，以達(dá)到這三路功放合成效率最佳。

6.開(kāi)啟4號(hào)功放模塊，重復(fù)第4點(diǎn)的操作步驟調(diào)節(jié)，使4號(hào)功放模塊與1、2、3號(hào)功放模塊的輸出功率和相位一致，以達(dá)到這四路功放合成效率最佳。

7.整機(jī)自適應(yīng)最佳合成效率調(diào)節(jié)完畢，保存設(shè)置，調(diào)節(jié)輸入切換及分配模塊的射頻衰減器使整機(jī)功率達(dá)到發(fā)射機(jī)的額定發(fā)射功率。

8.整機(jī)具備斷電后來(lái)電記憶功能，每次開(kāi)機(jī)后都會(huì)恢復(fù)到上次關(guān)機(jī)前的狀態(tài)，只有當(dāng)調(diào)試或維護(hù)人員覺(jué)得發(fā)射機(jī)運(yùn)行狀態(tài)變差，需要調(diào)整時(shí)，人為的點(diǎn)擊“自適應(yīng)調(diào)試”選項(xiàng)才會(huì)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整操作。

四、自適應(yīng)調(diào)節(jié)最佳合成效率發(fā)射機(jī)的應(yīng)用前景

目前發(fā)射機(jī)廠家生產(chǎn)的大功率發(fā)射機(jī)大多數(shù)都是定頻的，特別是DTMB發(fā)射機(jī)更是如此，很少部分廠家生產(chǎn)全頻帶（U波段）發(fā)射機(jī)，部分廠家推出的寬帶發(fā)射機(jī)也只是幾個(gè)頻點(diǎn)的帶寬，帶寬約幾十兆赫茲，其主要原因就是分配器、合成器和功放等在制作過(guò)程中的一致性不夠造成的，主要表現(xiàn)是在某個(gè)頻點(diǎn)調(diào)試到最佳狀態(tài)后，如果換到另外的頻點(diǎn)后，其工作的狀態(tài)就會(huì)出現(xiàn)很大的差別，這時(shí)需要調(diào)整各個(gè)射頻通路的增益和相位，如果沒(méi)有一定的專(zhuān)業(yè)水平和經(jīng)驗(yàn)是無(wú)法做到的，通常需要專(zhuān)業(yè)人員拆開(kāi)機(jī)器通過(guò)儀表測(cè)試，逐步調(diào)整各路功放模塊的增益和相位等，以達(dá)到各個(gè)射頻鏈路的一致性，才能保證發(fā)射機(jī)的最佳運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)發(fā)射機(jī)的功率合成器采用威爾金森合成器時(shí)，其相位的一致性還比較高；而采用3dB電橋合成或不等分耦合方式合成時(shí)，對(duì)不同的頻率其相位差是不同的，調(diào)整的時(shí)候更加復(fù)雜。

自適應(yīng)調(diào)節(jié)最佳合成效率發(fā)射機(jī)很好的解決了以上問(wèn)題，為生產(chǎn)大功率寬帶發(fā)射機(jī)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，在廣播電視發(fā)射N(xiāo)+1系統(tǒng)中，備機(jī)經(jīng)常需要變化不同的頻率進(jìn)行播出，自適應(yīng)調(diào)節(jié)最佳合成效率發(fā)射機(jī)可以保存多個(gè)不同頻率的工作狀態(tài)，適應(yīng)作為N+1備份的要求，且配置簡(jiǎn)單，切換速度快，為安全播出做出巨大貢獻(xiàn)。自適應(yīng)調(diào)節(jié)最佳合成效率發(fā)射機(jī)，各個(gè)模塊可以一致性生產(chǎn)，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單、快捷，大大減輕調(diào)試人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，解放生產(chǎn)力。

五、總結(jié)

自適應(yīng)調(diào)節(jié)最佳合成效率發(fā)射機(jī)不管是單頻點(diǎn)還是寬帶的都是值得推廣和應(yīng)用的。它彌補(bǔ)了現(xiàn)有寬帶發(fā)射機(jī)變換不同頻率后工作狀態(tài)都會(huì)有不同程度的變化的缺陷，使得發(fā)射機(jī)不管怎么更換頻率都能夠在最佳的工作狀態(tài)運(yùn)行，提高了發(fā)射機(jī)的工作效率、穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，在發(fā)射機(jī)功放模塊出現(xiàn)問(wèn)題需要更換時(shí)，只需把功放模塊更換好，通電，點(diǎn)擊“自適應(yīng)調(diào)試”選項(xiàng)，等待調(diào)試完成后就可以使得發(fā)射機(jī)工作于最佳的工作狀態(tài)，而不需要專(zhuān)業(yè)的高級(jí)調(diào)試工程師進(jìn)行調(diào)試，極大的降低維護(hù)人員的資質(zhì)要求，只需一個(gè)會(huì)擰螺釘、接線的普通電工就能夠維護(hù)，降低維護(hù)成本。特別是無(wú)人值守的鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)臺(tái)站，臺(tái)站內(nèi)沒(méi)有配備專(zhuān)業(yè)儀器調(diào)試設(shè)備，以往功放模塊出現(xiàn)問(wèn)題后，只能拆開(kāi)進(jìn)行元器件級(jí)的維護(hù)，對(duì)維護(hù)人員要求極高，而且在臺(tái)站艱苦的條件下，沒(méi)有專(zhuān)業(yè)儀器，維護(hù)的發(fā)射機(jī)不能工作在最佳工作狀態(tài)，只是勉強(qiáng)能用。因此，自適應(yīng)調(diào)節(jié)最佳合成效率發(fā)射機(jī)具有較高的應(yīng)用和推廣價(jià)值。