白生亮

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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。