徐偉

【摘要】隨著我國現(xiàn)代化建設速度的不斷加快，各類科學技術(shù)手段與設備被應用于廣播電視工程中，如全固態(tài)中波廣播發(fā)射機便是其中之一，現(xiàn)如今已逐漸取代了傳統(tǒng)的電子管發(fā)射機。全固態(tài)中波廣播發(fā)射機功率大、技術(shù)先進，具有易于維護、效率高、可靠性高的特點，可以在應用中形成音頻信號包絡實現(xiàn)全過程幅度調(diào)制。本文對全固態(tài)中波廣播發(fā)射機工作原理進行了分析，隨后對其物理模塊進行了總結(jié)，最后針對實際需求提出了具體改造策略，以期能夠為相關人員提供參考。

【關鍵詞】全固態(tài)；中波廣播發(fā)射機；工作原理；改造

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2023.11.001

1. 全固態(tài)中波廣播發(fā)射機概述

1.1 全固態(tài)中波廣播發(fā)射機內(nèi)涵

全固態(tài)中波廣播發(fā)射機基于現(xiàn)階段的中波技術(shù)，對廣播信號的發(fā)射與傳輸過程進行控制，在實際應用中的數(shù)據(jù)傳輸效率更高，安全性和穩(wěn)定性方面較傳統(tǒng)發(fā)射機有著更突出的優(yōu)勢，對于強化廣播電視播出有著重要意義。同時，全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的應用可以有效降低成本，在其實際使用的過程中采用半導體晶體管進行信號傳輸，且設備的維護及改進方法更加簡便，能夠有效契合時代需求。

1.2 全固態(tài)中波廣播發(fā)射機特點

全固態(tài)中波廣播發(fā)射系統(tǒng)組成較為復雜，各模塊可以實時采集廣播電視發(fā)射機的主要參數(shù)和技術(shù)指標，充分利用計算機系統(tǒng)強大的計算和處理能力，實現(xiàn)對發(fā)射機的自動監(jiān)測、自動控制和自動保護。與以往的人工方式相比，全固態(tài)中波廣播發(fā)射還可以實現(xiàn)功能疊加，例如發(fā)射機自動定時收發(fā)運行參數(shù)自動采集、故障報警、主備機自動倒換等，最終實現(xiàn)節(jié)目信號的安全優(yōu)質(zhì)播出。

2. 全固態(tài)中波廣播發(fā)射機工作原理

2002年IBOC（in band on channel）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)誕生，標志著發(fā)射機進入了數(shù)字化發(fā)展階段，通過數(shù)字版權(quán)提高中波傳輸質(zhì)量，以此實現(xiàn)模擬和數(shù)字廣播。全固態(tài)中波廣播發(fā)射機主要是由音頻、激勵系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)構(gòu)成，其工作原理主要包括以下幾個方面。

2.1 音頻、激勵系統(tǒng)的原理

音頻系統(tǒng)是全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的重要組成部分，主要工作原理是通過音頻處理裝置進行編碼，隨后進行信號轉(zhuǎn)換，最終由該發(fā)射機的射頻系統(tǒng)調(diào)制，完成音頻A/D轉(zhuǎn)換，重新編碼后各類數(shù)據(jù)傳輸更加準確。音頻處理器，它主要是實現(xiàn)對音頻信號自動增益控制、動態(tài)壓縮和不失真限幅、頻率特性均衡等功能。另外，某些中波廣播發(fā)射機還配有同步廣播激勵信號接口和放大電路，并能實現(xiàn)自動切換。當有同步廣播激勵信號輸入時，載波激勵信號切換到同步廣播激勵信號上，可解決各臺站之間中波載波頻率和音頻信號這兩方面因素的同步問題。

2.2 射頻系統(tǒng)的原理

全固態(tài)中波廣播發(fā)射機，射頻系統(tǒng)處于主體部分，在其實際的工作過程中將射頻信號進行放大，由帶通濾波器進行相應的濾除工作，完成數(shù)字信號調(diào)制功率合成輸出。實際應用中，需要將信號輸出阻抗匹配至50Ω，經(jīng)過一系列的信號合成與處理之后形成特有的載波信號，通過該系統(tǒng)的射頻放大器達到放大載波信號的目的，在阻抗值調(diào)整到適宜的數(shù)值后完成輸出。

2.3 監(jiān)測系統(tǒng)的原理

監(jiān)測系統(tǒng)的作用在于保障全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的安全穩(wěn)定運行，在實際執(zhí)行中需要對發(fā)射機的運行情況進行監(jiān)測，全面分析整體運行情況，有效降低發(fā)射機的故障出現(xiàn)概率，提高全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的效益。通過自動監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對當前設備的實時監(jiān)控，對于整個發(fā)射系統(tǒng)進行遠程自動化操控，一旦出現(xiàn)特殊情況，便可以進行預報與初步處理，為設備的正常運行提基礎供保障。

