舒象明(作者單位:貴州省新聞出版廣電局706臺(tái))
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TSD—10中波全固態(tài)數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機(jī)射頻激勵(lì)原理分析
舒象明
(作者單位:貴州省新聞出版廣電局706臺(tái))
摘 要:貴州省新聞出版廣電局706臺(tái)在90年代末基本上使用的發(fā)射機(jī)是上海明珠科學(xué)研究所生產(chǎn)的中波10kW全固態(tài)數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機(jī)。本文以上海明珠科學(xué)研究所生產(chǎn)的中波10kW全固態(tài)數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機(jī)射頻激勵(lì)板的部分線路作了定性的闡述。主要對(duì)晶體振蕩器、可編程分頻、鎖相環(huán)頻率合成、駐波比報(bào)警線路作了分析。
關(guān)鍵詞:晶體振蕩器;可編程分頻器;鎖相環(huán);射頻激勵(lì)
射頻激勵(lì)板其作用是提供發(fā)射機(jī)的工作載頻信號(hào)源,為并機(jī)工作及調(diào)幅立體聲廣播提供射頻激勵(lì)的輸入、輸出接口;如果發(fā)射機(jī)的輸出網(wǎng)絡(luò)或天饋系統(tǒng)、駐波比發(fā)生故障時(shí),通過(guò)頻率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)性切換。上海明珠科學(xué)研究所生產(chǎn)的TSD-10中波10kW全固態(tài)數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機(jī)射頻激勵(lì)板由晶振基準(zhǔn)信號(hào)源、鎖相環(huán)頻率合成器、可編程分頻器、外部射頻的激勵(lì)信號(hào)輸入、駐波比報(bào)警保護(hù)、射頻激勵(lì)電路和射頻激勵(lì)板的電源供給7個(gè)部分組成。
石英晶體振蕩器是能夠獲得更高頻率穩(wěn)定度的自激振蕩器。晶振信號(hào)源是采用頻率穩(wěn)定度高達(dá)的恒溫晶體振蕩器,基準(zhǔn)振蕩頻率為。圖1是晶振級(jí)交流等效電路。這個(gè)電路是電容三點(diǎn)式振蕩電路,它的優(yōu)點(diǎn)是Q值很高,高達(dá)百萬(wàn)以上。尺寸很小易保護(hù),諧波少,波形好,頻率穩(wěn)定度高。石英晶體在回路中等效為電感,所以TSD-10中波全固態(tài)數(shù)字廣播發(fā)射機(jī)的射頻激勵(lì)器為并聯(lián)諧振型晶體振蕩器。圖1中C1的作用是微調(diào)振蕩頻率,出廠時(shí)已調(diào)整好的,不能隨便調(diào)動(dòng)。
圖1 晶振級(jí)交流等效電路
圖2 壓控鎖相框圖
鎖相環(huán)頻率合成器包括鎖相環(huán)集成塊電路D4與低通濾波器(R8、R9和C5),以及三位(由D6、D8、D10組成)十進(jìn)制BCD碼的可編程分頻器。
鎖相環(huán)集成電路D4含有:鑒相器、壓控振蕩器和低通濾波器(環(huán)路濾波器),三部分電路組成一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)。集成鎖相環(huán)包括相位比較器和壓控振蕩器,而環(huán)路濾波器是根據(jù)使用要求外接的。相位比較器的功能是把輸入信號(hào)的相位與壓控振蕩器的輸出信號(hào)的相位進(jìn)行比較,將兩者的相位差變換成與之成比例的輸出電壓。當(dāng)輸入電壓Vi為零時(shí),環(huán)路濾波器就沒(méi)有輸出電壓,壓控振蕩器處于頻率為的自由振蕩狀態(tài)。設(shè)相位比較器輸入電壓的相位為θi,壓控振蕩器輸出電壓的相位為θ0,相位比較器將輸出一個(gè)與兩個(gè)信號(hào)相差成比例的誤差電壓Vd(t),環(huán)路濾波濾除其中的高頻成分,輸出一個(gè)控制電壓控制壓控振蕩器,使θ0向θi靠近,直到相位誤差θi~θ0趨近于零,環(huán)路就穩(wěn)定下來(lái),進(jìn)入鎖定狀態(tài)。所以說(shuō)鎖相環(huán)是一種相位(頻率)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
鎖相環(huán)集成電路D4的第14腳輸入的基準(zhǔn)信號(hào)與3腳輸入的可編程分頻器載頻的N次分頻信號(hào)進(jìn)行鑒相比較。13腳輸出的鑒相誤差脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)RC二階低通濾波器形成一個(gè)直流電壓,送入9腳的壓控振蕩器控制端,由這電壓去控制壓控振蕩器,進(jìn)行頻率調(diào)整以至相位修正,直至兩個(gè)比較信號(hào)的相位差為零并進(jìn)行相位鎖定。因此,經(jīng)過(guò)鎖相環(huán)相位鎖定的振蕩器輸出信號(hào)不僅頻率精度與頻率穩(wěn)定度與晶體振蕩源相同,而且相位與基準(zhǔn)信號(hào)同步,其頻率穩(wěn)定度達(dá)到。
可編程分頻器由三個(gè)可編程計(jì)數(shù)器D6、D8和D10構(gòu)成三位十進(jìn)制BCD碼分頻器。在這里用做可變分頻器S2、S3、S4是“8、4、2、1”碼撥碼開(kāi)關(guān)分別對(duì)應(yīng)分頻次數(shù)的百、十、個(gè)位。如果我們要將送入可變分頻器的的高頻激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行分頻后獲得的信號(hào),則需分頻次將S2、S3、S4分別設(shè)置為0001、0101、0001即可。此時(shí)射頻激勵(lì)板輸出就是載頻信號(hào)了。
當(dāng)發(fā)射機(jī)的輸出網(wǎng)絡(luò)或天饋系統(tǒng)發(fā)生故障引起駐波比保護(hù)動(dòng)作時(shí),監(jiān)測(cè)板將VSWR(+)信號(hào)送入射頻激勵(lì)板的J7?5經(jīng)過(guò)V5的反相緩沖放大后,去控制兩個(gè)模擬開(kāi)關(guān)N7B與N7D的切換,去封鎖板上的射頻激勵(lì)信號(hào),而將從射頻功率合成器輸出取樣變壓器(T101)得到的網(wǎng)絡(luò)射頻衰減振蕩信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)輸出。因?yàn)轳v波比故障是由于輸出網(wǎng)絡(luò)或天饋系統(tǒng)的故障,引起相位變化、阻抗失配和產(chǎn)生反射波而造成的。這時(shí)功放模塊的射頻輸入與輸出信號(hào)之間必然存在相位差,因此故障期間在封鎖功放的同時(shí),將輸出網(wǎng)絡(luò)中的衰減射頻振蕩信號(hào)作為功放的激勵(lì),可使功率射頻的輸入與輸出相位繼續(xù)保持一致,以提高發(fā)射機(jī)工作的安全性。
監(jiān)測(cè)電路由VD6、VD7及其附屬RC支路構(gòu)成主要檢測(cè)射頻輸出脈沖是否存在,射頻激勵(lì)脈沖消失時(shí),無(wú)論射頻輸出緩沖驅(qū)動(dòng)器輸出電平恒為“高電平”還是“低電平”,監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)輸出端之間存在負(fù)電壓,即J7?3比 J7?1的電位高,監(jiān)測(cè)顯示板(A32)將顯示射頻激勵(lì)故障,而只有射頻激勵(lì)脈沖存在時(shí),才能使監(jiān)測(cè)輸出端出現(xiàn)正電平,監(jiān)測(cè)顯示板將顯示射頻激勵(lì)正常。
送入本板的直流低壓電源是由低壓電源+22V電壓源供給的。如圖3,一路經(jīng)F1送入N20直流穩(wěn)壓輸出+15V給鎖相環(huán)頻率合成器和分頻器用;再經(jīng)N21穩(wěn)壓輸出+9V給信號(hào)輸入、輸出電路用;另一路經(jīng)F2送入N22穩(wěn)壓輸出+12V給晶體振蕩器用;+5V電源是由+9V電源再經(jīng)VD3穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后給射頻監(jiān)測(cè)用。
圖3 電源原理圖
我們已經(jīng)知道,要想將我們所要傳送的信號(hào)有效地發(fā)送出去,必須要有一個(gè)高頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度的高頻震蕩信號(hào)源,并放大到足夠的強(qiáng)度再附加上有用信號(hào)發(fā)射出去。激勵(lì)器的作用就是提供一個(gè)具有高頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度的高頻震蕩信號(hào)源。
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作者簡(jiǎn)介:舒象明(1985.1—),男,大學(xué)本科學(xué)歷,2006年7月畢業(yè)于中國(guó)傳媒大學(xué)通信工程專業(yè)。貴州省新聞出版廣電局706臺(tái)從事中波廣播值機(jī)與維修工作,工程師。