李文君

【摘 要】瑞士THALES公司生產(chǎn)的TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)是目前世界上最先進(jìn)的短波發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)控制和調(diào)諧系統(tǒng)全部采用計(jì)算機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)，本文主要分析了其控制系統(tǒng)硬件組成與功能定義。

【關(guān)鍵詞】TSW2500；短波；發(fā)射機(jī)；控制系統(tǒng)

1 TSW2500型短波發(fā)射機(jī)簡(jiǎn)介

瑞士THALES公司生產(chǎn)的TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)是目前世界上最先進(jìn)的短波發(fā)射機(jī)。該發(fā)射機(jī)采用高可靠性的TSM調(diào)制器，音頻信號(hào)采用數(shù)字信號(hào)處理方式，運(yùn)行穩(wěn)定、指標(biāo)好，通過(guò)簡(jiǎn)單的改造就可以進(jìn)行數(shù)字AM廣播（DRM）；發(fā)射機(jī)控制和調(diào)諧系統(tǒng)全部采用計(jì)算機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)，操作方便，自動(dòng)化程度高，在整個(gè)短波廣播頻段內(nèi)都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)諧，有多種可選工作模式（AM、DCC、DRM），具有計(jì)算機(jī)輔助（故障）診斷功能，并能方便的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；射頻電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、可靠，整機(jī)采用兩只電子管，輸出網(wǎng)絡(luò)采用3π網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，損耗低、效率高、故障率低。

2 TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)的主要特點(diǎn)

1）在整個(gè)短波廣播頻段內(nèi)均可穩(wěn)定地輸出額定功率；

2）高效率、低損耗；

3）采用高可靠性的TSM調(diào)制器（THALES公司生產(chǎn)的PSM脈階調(diào)制器，以下簡(jiǎn)稱為TSM）；

4）失真度低；

5）發(fā)射機(jī)在整個(gè)短波廣播頻段內(nèi)都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)諧；

6）使用彩色顯示器和專用鍵盤，操作簡(jiǎn)單、方便；

7）具有計(jì)算機(jī)輔助（故障）診斷功能；

8）有多種工作模式（AM、DCC、SSB）可供選擇；

9）調(diào)制器采用數(shù)字信號(hào)處理方式，維護(hù)量小；

10）射頻電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔；

11）調(diào)制器雙功率模塊有風(fēng)冷和水冷兩種方式可供選擇；

12）發(fā)射機(jī)占地面積??；

13）通過(guò)計(jì)算機(jī)接口，可方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；

14）可存貯300多個(gè)預(yù)置頻率。

3 TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)的主要組成部分

TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)的主要組成部分有：控制系統(tǒng)、射頻部分、TSM部分、電源部分、冷卻部分以及為保護(hù)工作人員的安全而配置的相關(guān)安全裝置。

3.1 發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)

發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)是用戶和發(fā)射機(jī)之間的一個(gè)互相聯(lián)系的鏈路，它一方面按照正確的順序開關(guān)發(fā)射機(jī)的各個(gè)分系統(tǒng)，另一方面，如果有故障發(fā)生，將執(zhí)行需要的開關(guān)動(dòng)作；而且它還控制自動(dòng)頻率改變的工作順序和優(yōu)化發(fā)射機(jī)的調(diào)諧功能。

3.1.1 中央控制系統(tǒng)（ECAM）

該系統(tǒng)用于協(xié)調(diào)和監(jiān)測(cè)順序控制系統(tǒng)和馬達(dá)控制系統(tǒng)的所有部件，顯示測(cè)量值，保存發(fā)射機(jī)操作的歷史紀(jì)錄，還具有用于遙控和計(jì)算機(jī)控制的接口。各測(cè)量值以彩色條形圖和數(shù)字方式實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)顯示各馬達(dá)定位（MP）和馬達(dá)開關(guān)（MS）的當(dāng)前位置，警告提示和故障信息以列表方式顯示。

3.1.2 順序控制系統(tǒng)

順序控制系統(tǒng)用來(lái)控制和監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)的開關(guān)機(jī)步驟，發(fā)射機(jī)安全系統(tǒng)和TSM控制系統(tǒng)通過(guò)該系統(tǒng)與ECAM進(jìn)行聯(lián)系。

3.1.3 馬達(dá)控制系統(tǒng)

馬達(dá)控制系統(tǒng)根據(jù)ECAM提供的預(yù)置值來(lái)自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)馬達(dá)和開關(guān)的位置，也可通過(guò)手動(dòng)操作對(duì)馬達(dá)和開關(guān)進(jìn)行定位。

3.1.4 計(jì)算機(jī)控制

可采用Station Master Plus系統(tǒng)接到ECAM上的串行接口進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

3.2 發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)

發(fā)射機(jī)調(diào)諧過(guò)程分兩個(gè)步驟執(zhí)行：粗調(diào)和細(xì)調(diào)。

粗調(diào)是通過(guò)將各馬達(dá)調(diào)整到工作頻率的預(yù)置調(diào)諧位置（新開頻率的馬達(dá)預(yù)置位置可通過(guò)內(nèi)插法計(jì)算得到）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，調(diào)諧過(guò)程迅速準(zhǔn)確。

細(xì)調(diào)是通過(guò)大量的傳感器（如相位、負(fù)載和電流檢測(cè)器等）提供的動(dòng)態(tài)調(diào)諧數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)諧的。射頻驅(qū)動(dòng)級(jí)的細(xì)調(diào)根據(jù)鑒相器1提供的誤差信號(hào)來(lái)調(diào)整MP2和MP4；射頻末級(jí)的細(xì)調(diào)根據(jù)鑒相器2和一個(gè)鑒阻器提供的誤差信號(hào)來(lái)調(diào)整MP10和MP11。

