摘要：Nautel NX50中波發(fā)射機是當(dāng)前中波廣播電臺廣泛應(yīng)用的一款發(fā)射機，其電源系統(tǒng)在保證設(shè)備穩(wěn)定運行和信號質(zhì)量方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文探討NX50發(fā)射機電源系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及各部分的功能，旨在為中波廣播相關(guān)技術(shù)人員提供有益參考。

關(guān)鍵詞：中波發(fā)射機；電源變壓器模塊；霍爾效應(yīng)

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.03.021

中圖分類號：TN 934.81 " " " " "文獻標(biāo)志碼：B " " " " " "文章編碼：1672-7274（2025）03-00-03

Overview of the Composition and Functions of the Power Supply System

for the Nautel NX50 Medium Wave Transmitter

MA Chuan

（Shandong Radio and Television Transmission Guarantee Center， Ji'nan 250062， China）

Abstract： The Nautel NX50 medium wave transmitter is a widely used transmitter in current medium wave radio stations， and its power system plays a crucial role in ensuring stable operation and signal quality of the equipment. This article explores the composition structure and functions of each part of the NX50 transmitter power system， aiming to provide useful reference for technical personnel related to medium wave broadcasting.

Keywords： medium wave transmitter; power transformer module; hall effect

隨著技術(shù)的不斷進步，現(xiàn)代中波廣播在穩(wěn)定性、可靠性和信號質(zhì)量方面的要求愈加嚴(yán)格。作為一款國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的全固態(tài)中波發(fā)射機，Nautel NX50發(fā)射機在滿足這些要求方面表現(xiàn)突出，其電源系統(tǒng)在保障發(fā)射機正常運行、提高系統(tǒng)可靠性方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文將重點分析NX50發(fā)射機電源系統(tǒng)的組成、功能及其在保障發(fā)射機性能中的重要性。

1 " Nautel NX50中波發(fā)射機概述

加拿大Nautel公司長期致力于全固態(tài)發(fā)射機的研發(fā)，是全球領(lǐng)先的中波、調(diào)頻發(fā)射機生產(chǎn)廠商之一。其NX系列發(fā)射機在國內(nèi)外的中波廣播領(lǐng)域得到了廣泛使用，其中NX50發(fā)射機是該系列發(fā)射機的典型代表。在載波狀態(tài)下，該機輸出功率為50 kW，適用于526.5～1 606.5 kHz中波頻段的信號播出。該系列中波發(fā)射機采用動態(tài)預(yù)矯正技術(shù)、DSP+FPGA信號處理技術(shù)、模塊直接數(shù)字驅(qū)動技術(shù)、九相數(shù)字PDM調(diào)制技術(shù)、全頻帶PA功放模塊等先進技術(shù)，主要組成部分包括交直流供電級、激勵器級、射頻功率級、控制/監(jiān)測級、射頻輸出級等，如圖1所示。其中交直流供電級即發(fā)射機電源系統(tǒng)是整個發(fā)射機正常運行的基礎(chǔ)，起到支撐作用。

圖1 NX50中波發(fā)射機原理圖

2 " 電源系統(tǒng)的作用

電源系統(tǒng)是NX50中波發(fā)射機的基礎(chǔ)組成部分，負責(zé)將外部380 V/50 Hz三相交流電轉(zhuǎn)化為設(shè)備所需的多種電壓和電流，以保證各個模塊和部件的正常運行。該部分不僅為發(fā)射機的射頻功放模塊、控制和監(jiān)控單元提供電力，還通過冗余設(shè)計及多重防護機制確保電壓的穩(wěn)定性和抗干擾能力，應(yīng)對電網(wǎng)波動，防止信號失真，保障發(fā)射機在長時間運行狀態(tài)下的可靠性和播出信號的質(zhì)量。

3 " Nautel NX50發(fā)射機電源系統(tǒng)的組成

Nautel NX50發(fā)射機電源系統(tǒng)組成如圖2所示，以下是詳細組成及其各自的功能描述。

3.1 電源變壓器模塊

電源變壓器模塊是Nautel NX50發(fā)射機電源系統(tǒng)的起點，負責(zé)將外部電網(wǎng)提供的三相交流電接入發(fā)射機并進行電壓轉(zhuǎn)換、隔離和穩(wěn)定等處理，為后續(xù)的整流和濾波過程提供輸入電源。