2.4 冷卻系統(tǒng)的原理

在全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的運行過程中，由于發(fā)射機的功率較大，如果長時間處于一種高溫狀態(tài)，設備會產(chǎn)生大量的熱能，如超過內(nèi)部材料的承受極限則會出現(xiàn)損壞，嚴重影響設備的正常運行。冷卻系統(tǒng)則可以結(jié)合當前設備的實際運營情況進行調(diào)節(jié)，通過強迫風冷的冷卻模式，將溫度降低至標準狀態(tài)，有效解決全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的發(fā)熱問題，為發(fā)射機的正常運行提供保障。

3. 全固態(tài)中波廣播發(fā)射機工作物理模塊

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，全固態(tài)中波廣播發(fā)射機也在不斷完善，其自身的優(yōu)勢較傳統(tǒng)發(fā)射機更加明顯，通過集成化方式拓展更多功能，以此有效減少群眾的經(jīng)濟損失，保證其能夠滿足實際應用的需求，具體包括以下幾個方面。

3.1 高低壓供電電源模塊

中波發(fā)射機供電系統(tǒng)主要分為高壓部分和低壓部分。整機高壓部分主要是給功率放大輸出提供電源，主要有230V和115V。整機低壓部分主要是給各個控制邏輯單元提供電源，主要有30V、60V、22V、8V等，在設計過程中加入自動調(diào)節(jié)功能，能夠保證各子系統(tǒng)對應的功能具有相互獨立性，各個控制邏輯單元能夠與其他單元契合，如5V、15V等則由整機低壓電源經(jīng)相應的穩(wěn)壓管獲得，內(nèi)部包含了大量的電子元件，不僅能夠基于輸入電壓來控制輸出電流，還能夠減少發(fā)射信號磁場等因素的影響，延長發(fā)射機的使用壽命，進一步保證節(jié)目播出效果。

3.2 功率放大系統(tǒng)模塊

功率放大系統(tǒng)由功率放大板和功率合成母板組成。功率放大板采用場效應管作為驅(qū)動元件，多個功率放大板的輸出作為功率合成母板輸出變壓器的初級，合成后的功率經(jīng)過變壓器的次級傳送到槽路的帶通濾波器，經(jīng)過帶通濾波器與匹配網(wǎng)絡完成阻抗變換后，由發(fā)射機出口經(jīng)饋線輸出。功率放大板也可配合循環(huán)調(diào)制編碼板使用，采用循環(huán)調(diào)制方式，使其射頻功放單元輪流工作，因而降低了熱負荷并均勻化，提高了功率放大板，特別是場效應管的使用壽命。當處于循環(huán)調(diào)制工作方式時，功率放大板發(fā)生故障會被自動檢測、自動退出及自動替補，為檢查機器故障提供方便，并保障總功率的穩(wěn)定輸出。

3.3 數(shù)據(jù)采集模塊

在實際執(zhí)行中需要采集發(fā)射機參數(shù)，詳細了解運行過程監(jiān)測中的各項監(jiān)測要點，自動選擇切換主/備信號，強化輸出功率、發(fā)射功率以及各級電壓電流，隨后強化故障報警、故障定位、故障處理等。在遠程監(jiān)管層上，終端獲取發(fā)射機的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，實時查看全固態(tài)中波發(fā)射機的運行參數(shù)，如發(fā)現(xiàn)安全問題也可以對發(fā)射機的異常進行報警。數(shù)據(jù)采集模塊連接數(shù)據(jù)庫服務器，將各項指令發(fā)送給發(fā)射機，實現(xiàn)各項數(shù)據(jù)的獲取，對數(shù)據(jù)庫中的各類狀態(tài)信息及時進行動態(tài)更新。

3.4 信息通信模塊

根據(jù)發(fā)射臺的實際情況，上位機用于集中監(jiān)控和管理功能，實現(xiàn)分布式控制，上下計算機之間，在通信總線上相互連接以傳輸信息，注重全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的強度、適用性和實時性、互操作性、可靠性，滿足工業(yè)現(xiàn)場的需求。全固態(tài)中波廣播發(fā)射機采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，迎合當今網(wǎng)絡世界的主流技術(shù)，擺脫PC電腦主導的控制模式，區(qū)分發(fā)射機的不同工作環(huán)節(jié)，滿足了主線路網(wǎng)的技術(shù)要求，避免信息通信集成出現(xiàn)問題，從而最大限度地強化運行效果。

