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        SW-50B短波廣播發(fā)射機(jī)頻率控制自動(dòng)調(diào)諧原理簡(jiǎn)述

        2020-06-19 08:58:22白生亮
        數(shù)字傳媒研究 2020年5期
        關(guān)鍵詞:工作頻率譯碼計(jì)數(shù)器

        白生亮

        內(nèi)蒙古新聞出版廣電局839臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

        短波廣播發(fā)射機(jī)頻率控制是自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。它的作用是根據(jù)短波廣播發(fā)射機(jī)的工作頻率,引導(dǎo)發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)粗調(diào)諧馬達(dá)自動(dòng)調(diào)諧到位。要完成的功能如下:

        a.監(jiān)測(cè)和顯示發(fā)射機(jī)的工作頻率。

        b.根據(jù)短波廣播發(fā)射機(jī)的工作頻率,產(chǎn)生確定粗調(diào)諧馬達(dá)自動(dòng)調(diào)諧到位的頻段位置信號(hào)和馬達(dá)轉(zhuǎn)向信號(hào)。

        1 頻率控制的組成

        1.1 頻率顯示器

        頻率顯示器是頻率控制組合的一個(gè)核心部件,用它完成發(fā)射機(jī)工作頻率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示,并產(chǎn)生確定粗調(diào)諧馬達(dá)自動(dòng)調(diào)諧到位的頻段位置信號(hào)和馬達(dá)轉(zhuǎn)向信號(hào)。它由下列功能模板組成:顯示器面板、計(jì)數(shù)器插板、變換器插板、頻段選擇器插板、母板(布線(xiàn)板)。

        1.2 高頻接口組件

        從頻率綜合器來(lái)的發(fā)射機(jī)工作頻率信號(hào),經(jīng)高頻輸入插座XS113 輸入;高頻輸出插座XS114 輸出的高頻信號(hào),送給寬放裝置。

        1.3 電源插板

        這塊電源插板是一個(gè)獨(dú)立的穩(wěn)壓電源部件。采用了環(huán)形變壓器和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器,為解決大功率小體積電源的問(wèn)題提供了一個(gè)最佳途徑。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在增加功率的同時(shí)減少了電源的體積和重量,而且實(shí)際上不存在雜散的磁場(chǎng),也提高了使用的可靠性。輸入~220V,經(jīng)過(guò)環(huán)形變壓器、整流器、DC / DC 開(kāi)關(guān)變換器,輸出電壓+5V,專(zhuān)門(mén)為頻率顯示器G1.1 小組合提供穩(wěn)壓電源。

        1.4 矩陣電路插板

        矩陣電路插板作用是重新配置馬達(dá)自動(dòng)粗調(diào)諧位置信號(hào)和完成11個(gè)頻段信號(hào)燈指示。

        1.5 濾波板

        濾波板是低通濾波器,抗發(fā)射機(jī)高頻干擾。

        2 頻率控制工作原理

        短波發(fā)射機(jī)的粗調(diào)諧是按頻段進(jìn)行的,發(fā)射機(jī)的工作頻率,如何去引導(dǎo)發(fā)射機(jī)的粗調(diào)諧馬達(dá)自動(dòng)調(diào)諧到位的呢?下面從工作頻段、頻率控制原理方框圖、頻率控制工作流程圖三個(gè)方面來(lái)描述。

        2.1 工作頻段

        發(fā)射機(jī)的工作頻率范圍為3.9~21.86MHz。對(duì)于大功率、單槽路功放發(fā)射機(jī)來(lái)說(shuō),在3.9~21.86MHz 這樣寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)諧,必須分頻段進(jìn)行自動(dòng)調(diào)諧。頻段分得越細(xì)越多,越容易使發(fā)射機(jī)在頻段范圍內(nèi)任意工作頻率點(diǎn)實(shí)現(xiàn)正常工作,但用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)頻段細(xì)分段比較難,當(dāng)然,若用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率細(xì)分段,可以分成幾十個(gè)頻段。頻段分得越粗、越難做到發(fā)射機(jī)在頻段范圍內(nèi)任意工作頻率點(diǎn)實(shí)現(xiàn)正常工作。根據(jù)需要和實(shí)際工作的可能性,工作人員把發(fā)射機(jī)的工作頻率分成11 個(gè)頻段。頻段號(hào)、頻段頻率范圍和界限頻率,用頻段劃分表來(lái)表示,如圖1所示。