電源變壓器模塊的核心組件是T1變壓器。該變壓器的初級線圈接入外部的三相交流電，設(shè)有多組抽頭，可以根據(jù)實際需求接入不同等級電壓。在國內(nèi)通常接入的是380V/50Hz的三相交流電。T1變壓器的初級線圈經(jīng)過精確設(shè)計，能最大限度地減少電能損耗，確保高效傳輸，同時還可以隔離輸入電源中的噪聲和電磁干擾，提升輸出電源質(zhì)量。次級線圈負責(zé)將轉(zhuǎn)換后的電壓提供給發(fā)射機的整流和濾波模塊?？蛰d情況下次級輸出310 V的三相交流電。次級輸出還負責(zé)為開關(guān)電源模塊提供輸入電壓，這一部分電能經(jīng)過進一步轉(zhuǎn)換，用于發(fā)射機內(nèi)部的低壓控制電路和信號處理電路。此外，變壓器的次級輸出還并接有壓敏電阻組件，用于在次級電壓過高時提供保護。

電源變壓器模塊還設(shè)有交流電源指示器，用于實時監(jiān)控三相電源的狀態(tài)。該指示器由六個發(fā)光二極管組成，分別并接在T1變壓器的初級三相電源（ABC相）上，指示各相電源的供電情況。這一設(shè)計便于技術(shù)人員在日常操作和維護時，隨時了解三相電源的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)和處理電源異常情況，避免因電源故障導(dǎo)致的設(shè)備停機或信號中斷。

3.2 整流和濾波模塊

整流和濾波模塊是Nautel NX50發(fā)射機交直流電源系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，主要負責(zé)將電源變壓器輸出的交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電，并對該直流電進行凈化，以滿足射頻功放模塊和其他電路的需求。該模塊的設(shè)計與實現(xiàn)直接影響發(fā)射機的穩(wěn)定性和信號質(zhì)量，因此在整個電源系統(tǒng)中具有重要的地位。

整流部分采用的是三相可控硅整流器。該整流器將來自T1變壓器的310 V三相交流電轉(zhuǎn)換為+400 V的高壓直流電。其工作原理是通過控制可控硅的導(dǎo)通角，從而精確調(diào)節(jié)直流輸出電壓，以適應(yīng)不同負載要求。通過這種方式，整流器能夠有效地實現(xiàn)對直流電源的動態(tài)調(diào)節(jié)，為射頻功放模塊提供穩(wěn)定的電源，確保發(fā)射機的正常運行和信號輸出的質(zhì)量，這一部分電路與DX系列發(fā)射機的電路設(shè)計相似。

在整流過程中，三相交流電通過整流器后生成的直流電流中可能會含有高頻噪聲和電磁干擾，為了解決這個問題，整流模塊還配備了四個濾波扼流圈。該扼流圈的作用是對直流電流進行高頻噪聲抑制，濾除電流中的脈動和干擾，確保輸出的直流電源能夠保持純凈且穩(wěn)定。

圖2 電源系統(tǒng)示意圖

3.3 霍爾效應(yīng)電流傳感器

霍爾效應(yīng)電流傳感器是Nautel NX50發(fā)射機電源系統(tǒng)中的重要組件，主要負責(zé)實時監(jiān)測流經(jīng)電路的電流強度，并將測量結(jié)果反饋至控制系統(tǒng)。這一傳感器采用霍爾效應(yīng)原理，具有高靈敏度和寬測量范圍，是保證發(fā)射機安全和穩(wěn)定運行的關(guān)鍵技術(shù)裝置之一。在NX50發(fā)射機中，霍爾效應(yīng)傳感器位于整流器與濾波器之間，負責(zé)對+400 V直流電的電流進行實時監(jiān)測。該傳感器的輸出信號直接反饋至機柜接口電路板，為控制系統(tǒng)提供電流狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)，從而確保發(fā)射機在安全電流范圍內(nèi)工作。與傳統(tǒng)電流測量方法相比，霍爾效應(yīng)傳感器具有更高的準(zhǔn)確性和響應(yīng)速度。

3.4 B+電源分配板

B+電源分配板主要負責(zé)高效分配整流后的+400 V直流電，為射頻功率級提供穩(wěn)定的B+電源。該分配板的設(shè)計采用了分組供電、獨立運行的理念，保證了整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。具體而言，B+電源分配板的核心功能是將來自整流模塊的高壓直流電源分成五路，分別供給五個10 kW射頻功放模塊組，每個功放模塊組含有4個功放模塊[1]，這樣使得每4塊功放模塊擁有一個獨立的B+電源，五組功放模塊之間互不影響。這一設(shè)計顯著降低了由于某路B+電源不正常所帶來的潛在風(fēng)險，確保了發(fā)射機的工作的連續(xù)性和信號穩(wěn)定性。

此外，B+電源分配板還負責(zé)向機柜接口電路板提供B+采樣電壓。通過實時監(jiān)測直流電源的狀態(tài)，控制系統(tǒng)可以動態(tài)評估電源的穩(wěn)定性，及時發(fā)現(xiàn)潛在的電源問題。例如，當(dāng)B+電源的輸出電壓出現(xiàn)波動時，采樣電壓反饋將啟動調(diào)節(jié)機制，保證B+電源穩(wěn)定輸出。