4. 全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的維護與檢修

4.1 組件故障排除

全固態(tài)中波廣播發(fā)射機各個組件、功能模塊常見故障通常是由過壓、過流等引起的。一些老舊的設備，接插件接觸不好造成的故障還是比較常見的。同樣的故障現(xiàn)象，可能是由不同的原因引起的，掌握了中波廣播發(fā)射機基本工作原理和工作流程，可以針對故障現(xiàn)象客觀地進行分析，從而找出原因及故障的關鍵點。同時，需要監(jiān)測各個系統(tǒng)之間的接口的運行狀況，對系統(tǒng)中進程的使用情況和硬件性能負載情況定期檢查，發(fā)現(xiàn)和解決系統(tǒng)中的問題，保證運行的安全性。

4.2 天調(diào)網(wǎng)絡維護

天調(diào)網(wǎng)絡是連接中波發(fā)射天線與中波發(fā)射機之間的阻抗匹配裝置。同時它還具有防雷功能及防止鄰頻干擾的功能。它由調(diào)配網(wǎng)絡、阻塞網(wǎng)絡、陷波網(wǎng)絡、防雷網(wǎng)絡等網(wǎng)絡模塊組成，在整個發(fā)射系統(tǒng)中扮演著重要角色。如果某個網(wǎng)絡模塊出了問題，對發(fā)射機的直接影響就是駐波比過大，無法滿功率輸出，甚至無法開機。因此，天調(diào)網(wǎng)絡的維護也顯得尤為重要。應該定期清理灰塵，檢查地網(wǎng)，監(jiān)視電容、電感溫度，并做好記錄。同時還要考慮不同天氣對天調(diào)網(wǎng)絡的影響，觀察發(fā)射機的天線零位的變化。

4.3 異常輸出處理

中波發(fā)射機工作時，當整機的輸出功率與功率放大板的開通數(shù)量不相匹配，表面上看發(fā)射機工作無異常，實際存在一個較大的故障隱患。這主要有兩方面原因，第一，功率合成后的輸出阻抗與濾波器阻抗不匹配，使功率放大板處于高負荷狀態(tài)。第二，激勵器工作輕微頻移，在本振附近左右擺動，俗稱跑頻，雖然這種情況不常見，但也是使中波發(fā)射機輸出異常的一個原因。發(fā)射機在這兩種因素下工作，將造成功率放大板速熱，無規(guī)律的損壞，故障比較隱匿，無法保證中波發(fā)射機安全、優(yōu)質(zhì)地播出。

4.4 設置管理規(guī)劃

為了保障全固態(tài)中波廣播發(fā)射機正常運行，需要制定維護和檢修制度，為全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的不斷發(fā)展注入新的生機和活力，將管理制度狠抓落實，結(jié)合實際不斷完善維護模式，全部異常情況必須向上級領導部門詳細匯報。除此之外，全固態(tài)中波廣播發(fā)射機在設備超過使用期限后，及時更換各個老舊設備，在部署的過程中要做好硬件與軟件匹配，調(diào)試中對系統(tǒng)采取升級和重啟，在相關的人員的監(jiān)督下對數(shù)據(jù)進行備份，避免在使用中出現(xiàn)停機的情況。

5. 全固態(tài)中波廣播發(fā)射機改造

我國全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的運行狀況較為穩(wěn)定，但在運行過程中仍然存在一些問題，因此相關人員要根據(jù)全固態(tài)廣播發(fā)射機的運行情況，改進發(fā)射機的各個系統(tǒng)配置，以此為新發(fā)展夯實基礎，避免改造后發(fā)生其他問題。

5.1 防雷改造

為了進一步降低外部雷暴環(huán)境造成的影響，工作人員應充分利用現(xiàn)代科學技術(shù)，借助防雷裝置降低特殊條件下對電阻（VDR）和氣體放電管（GDT）的影響，在全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的輸出端加裝GDT防雷設備，消除有害的瞬時過電壓和過電流，保護全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的運行。在此基礎上，還應該根據(jù)該發(fā)射機的運行情況，尋找良好的防雷改造技術(shù)，在GDT防雷設備安裝過程中，縮短GDT的接地連接線，有效泄放有害電流，從而減少雷電特殊環(huán)境下造成的不利因素影響，通過定期檢查及時地發(fā)現(xiàn)問題、處理問題，提高防雷改造的實際效果，最終有效提高全固態(tài)中波廣播發(fā)射機運行的安全性和穩(wěn)定性。