        圖1

        2.2 頻率控制原理方框圖

        頻率控制工作原理方框圖如圖2所示。

        TTL 數(shù)字邏輯集成電路是構(gòu)成頻率控制工作原理電路的核心器件,主工作頻率為1MHz,采樣工作頻率為50Hz。主工作頻率經(jīng)過(guò)信號(hào)變換,產(chǎn)生復(fù)位等控制信號(hào)和時(shí)間選通脈沖信號(hào)。發(fā)射機(jī)工作頻率f0 經(jīng)頻率計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù),形成頻率BCD碼。該發(fā)射機(jī)工作頻率BCD碼與頻段分界頻率BCD 碼進(jìn)行比較,比較結(jié)果產(chǎn)生頻段數(shù)BCD碼,再經(jīng)過(guò)頻段譯碼器譯碼,得到所需要的頻段位置控制信號(hào),這個(gè)過(guò)程叫做頻段識(shí)別。根據(jù)頻段數(shù)BCD碼,還可以產(chǎn)生馬達(dá)轉(zhuǎn)向信號(hào)。

        關(guān)于信號(hào)變換、頻率監(jiān)測(cè)和顯示、頻段識(shí)別、馬達(dá)轉(zhuǎn)向信號(hào)這四個(gè)問(wèn)題,下面將詳細(xì)介紹。

        2.2.1 信號(hào)變換

        晶體振蕩器產(chǎn)生1MHz 的主工作頻率信號(hào)通過(guò)分頻器1,經(jīng)1000 分頻得到1KHz 的時(shí)鐘頻率信號(hào),再經(jīng)10分頻得到100Hz頻率信號(hào),又經(jīng)2分頻得到50Hz的采樣工作頻率信號(hào),即采樣周期為20ms。若通過(guò)分頻器2,采樣工作頻率50Hz 信號(hào)經(jīng)16 分頻產(chǎn)生閃爍脈沖信號(hào)。

        50Hz 的采樣信號(hào)、1KHz 的時(shí)鐘信號(hào)、100Hz 信號(hào)和頻率計(jì)數(shù)器送來(lái)的發(fā)射機(jī)工作頻率BCD碼的最低位信號(hào),經(jīng)過(guò)變換、平滑和同步運(yùn)作后,形成下列控制信號(hào):

        a.復(fù)位信號(hào)

        復(fù)位信號(hào)是頻率計(jì)數(shù)器的清零信號(hào),使頻率計(jì)數(shù)器復(fù)位。

        b.置位信號(hào)

        置位信號(hào)是頻段計(jì)數(shù)器的置位信號(hào),使頻段計(jì)數(shù)器被置為零。同時(shí),置位信號(hào)使頻段寄存器2 寄存原先的頻段BCD 碼信號(hào)。

        c.鎖存信號(hào)

        頻率計(jì)數(shù)器輸出的發(fā)射機(jī)工作頻率BCD碼的最低位信號(hào),經(jīng)過(guò)自動(dòng)舍入平滑和置位信號(hào)同步后形成鎖存信號(hào),是頻率寄存器鎖存輸入的頻率BCD碼信號(hào),確保顯示器的末位不至閃動(dòng)。

        2.2.2 頻率監(jiān)測(cè)和顯示

        由50Hz 采樣信號(hào)形成時(shí)間選通脈沖,它的脈沖時(shí)間寬度是采樣周期的一半,即選通時(shí)間為10ms。由發(fā)射機(jī)頻率綜合器送來(lái)的發(fā)射機(jī)工作頻率f0,與時(shí)間選通脈沖同步后形成頻率同步信號(hào),再送到頻率計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。在時(shí)間選通脈沖開(kāi)始時(shí),復(fù)位信號(hào)使頻率計(jì)數(shù)器復(fù)位后,頻率計(jì)數(shù)器開(kāi)始對(duì)發(fā)射機(jī)工作頻率f0 進(jìn)行計(jì)數(shù),到時(shí)間選4 通脈沖的后沿時(shí),頻率計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù),這時(shí)由鎖存信號(hào)把4 位頻率BCD 碼信號(hào)鎖存到頻率寄存器中。在選通時(shí)間內(nèi),有了頻率計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)次數(shù),就可以算出發(fā)射機(jī)工作頻率f0的大小,這就是頻率監(jiān)測(cè)的工作原理。如果在選通時(shí)間內(nèi),頻率計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)次數(shù)為1 次,則發(fā)射機(jī)工作頻率f0等于100Hz,也這就是說(shuō),頻率監(jiān)測(cè)的精度為100Hz。

