DF100A型100kW短波发射机自动化系统分析
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作者: 薛丛玲 薛仙玲
摘要：本文主要介绍了DF100A 型100kW短波发射机自动化系统的原理，对系统的维护提出了一些见解，并对工作中出现的常见故障进行分析并处理。
关键词：短波发射机 手动调谐 自动调谐 马达参数
中图分类号：TN9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0056-02
1 前言
DF100A型100kW短波发射机自身不具备自动化功能，靠手动来完成调谐和倒换频率等操作，在日常工作中，短波发射机每天的换频次数较多，在一个有多部该型号发射机的短波机房，经常因开机、倒频等频繁操作而配备较多的值机人员，为了大大降低值班员的劳动强度，有效地提高安全播出质量和实验效果，故对原有的倒频系统进行了自动化改造，改造后的调谐部分同时也兼顾了发射机原有功能，具体改动部分如下：
（1）改进原来频率预制板，研制开发了“KT-FS002频率预置板”，直接替换了原来的拨码式频率预制板，可与工控机通讯实现短波广播范围内任意载波频率的切换；
（2）改动原来末前自动调谐双刀双掷小豆开关为手动/自动切换开关；
（3）对原8块马达驱动板进行了改进，方便维护和控制；
（4）针对电压信号的取样增加了一套分压取样电路（外电电压采用电压互感器）；电流信号的取样采用电流互感器；
（5）在控制回路中串入一些自动控制系统的控制接点，用于该系统部分开关信号采样（36路开关量的输入）；
（6）改进原有调制器母板，增加48+2块模块状态监测和4路弧光监测功能及音频封锁的控制线路；
（7）该系统主要控制部件安装在发射机的第2机箱单元内。
2 DF100A型100kW自动化系统分析
2.1 系统框图
图1是该系统的原理方框图。系统采用标准工业控制计算机（IPC）进行控制，配有标准PCI/ISA工业总线板卡，实现发射机自动化需要的各种数据采集和控制功能。该系统具有数据采集和控制速度块，可靠性高、控制灵活、可扩展性好、升级方便等特点。该系统软件采用模拟人工调谐技术，实现精确模拟人工调谐，调谐一致性能好，达到模拟人工调谐发射机自动化的技术要求。系统内的数字量的输入输出和模拟量的输出经过光电隔离，有效的减少了控制输入输出的干扰。模拟量的输入经过多级有源滤波，使采集的模拟量稳定可靠。
2.2 自动化调谐实现原理
KT-DF100A型广播发射机自动化系统的核心就是实现自动调谐功能，调谐系统由8路马达及其电路和伺服程序组成，它们分别是：①高前调谐、②高末调谐、③高末调载、④高末屏槽电感前棒、 ⑤高末屏槽电感顶棒、⑥高末屏槽电感后棒、⑦谐波滤波器、⑧平衡/不平衡转换器。调谐逻辑程序分为高前调谐和高末调谐两大部分，高末调谐机构多，逻辑更为复杂，下面详细介绍该系统实现高前调谐和高末调谐的基本原理。
2.2.1 高前调谐设计
高前调谐原理是：末前阴流最小，高末栅流最大。高前调谐方式是采用模拟人调方式调谐。为克服末级对前级调谐的影响在末级初始调谐时我们封锁了高末屏压。为了快速找到调谐点，高前在马达初始定位时采用预失谐方式。以高前表值为依据，步骤分为粗调和细调。粗调时判断高末栅流的表值，标准是要大于0.4A；如高末栅流小于0.4A，程序会驱动马达分别向左或右进行转动，找到使高末栅流增大的方向并继续驱动马达，直到高末栅流值大于0.4A。细调时判断高前阴流的表值，标准是使高前阴流最小；方法是逐步驱动马达找高前阴流的最小点，并最终使马达停在高前阴流的最小点的位置，使末前级精确调谐在谐振状态。
2.2.2 高末调谐设计
高末调谐原理是：帘栅流最大和屏流最小（以屏流最小为主，帘栅流最大为辅）。高末调谐方式是采用模拟人调方式调谐。高末调谐分5kV调谐和10kV调谐两个步骤，但调谐原理和实现方法完全一致。当开机频率不是新频率时，系统会直接在10kV进行调谐，否则将先进行5kV调谐，然后进行10kV调谐。