3.5 電容模組及泄放電路

電容模組和泄放電路是NX50發(fā)射機電源系統(tǒng)中確保B+電源穩(wěn)定性和電氣安全性的關(guān)鍵組件。電容模組的主要作用是對整流后的+400 V直流電源進行進一步整流濾波，以保證送至射頻功放模塊的電源更加平穩(wěn)和純凈，尤其是在高功率長時間運行的情況下。通過對直流電源的二次整流濾波，該模塊可以有效消除電源中的剩余波動和高頻干擾，從而減少電源噪聲，提高信號的穩(wěn)定性和純凈度。該設(shè)計在保持信號輸出的連續(xù)性和避免信號失真方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用[2]。

除了確保電源穩(wěn)定性，電容模組還整合了泄放電路，用于發(fā)射機關(guān)機后安全釋放系統(tǒng)中的殘余電壓。泄放電路的核心元件是繼電器K1和R7泄放電阻。在發(fā)射機正常工作時，K1繼電器觸點保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，R7泄放電阻與電路斷開，泄放電路不會影響發(fā)射機的正常運行。當(dāng)發(fā)射機關(guān)機時，K1繼電器觸點閉合，R7泄放電阻接入電路，殘余的高壓將通過泄放電阻釋放到大地，從而確保關(guān)機后不會有殘留的高壓對設(shè)備和操作人員構(gòu)成威脅。這一設(shè)計通過快速有效的殘壓泄放，顯著提高了系統(tǒng)的安全性，避免了關(guān)機后的電氣風(fēng)險。

3.6 開關(guān)電源模塊

開關(guān)電源模塊在Nautel NX50發(fā)射機電源系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，主要負責(zé)為發(fā)射機的各個低壓電路提供穩(wěn)定的直流電源。該部分包含三個獨立運行的電源模塊分別輸出+48 V、+15 V和+12 V直流電源，輸入來自T1變壓器次級輸出中的一相。開關(guān)電源模塊采用高效的電源轉(zhuǎn)換技術(shù)，能夠提供高效、穩(wěn)定且高度可靠的電源支持，對提升發(fā)射機的整體性能作用顯著。

3.7 機柜接口電路板

機柜接口電路板是Nautel NX50發(fā)射機電源系統(tǒng)的核心管理模塊，它負責(zé)接收、處理和分配電源信號及控制信號，確保發(fā)射機各個模塊的正常運行與有效協(xié)同。該電路板連接了電源系統(tǒng)中的所有輸入和輸出信號，起到了數(shù)據(jù)交互和控制的橋梁作用。機柜接口電路板的主要功能包括接收來自開關(guān)電源模塊的+48 V、+15 V、+12 V低壓直流電源和電源系統(tǒng)其他各部分提供的采樣、控制等信號；向激勵器級和控制監(jiān)控級輸出+5V、±15V、+12V、B+采樣信號等。該電路的設(shè)計使發(fā)射機能夠?qū)崟r監(jiān)測電源系統(tǒng)各部分的工作狀態(tài)，保障了發(fā)射機的整體電源管理能力[3]。

3.8 電弧探測器模塊

電弧探測器模塊是Nautel NX50發(fā)射機電源系統(tǒng)中采用的重要安全防護機制，用于實時監(jiān)測電源系統(tǒng)中的電弧或打火現(xiàn)象，以防止電弧引發(fā)設(shè)備損壞，產(chǎn)生安全隱患等。

3.9 散熱系統(tǒng)

溫度是影響電源系統(tǒng)工作狀態(tài)的重要因素，合理設(shè)計和進行系統(tǒng)散熱是保障發(fā)射機長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。為了實現(xiàn)有效散熱，一方面發(fā)射機頂部預(yù)留了寬敞的出風(fēng)口，便于熱空氣的快速排放；另一方面發(fā)射機內(nèi)部安裝有高效散熱風(fēng)扇，能夠迅速排出整流器及其他組件產(chǎn)生的熱量，實現(xiàn)冷熱空氣的快速交換。此外，設(shè)備內(nèi)部的組件布局經(jīng)過精心設(shè)計，便于技術(shù)人員定期清理灰塵和進行必要維護。

4 " 結(jié)束語

綜上所述，Nautel NX50中波發(fā)射機的交直流電源系統(tǒng)在保證發(fā)射機安全運行方面起到了至關(guān)重要作用。其通過高效的交直流供電設(shè)計、多級整流與濾波技術(shù)以及完善的安全保護機制，可有效應(yīng)對廣播行業(yè)對高可靠性和穩(wěn)定性的要求。希望本文能夠增進相關(guān)人士對Nautel NX50電源系統(tǒng)重要性及其工作原理的了解，為中波廣播設(shè)備的維護和技術(shù)改進提供有益的參考與啟示。

參考文獻

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