        根據(jù)發(fā)射機(jī)工作頻率f0 的工作范圍,需要6 級(jí)頻率計(jì)數(shù)器。頻率計(jì)數(shù)器的連接是低一級(jí)的輸出接高一級(jí)的輸入,這樣由低到高逐級(jí)計(jì)數(shù)。相應(yīng)需要6 級(jí)頻率寄存器、6 級(jí)譯碼器和6 級(jí)LED數(shù)碼管顯示器D1~D6。頻率寄存器輸出的4 位頻率BCD 碼信號(hào),經(jīng)過(guò)譯碼器轉(zhuǎn)換成7 段碼信號(hào),這樣,發(fā)射機(jī)工作頻率f0就被6 級(jí)數(shù)碼管顯示器顯示出來(lái)。數(shù)碼管顯示器的小數(shù)點(diǎn)位于第二級(jí)D2 位置,則頻率顯示的單位為MHz,顯示最大頻率值為99.9999MHz。最末一級(jí)數(shù)碼管顯示器D6,顯示的最小頻率為100Hz。同時(shí),取頻率寄存器輸出的高16 位頻率BCD 碼信號(hào)去參與頻段識(shí)別運(yùn)作。

        圖2 頻率控制工作原理方框圖

        當(dāng)發(fā)射機(jī)工作頻率超出了發(fā)射機(jī)工作頻率范圍,即工作頻率溢出時(shí),則閃爍脈沖信號(hào),送到數(shù)碼管顯示器D1、D3、D4、D5和D6 的小數(shù)點(diǎn)輸入顯示位,這些數(shù)碼管顯示器的小數(shù)點(diǎn)即開(kāi)始閃爍發(fā)亮。

        2.2.3 頻段識(shí)別

        8 位PROM 存儲(chǔ)器是固定存儲(chǔ)器,它儲(chǔ)存的是頻段界限頻率。用16 位頻率BCD 碼信號(hào)來(lái)表達(dá)界限頻率的值,則一個(gè)16位的界限頻率BCD碼信號(hào),要分別用低 8 位和高 8 位兩個(gè) PROM 存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)。

        在時(shí)間選通脈沖后沿時(shí),置位信號(hào)使頻段計(jì)數(shù)器被置為零后,頻段計(jì)數(shù)器對(duì)1KHz 的時(shí)鐘頻率信號(hào)開(kāi)始計(jì)數(shù)。頻段計(jì)數(shù)器又叫做地址計(jì)數(shù)器,把頻段計(jì)數(shù)器輸出的頻段碼當(dāng)成地址碼總線(xiàn),去對(duì)高位和低位PROM 存儲(chǔ)器同時(shí)逐一讀取界限頻率BCD碼信號(hào),每一個(gè)地址碼相應(yīng)從PROM 存儲(chǔ)器讀取出16 位界限頻率BCD碼信號(hào)。

        由頻率計(jì)數(shù)器送來(lái)16位發(fā)射機(jī)工作頻率BCD 碼信號(hào),與16位界限頻率BCD碼信號(hào)由低到高逐一進(jìn)行比較,當(dāng)實(shí)測(cè)發(fā)射機(jī)工作頻率正好落入相鄰某兩個(gè)界限頻率內(nèi)時(shí),產(chǎn)生一個(gè)停止計(jì)數(shù)指令,使頻段計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù),這時(shí)頻段計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)就是實(shí)測(cè)頻段數(shù)碼信號(hào)。同時(shí),也輸出一個(gè)存儲(chǔ)指令信號(hào)。

        按S11 譯碼按鍵時(shí),產(chǎn)生手動(dòng)譯碼命令信號(hào)。當(dāng)存儲(chǔ)指令信號(hào)和手動(dòng)譯碼命令信號(hào)同時(shí)到來(lái)并同步后,送給頻段寄存器1,則實(shí)測(cè)頻段數(shù)碼信號(hào)就被頻段寄存器1 鎖存。同時(shí),被鎖存的實(shí)測(cè)頻段數(shù)碼信號(hào),經(jīng)過(guò)“4 位—16線(xiàn)”頻段譯碼器譯碼,產(chǎn)生頻段數(shù)位置信號(hào),相應(yīng)的頻段數(shù)指示燈亮,這個(gè)頻段數(shù)一直保持到下一次手動(dòng)譯碼命令信號(hào)產(chǎn)生時(shí)為止。只有當(dāng)發(fā)射機(jī)工作頻率從當(dāng)前頻段改變跳到另一個(gè)頻段時(shí),按譯碼按鍵后,頻段譯碼器譯出新的頻段數(shù)位置信號(hào),相應(yīng)新的頻段數(shù)指示燈亮。如果在同一頻段內(nèi)改變發(fā)射機(jī)工作頻率,頻段信息無(wú)變化,按譯碼按鍵S11 后,頻段譯碼器譯出的頻段數(shù)位置信號(hào)保持不變,也就是說(shuō),按S11譯碼按鍵毫無(wú)意義。