4 控制系統(tǒng)硬件組成

順序控制系統(tǒng)由YCS04順序控制器板和相關(guān)的接口板組成。YCS系列的數(shù)據(jù)采集單元作為一個(gè)I/O擴(kuò)展；24V直流輸入輸出板與二進(jìn)制信號(hào)電氣隔離（型號(hào)YCS01和YCS02），并作為與傳感器相聯(lián)系的接口電路；SCI01和SCI02型濾波器板利用繼電器提供一個(gè)直流24V或交流220V輸出的選擇；模擬信號(hào)的采集則是用YCS06和YCS07型模擬板完成；SCI03型濾波器板提供模擬信號(hào)的濾波。

4.1 數(shù)據(jù)輸入板YCS01

輸入板YCS01的數(shù)據(jù)輸入IN-A1...IN-B32被設(shè)計(jì)為5V TTL電平。輸入端被提供一個(gè)RC抑制電路。邏輯輸入數(shù)據(jù)被列于EPLD數(shù)據(jù)單中。輸入可以通過(guò)一個(gè)短時(shí)脈沖波形干擾（glitch）采集電路讀出來(lái)（就像在控制器中一樣）：在某時(shí)刻出現(xiàn)一個(gè)0，并在鎖存器中已經(jīng)存儲(chǔ)了該0，當(dāng)數(shù)據(jù)被讀出時(shí)，存儲(chǔ)器就可以再次通過(guò)P-FF-RESET被清零。

4.2 數(shù)據(jù)輸出板YCS02

前面板的LED用于提供錯(cuò)誤信息。它們是由順序控制器的端口0...7來(lái)控制的。輸出端OUT1...16（端口8，9）是用于輸出的5V信號(hào)，不需要任何保護(hù)鏈路的輸出。OUT 15和16提供有開路的集電器，用于固定5V的上拉電阻。

4.3 數(shù)據(jù)采集板YCS03

數(shù)據(jù)采集單元作為順序控制器的一個(gè)I/O擴(kuò)展，二進(jìn)制I/O線和LED可以軟件讀和寫，控制是順序控制器通過(guò)專用總線（8比特，并聯(lián)）實(shí)現(xiàn)的。所有的輸入信號(hào)通過(guò)兩個(gè)保護(hù)邏輯的EPLD鏈接在一起，保護(hù)邏輯與軟件不相關(guān)，它們的輸出被直接送入順序控制器。

4.4 順序控制器板YCS04

順序控制器板控制和監(jiān)控發(fā)射機(jī)的開啟和故障信息的處理借助于控制器板內(nèi)的軟件，保護(hù)功能與軟件相互獨(dú)立并以并聯(lián)方式動(dòng)作，它們（保護(hù)功能）是依靠硬件鏈接（EPLD），比較器和觸發(fā)器完成的。

控制器模式下的命令輸入是通過(guò)內(nèi)部鍵和顯示執(zhí)行的，其余則是從高層的VEM系統(tǒng)（ECAM）通過(guò)串行ECAM接口（RS422）送來(lái)的。

4.5 模擬信號(hào)板YCS06

發(fā)射機(jī)運(yùn)行狀態(tài)值如電壓、電流值等是由發(fā)射機(jī)的顯示器顯示出來(lái)，因此，所有被測(cè)變量必須經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，即10V為滿刻度。YCS06的作用就是實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換這個(gè)目的，因此它包含一些附加測(cè)量電路。

4.6 模擬信號(hào)板YCS07

YCS07包含反射計(jì)，屏耗監(jiān)視，相位處理（發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧），反射功率瞬態(tài)探測(cè)。

功率測(cè)量信號(hào)來(lái)自安裝在定向耦合器內(nèi)的RF探測(cè)器，相位信號(hào)來(lái)自相位探測(cè)器。功率測(cè)量信號(hào)在YCS07板內(nèi)經(jīng)過(guò)處理使該板具有反射計(jì)，屏耗監(jiān)視，反射功率瞬態(tài)探測(cè)的功能；相位信號(hào)在YCS07板內(nèi)經(jīng)過(guò)處理可以為發(fā)射機(jī)調(diào)諧是否到位提供信息。

4.7 控制器板SCS01

控制器板是一個(gè)通用的處理器板，為了構(gòu)成一個(gè)處理器單元配備有必要的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和專用的主板。

控制器板除處理器外還包含下列主要功能：

1）外部存儲(chǔ)器。（下轉(zhuǎn)第137頁(yè)）

（上接第106頁(yè)）2）串行接口。

3）輸入濾波器用于A/D轉(zhuǎn)換器 處理器的二進(jìn)制I/O功能和地址/數(shù)據(jù)總線是由專用的主板實(shí)現(xiàn)的。Intel公司MCS-96系列的80C196KB型號(hào)的微控制器用做處理器，振蕩器由一個(gè)芯片和一個(gè)外部的12MHz石英晶體組成。

5 總結(jié)

通過(guò)對(duì)Tsw2500型短波發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成分析，對(duì)其控制系統(tǒng)有了一定的認(rèn)識(shí)，對(duì)日常維護(hù)工作有重要的參考作用。由于篇幅有限，未詳細(xì)介紹各個(gè)板卡的具體電路結(jié)構(gòu)原理，今后有機(jī)會(huì)愿與大家共同探討。

[責(zé)任編輯：王楠]