5.2 本體改造

在發(fā)射機的改造過程中，需要簡化廣播發(fā)射機的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，為此應預先對濾波器中濾除載波殘余進行檢查，除塵和觸點維護是固態(tài)廣播發(fā)射機控制部分例行維護的主要方面，為了減小外殼和散熱器之間的熱阻，要從T型匹配網(wǎng)絡輸出方面入手，提高功率放大器的輸出效率，通過采樣電路獲取有效的調(diào)幅信號，使操作步驟和運行流程更簡便。在此基礎上，需要通過電容器將其進行分壓耦合，對于機器內(nèi)部零件密集的區(qū)域，需要調(diào)整發(fā)射機的結(jié)構(gòu)，并定期進行清理，在巡視中發(fā)現(xiàn)故障必須要及時地進行解決，特殊故障由上級下發(fā)文件解決，每周至少對機器的各個單元進行檢修，從而提高全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的工作效率，以此保證全過程得到準確性和有效性。

5.3 技術(shù)改造

為了實現(xiàn)綜合優(yōu)化這一目標，需要注重數(shù)字中波廣播發(fā)射機的強度、適用性和實時性、互操作性，構(gòu)建覆蓋全廣播電視系統(tǒng)的閉環(huán)式監(jiān)控系統(tǒng)，科研人員需要增加數(shù)字循環(huán)系統(tǒng)，對運行過程的熱負荷合理地進行分配，如出現(xiàn)問題時能夠第一時間補上空余功放裝置，從而有效延長設備工作壽命。在實際情況中，利用浮動載波技術(shù)，對不同單元、模塊的參數(shù)進行測量，將原本較為復雜的邏輯控制簡化，要求對各項數(shù)據(jù)進行采集、存儲、分析，隨后結(jié)合實際進行調(diào)整，降低設備運行的電能消耗。單片機的應用也使得發(fā)射機的控制得到提升，應用中保護電路用軟件來代替，將各項信息記錄到數(shù)據(jù)庫中，以此保證全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的正常運行，在系統(tǒng)運行不受影響的情況下實現(xiàn)節(jié)能減排，使運行維護更加方便，確保節(jié)目能夠安全、可靠地播出。

5.4 報警改造

為讓全固態(tài)中波廣播發(fā)射機系統(tǒng)能夠安全運行，需要在改造過程中關注已有缺陷，例如，基于缺乏直觀可讀的調(diào)幅檢測系統(tǒng)，相關科研人員對全固態(tài)中波廣播發(fā)射機進行改造，數(shù)據(jù)采集模塊位于主控單元。對從載波中解調(diào)出來的音頻信號幅度設置上下門限，越限后，則產(chǎn)生報警，處理此類故障通常只是發(fā)出報警信號。發(fā)射機輕微故障報警提醒值班人員進行相應的維護，嚴重故障必須立即停止，切換到備用機后進行維護。當發(fā)射機出現(xiàn)故障時，實時控制系統(tǒng)首先判斷故障類型及輕重，然后按照程序執(zhí)行相應操作，監(jiān)控管理系統(tǒng)通過聲光發(fā)出報警信號提醒值班人員，及時獲取發(fā)射機的運行情況，切實發(fā)揮出報警系統(tǒng)的作用。

5.5 系統(tǒng)改造

全固態(tài)中波廣播發(fā)射機型運行各項功能穩(wěn)定，實際操作過程中需要重點關注檢測系統(tǒng)，在改造優(yōu)化中對組成進行簡化，省掉了許多復雜且容易串聯(lián)的電路，以此實時監(jiān)控信號變動，出現(xiàn)問題及時發(fā)現(xiàn)并糾正，提高了調(diào)幅度檢測的準確性、可靠性和可讀性等。在全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的工作中，為了提高散熱效率，可以調(diào)節(jié)功率放大器的工作條件，仔細檢查控制單元上的各個觸點，如果控制單元的觸點松動則應及時進行修理和糾正，并進行適當更換或處理，從而確保其可靠性和安全性。冷卻系統(tǒng)是全固態(tài)中波廣播發(fā)射機正常運行的保證，為此要檢查防塵網(wǎng)表面的灰塵及時清除，空氣質(zhì)量差的環(huán)境中使用變送器，確保防塵網(wǎng)清潔且冷卻單元通風良好，避免運行過程中發(fā)生風險。

6. 結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的進步，我國廣播技術(shù)得到了長足發(fā)展，在后續(xù)建設中要把新技術(shù)應用到中波廣播發(fā)射系統(tǒng)中，不斷改善全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的設備，從而提高節(jié)目的質(zhì)量和效率，為廣播行業(yè)的發(fā)展提供保障。盡管現(xiàn)階段我國廣播發(fā)射技術(shù)的效果較好，但仍然有著較大的發(fā)展空間，為此在后續(xù)仍然需要結(jié)合實際做好分析和研究工作，將全固態(tài)中波廣播發(fā)射機應用其中，充分結(jié)合設備的工作原理以及現(xiàn)階段其存在的問題，從根本上為行業(yè)后續(xù)發(fā)展提供相應的幫助。

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