吳海軍

摘要：文章首先對(duì)PSM100KW短波發(fā)射機(jī)進(jìn)行了概括性介紹，進(jìn)而分析了PSM100KW短波發(fā)射機(jī)的雜音問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上提出解決PSM100KW短波發(fā)射機(jī)雜音問(wèn)題的有效途徑與方法。

關(guān)鍵詞：短波發(fā)射機(jī)；雜音；頻率

1PSM100KW短波發(fā)射機(jī)概述

PSM100KW短波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)由頻率合成器輸出的功率為20mW的正弦射頻載波信號(hào)經(jīng)自動(dòng)增益器均衡幅度后，進(jìn)入寬帶射頻放大器放大至200W，然后在進(jìn)入高級(jí)射頻放大器完成緩沖窄帶放大，再進(jìn)入高末級(jí)射頻放大器進(jìn)行高增益窄帶放大，最終輸出100KW的射頻載波功率電平。經(jīng)過(guò)上述三級(jí)調(diào)幅過(guò)程中，再經(jīng)諧波濾波器濾除諧波后，進(jìn)入平衡轉(zhuǎn)換器，將75Ω的單邊信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?00Ω的平衡信號(hào)，輸送給天線系統(tǒng)。幾乎所有的100KWPSM短波發(fā)射機(jī)均采用了脈沖階梯調(diào)制技術(shù)，當(dāng)載波的輸出功率為100KW時(shí)，可在以下頻段范圍內(nèi)使用：3.2-26.1MHz。發(fā)射機(jī)系統(tǒng)主要是由以下幾個(gè)部分組成：激勵(lì)器、增益控制器、三級(jí)放大器（寬頻帶、高前級(jí)和高末級(jí)）、屏級(jí)輸出網(wǎng)格、濾波器、平衡轉(zhuǎn)換器、電源、指示與過(guò)流保護(hù)電路等。下面分別對(duì)主要組成部分的功能進(jìn)行介紹。

1.1激勵(lì)器

激勵(lì)器又被稱之為頻率合成器，100KWPSM短波發(fā)射機(jī)應(yīng)用的是美國(guó)麻省生產(chǎn)的PTS040型激勵(lì)器，該設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

激勵(lì)器能夠預(yù)選10個(gè)頻率，采用的是TTLBCD碼控制，能實(shí)現(xiàn)遙控和手控兩種控制方式，接口采用的是IEEE標(biāo)準(zhǔn)接口，能通過(guò)對(duì)激勵(lì)器的控制，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)頻率的倒換。雖然也有部分100KWPSM短波發(fā)射機(jī)采用了國(guó)產(chǎn)的激勵(lì)器，并且主要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也均相同，但從實(shí)際應(yīng)用情況上看，穩(wěn)定性要比進(jìn)口的差一些。

1.2增益控制器

該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能：借助控制面板上可變阻6R4能夠增加或是減少射頻增益，同時(shí)，通過(guò)對(duì)末前級(jí)陰流以及高末級(jí)柵流變化的監(jiān)控，可對(duì)激勵(lì)器輸出的射頻電平進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

1.3寬頻帶放大器

100KWPSM短波發(fā)射機(jī)系統(tǒng)采用的寬頻帶放大器的主要技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

2PSM100KW短波發(fā)射機(jī)的雜音問(wèn)題分析

2.1分頻雜音

在實(shí)際操作中，48級(jí)脈沖階梯調(diào)制開(kāi)關(guān)的輸出電壓無(wú)法處于完全平衡的狀態(tài)，造成這一現(xiàn)象的原因在于以下幾個(gè)方面。

在兩臺(tái)PSM主變壓器的48個(gè)功率模塊上，分別接有48個(gè)次級(jí)繞組，對(duì)于各功率模塊而言，每個(gè)次級(jí)繞組均為一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的三相全波整流器。在移相變壓器中，受次級(jí)繞組位置的影響會(huì)產(chǎn)生不同的漏感。一般情況下，邊緣繞組的漏感大，中間繞組的漏感小，從而造成移相變壓器中的次級(jí)繞組會(huì)輸出不同的電壓，造成電壓不平衡。此外，移相變壓器制造工藝不同也是導(dǎo)致移相變壓器相同位置繞組輸出電壓不相同的主要原因之一。所以，對(duì)于開(kāi)關(guān)頻率周期內(nèi)21級(jí)脈沖階梯調(diào)制開(kāi)關(guān)而言，其合成電壓是不相等的，將這種合成電壓輸出到射頻被調(diào)級(jí)，就會(huì)出現(xiàn)雜音現(xiàn)象。具體頻率可通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算獲得：PDM補(bǔ)償脈沖頻率/總的脈沖階梯調(diào)制開(kāi)關(guān)級(jí)數(shù)=1.46kHz，其中PDM補(bǔ)償脈沖頻率為70kHz，總的脈沖階梯調(diào)制開(kāi)關(guān)級(jí)數(shù)為48級(jí)。這種分頻雜音可直接落入音頻范圍，無(wú)法通過(guò)調(diào)制級(jí)輸出端解調(diào)器進(jìn)行濾除，是PSM發(fā)射機(jī)所特有的雜音，其他發(fā)射機(jī)沒(méi)有這種雜音。