        當(dāng)發(fā)射機(jī)工作頻率超出了發(fā)射機(jī)工作頻率范圍,即工作頻率溢出時(shí),頻段譯碼器也就譯不出頻段數(shù)位置信號(hào),所有頻段指示燈滅,產(chǎn)生頻率溢出故障信號(hào)(01)。

        圖3 頻率顯示和頻段控制流程圖

        2.2.4 馬達(dá)轉(zhuǎn)向信號(hào)

        驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)方向,是要將頻段信息形成一個(gè)轉(zhuǎn)向信息。也就是說(shuō),經(jīng)過(guò)頻段比較器,原來(lái)的頻段數(shù)碼信號(hào)與新頻段數(shù)碼信號(hào)逐位比較后產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)方向,以便命令粗調(diào)諧馬達(dá)驅(qū)動(dòng)組件,以最佳路徑盡快地到達(dá)理想位置。置位信號(hào)是將原先的頻段數(shù)碼信號(hào)從頻段寄存器1 轉(zhuǎn)到頻段寄存器2。為敘述方便,用A 表示頻段寄存器2 輸出的原頻段數(shù)碼信號(hào),用B 表示頻段寄存器1輸出的新頻段數(shù)碼信號(hào)。

        在手動(dòng)譯碼命令信號(hào)未到來(lái)前,經(jīng)過(guò)頻段比較器逐位比較后,始終保持A = B,永遠(yuǎn)不會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)方向脈沖信號(hào)。如果在同一頻段內(nèi)改變發(fā)射機(jī)工作頻率,頻段信息無(wú)變化,按譯碼按鍵S11 后,經(jīng)過(guò)頻段比較器逐位比較,結(jié)果還是保持A = B,這時(shí)也不產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)方向脈沖信號(hào)。

        當(dāng)發(fā)射機(jī)工作頻率從當(dāng)前頻段改變跳到低頻段時(shí),按譯碼按鍵S11 后,經(jīng)過(guò)頻段比較器逐位比較,結(jié)果是A >B,這時(shí)產(chǎn)生“順時(shí)針”驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)方向脈沖信號(hào)。

        相反,當(dāng)發(fā)射機(jī)工作頻率從當(dāng)前頻段改變跳到高頻段時(shí),按譯碼按鍵S11 后,經(jīng)過(guò)頻段比較器逐位比較,結(jié)果是A <B,這時(shí)產(chǎn)生“逆時(shí)針”驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)方向脈沖信號(hào)。

        2.3 頻率顯示和頻段控制流程圖

        頻率控制的工作原理可用工作流程圖來(lái)表示,頻率顯示和頻段控制流程如圖3所示。

        這里,再著重強(qiáng)調(diào)下面幾點(diǎn)概念:

        發(fā)射機(jī)工作頻率信號(hào)f0,相對(duì)應(yīng)的是頻率計(jì)數(shù)器和頻率寄存器,相應(yīng)輸出16位頻率BCD碼。

        1KHz 時(shí)鐘頻率信號(hào),相對(duì)應(yīng)的是頻段計(jì)數(shù)器和PROM 存儲(chǔ)器,相應(yīng)輸出16位界限頻率BCD碼。

        頻率比較器,相對(duì)應(yīng)的是16位發(fā)射機(jī)工作頻率BCD碼,與16位界限頻率BCD碼比較,比較結(jié)果相應(yīng)產(chǎn)生實(shí)測(cè)頻段數(shù)碼信號(hào)。

        頻段比較器,相對(duì)應(yīng)的是原先頻段數(shù)碼信號(hào),與新頻段數(shù)碼信號(hào)比較,比較結(jié)果相應(yīng)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)方向信號(hào)。

        也可看出,手動(dòng)譯碼命令信號(hào)是產(chǎn)生頻段數(shù)位置控制信號(hào)和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)方向信號(hào)的必要條件。

        綜上所述,頻率控制組合部分,是廣播發(fā)射機(jī)的頻率信號(hào)測(cè)控中心,又是自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的一個(gè)組成部分,新的短波發(fā)射機(jī)已經(jīng)用計(jì)算機(jī)和單片機(jī)來(lái)完成發(fā)射機(jī)頻率自動(dòng)調(diào)諧、馬達(dá)調(diào)諧控制、推動(dòng)級(jí)自動(dòng)調(diào)諧,調(diào)諧去掉了頻段的概念,即所有的調(diào)諧都是點(diǎn)頻調(diào)諧,對(duì)于每個(gè)任意頻率,都有一組相對(duì)應(yīng)的馬達(dá)位置信息存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中,自動(dòng)調(diào)諧也由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn),可以達(dá)到最佳的調(diào)諧位置。

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