实现步骤：末前调谐完成之后，释放屏压封锁；升高压至5kV或10kV；马达精确定位：采用逐步逼近法实现马达精确定位；具体方法如下：寻找马达正确方向：记录当前的帘栅流的大小Ig21、Ia01和马达位置A，驱动马达转动一步（在发射机的初始化设置中要调整好马达的最小步距，今后在马达控制介绍时会详细说明）并记录帘栅流的大小Ig22、Ia02和马达位置B，先比较Ia02和Ia01的大小，如果Ia01大于Ia02则认为当前方向正确，如果Ia01与Ia02误差不大则比较Ig22与Ig21的大小来决定方向，否则认为反方向为正确方向；寻找谐振点：用B的值取代A的值，继续向正确方向驱动马达转动一步，同样的判断和处理，直到Ia02大于Ia01或Ig22小于Ig21，则马达位置A为屏流最小且帘栅流接近最大的位置，也就是谐振点的位置，驱动马达到达该点，调谐结束。调整反射功率：反射功率的调整是以反射功率最小为判断条件来调整平衡转换器的补偿电容实现的。其实现方法与高末调谐基本相同，只是控制的马达不同而已，它寻找的是反射功率为最小值的点。高末调谐完毕。
3 DF100A型100kW发射机自动化系统维护
3.1 参与调谐表值的维护
参与调谐的表值有7个分别是：高前阴流、高末栅流、高末帘栅流、高末屏流、高末屏压、入射功率、反射功率。这7路取样信号的准确度直接影响到发射机的自动调谐状态，在运行过程中应定期校准自动化表值。特别注意高末屏流、高末屏压，他们决定发射机最终状态。
3.2 参数的设定和维护
3.2.1 马达参数
选择相应调谐马达，设置合理的马达力度和步长，使其马达驱动差值在3左右为宜。更换或调整传动机构和调谐电位器后一定要重新校正和调整马达参数。 3.2.2 调谐参数
在手动状态下人工开启发射机，调好状态，上到高功率，如果认为状态合适，记录下屏流和屏压，在自动化调谐参数界面的高功率参数设定中设置高压参数和屏流参数，屏流参数以记录的值±0.1为设定值低功率的参数设定与高功率类似，将降到低功率（5kv））记录下此时的屏流，屏流参数以记录的值±0.2为设定值，针对发射机的特点可分段设置。
3.3 自动化系统其他方面的维护
扩展接口板及遥控接口板的清洁，检查继电器及各接线端有无松动。频率预置板的清洁，检查接口有无松动。继电器板的清洁，检查各继电器和接线端有无松动。自动化3个开关电源清洁和紧固。3个模拟信号接口板的清洁，检查接线端有无松动。分别对负载、槽路、谐波和平衡转换器的弧光取样板进行清洁，注意板上两个光敏电阻是否松动和弯曲。二单元自动化机柜内的清洁，检查隔离墙，网络线连接是否松动。打开工控机盖板，清洁其内部灰尘，清洗工控机过滤网。
4 自动化常见故障分析及处理
当装有自动化系统的发射机发生故障时，首先判断出是自动化系统的故障还是发射机本身问题，判断的方法是将自动/手动控制小豆开关倒到手动位置，并开机，具体查看是哪里的故障。一般情况出故障的点有以下几个地方：
4.1 调谐失败
马达0点引起的故障，表值不准引起的故障，数据库引起的故障，基础数据过少且密，或有无用数据，谐波实际数据与计算误差较大。
4.2 硬件故障
工控机内板卡故障，外围接头接触不良故障，外围板卡故障等硬件故障。
4.3 自动化故障处理
自动化不能读取马达位置造成“马达驱动超时故障”。
故障现象：手动转动马达或自动化驱动马达转动时对应的马达位置AD值不变（AD值显示一个较固定值或为零）。
故障原因：马达缓冲板中对应的TL074坏。
故障分析：从现象上分析应该是自动化系统中马达位置信号处理电路的问题，即随动电位器中心抽头电压到工控机ISO-813A/D转换数据采集卡的通路有故障。马达位置信号首先经马达缓冲板进行1/3倍放大电路处理后再与-5V参考电压叠加，输出0-10VDC电压经滤波墙送到信号调理板进行滤波缓冲处理，最后送至813卡进行马达位置信号的AD转换，从而工控机准确读取马达位置。
故障处理：断马达缓冲板电源，更换TL074集成块，调整其放大倍数为1/3。并测试参考电压为-5VDC。
总结：据以上分析，产生此故障现象的原因可能问题出在以下几个部位。（1）马达缓冲板信号压缩处理电路。（2）信号调理板缓冲电路。（3）电缆连接故障。
5 结语
通过对DF100A型100kW短波发射机自动化系统分析，使我们了解了自动化倒频调谐的原理，及其常见故障处理的方法，提高了维护发射机的能力，使机器能够可靠稳定的运行。
参考文献
[1]郭宝玺.《大功率新型短波发射机射放技术》。
[2]徐帮辉，聂志龙.《KT-DF100A型100kW短波发射机自动化系统用户手册》.
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