脈沖階梯調(diào)制開(kāi)關(guān)所使用的硅橋、電解電容、IGBT管等元器件，其電參數(shù)具備一定離散性，這也是導(dǎo)致每一級(jí)脈沖階梯調(diào)制開(kāi)關(guān)電源輸出電源不相同的原因。

2.2調(diào)制器控制器引起的噪音

從雜音的性質(zhì)上看，由PSM調(diào)制器控制器引起的噪音較為復(fù)雜，產(chǎn)生的原因也相對(duì)較多，通常情況下，只要控制PSM功率模塊的工作信號(hào)異常，均可能引起噪音。具體情況如下。

調(diào)制器控制器功率模塊上的控制板及光纜等元器件質(zhì)量存在問(wèn)題或是使用性能下降時(shí)，都可能使IGBT的控制信號(hào)出現(xiàn)異常，由此便會(huì)產(chǎn)生出雜音。例如：觸發(fā)器狀態(tài)不正確、時(shí)鐘頻率穩(wěn)定性不佳、功率模塊上的控制小板異常、光接收頭接觸不良等等。

快速變換器是PSM調(diào)制器控制器的重要組成部分之一，它的基本原理是借助音頻復(fù)合信號(hào)與狀態(tài)總線之間的電壓相比達(dá)到模數(shù)轉(zhuǎn)換的目的，若是兩個(gè)信號(hào)中的任意一個(gè)出現(xiàn)不穩(wěn)定或是受干擾，均會(huì)引起寄生調(diào)制問(wèn)題，這樣一來(lái)便會(huì)出現(xiàn)雜音。如狀態(tài)總線電壓受到雜亂分散的電場(chǎng)干擾或是電壓不穩(wěn)，都可能引起雜音。

調(diào)制器控制器接地或是工作電源不良時(shí)，也容易引起雜音。

3解決PSM100KW短波發(fā)射機(jī)雜音問(wèn)題的有效途徑與方法

3.1解決分頻雜音的方法

對(duì)于分頻雜音可采取如下方法加以解決處理。

在移相變壓器的制造工藝上盡量使繞制方式更為合理，保證不同位置的繞組其漏感一致，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓相等。

對(duì)兩臺(tái)PSM變壓器而言，可讓其次級(jí)繞組的輸出電壓一臺(tái)超前輸入電壓15°，另一臺(tái)滯后輸入電壓15°，使兩臺(tái)PSM變壓器相差±15°。如此一來(lái)，可將兩套24組三相全波整流器合稱為24組12相整流器，從而達(dá)到降低電源波紋系數(shù)，減少雜音的目的。

適當(dāng)排列光纜順序也是解決PSM變壓器分頻雜音問(wèn)題的有效方法，具體操作如下：在載波狀態(tài)下，通過(guò)交替排序電壓輸出的高功率模塊與低功率模塊，使得疊加后的功率模塊所輸出的主整電壓在單位時(shí)間內(nèi)的平均值相同。在這種情況下，需要對(duì)兩臺(tái)移相變壓器中的邊緣繞組和中間繞組進(jìn)行交替排序。當(dāng)交替排序完成后，可有效改善乙級(jí)PSM發(fā)射機(jī)的信噪比，使其降低3-4dB左右，保證PSM發(fā)射機(jī)的雜音電平達(dá)到甲級(jí)水平。對(duì)于乙級(jí)以下的PSM發(fā)射機(jī)而言，其信噪比的改善幅度更加明顯。

篩選脈沖階梯調(diào)制開(kāi)關(guān)的元器件，對(duì)各元器件進(jìn)行濾波電容測(cè)試，盡量選擇容量大的元器件，降低元器件電參數(shù)的離散性。

在保證PSM機(jī)鎮(zhèn)噪板“靜態(tài)使用、動(dòng)態(tài)停用”的前提下，將原本依靠包絡(luò)負(fù)反饋引入反饋雜音信號(hào)并經(jīng)倒相后抵消低頻雜音的方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^(guò)控制三角波發(fā)生器工作與否的方式，以達(dá)到從根本上抑制分頻雜音產(chǎn)生的目的。由于分頻雜音是由48級(jí)脈沖階梯調(diào)制開(kāi)關(guān)按照三角波頻率循環(huán)通斷而產(chǎn)生的，所以在載波狀態(tài)下可通過(guò)停止運(yùn)行三角波發(fā)生器的方法，使三角波頻率為0，讓48個(gè)模塊只能導(dǎo)通21級(jí)脈沖階梯調(diào)制開(kāi)關(guān)，而不能處于循環(huán)通斷狀態(tài)，這樣就能夠避免48次分頻雜音的產(chǎn)生。在有調(diào)制狀態(tài)下，分頻雜音可被調(diào)制信號(hào)消除，這時(shí)可恢復(fù)三角波發(fā)生器的正常運(yùn)行，按照PDM補(bǔ)償脈沖頻率循環(huán)通斷48個(gè)模塊。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在廣播傳輸中，100KWPSM短波發(fā)射機(jī)是較為重要的系統(tǒng)之一，其運(yùn)行的過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)雜音問(wèn)題，為了確保信號(hào)質(zhì)量，必須針對(duì)雜音產(chǎn)生的原因，采取有效的解決方法，這樣能夠有效避免雜音對(duì)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的影響，使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠。