何 雨

（作者單位：湖南省南岳電視調(diào)頻發(fā)射臺(tái)）

Flexiva FAX系列調(diào)頻風(fēng)冷全固態(tài)發(fā)射機(jī)（以下簡稱“FAX系列”）是GatesAir（原Harris）的高性能高功率發(fā)射機(jī)，該系列發(fā)射機(jī)具有極高的功率密度，因此機(jī)器小而緊湊；同時(shí)兼容數(shù)字與模擬同頻廣播，可以4種模式工作：FM、FM+HD Radio/CDR（調(diào)頻+數(shù)字）、HD Radio/CDR（全數(shù)字）、DRM（中短波數(shù)字廣播）[1]。

本文以Flexiva FAX 10 kW機(jī)型為例，嘗試分析該系列的自動(dòng)功率控制（Automatic Power Control，APC）原理與故障原因。

1 FAX系列發(fā)射機(jī)APC簡介

發(fā)射機(jī)APC是整個(gè)發(fā)射系統(tǒng)中的重要一環(huán)。正常狀態(tài)下，APC可以將發(fā)射機(jī)的輸出功率穩(wěn)定在用戶設(shè)定值的±0.25 dB范圍內(nèi)。同時(shí)，在出現(xiàn)故障的情況下，APC可以綜合各路信號(hào)與參數(shù)后啟動(dòng)部分保護(hù)機(jī)制。當(dāng)然，某些故障可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)APC關(guān)閉，發(fā)射機(jī)以不良狀態(tài)運(yùn)行，APC開啟與否可以在前面板STATUS上查看。

Flexiva FAX 10 kW發(fā)射機(jī)的APC模塊位于系統(tǒng)接口板中（10 kW型的系統(tǒng)接口板位于電源倉旁,大于10 kW的發(fā)射機(jī)APC模塊位于多單元接口板上），系統(tǒng)接口板的外觀如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)接口板

實(shí)際維護(hù)工作中，可以將此模塊抽出。下面將結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)具體分析Flexiva FAX 10 kW的APC原理，結(jié)論也可推及Flexiva FAX系列其他型號(hào)的發(fā)射機(jī)。

2 Flexiva FAX 10 kW發(fā)射機(jī)APC基本原理

FAX系列APC原理框圖如圖2所示。

圖2 FAX系列APC原理框圖

從框圖中可看出，APC在發(fā)射機(jī)中受到多種信號(hào)控制，包括功率控制參考信號(hào)、正向功率、反射功率/駐波比、正向功率限制信號(hào)及射頻靜音信號(hào)等，APC綜合它們后會(huì)將一個(gè)APC OUT信號(hào)傳送給激勵(lì)器或者中級(jí)功率放大模塊（Intermediate Power Amplifier，IPA）。

FAX系列發(fā)射機(jī)有兩種APC模式，DRIVE模式（APC信號(hào)送入激勵(lì)器）和IPA模式（APC信號(hào)送入IPA），一般情況下，可由用戶自主選擇具體模式，并且可在前面板液晶屏查看當(dāng)前所選模式[2]：STATUS＞SYSTEM＞APC MODE（見表1）。但是，如果安裝的激勵(lì)器不是GatesAir激勵(lì)器，且該激勵(lì)器不帶外部APC輸入接口，則無法選擇DRIVE模式[3]。

表1 發(fā)射機(jī)部分操作與設(shè)置

2.1 功率控制參考信號(hào)

控制顯示板（位于發(fā)射機(jī)前門背面）的微處理模塊產(chǎn)生一個(gè)功率控制信號(hào)，該信號(hào)傳輸至APC電路中作為APC控制功率的參考電平，叫作功率控制參考信號(hào)。正常情況下，它是控制發(fā)射機(jī)功率輸出的主要因素，在圖中標(biāo)注為PWR_CTRL_REF。10 kW機(jī)型的參考信號(hào)電平范圍為0～4 VDC，對(duì)應(yīng)發(fā)射機(jī)整機(jī)功率范圍0～11 kW。在進(jìn)行出廠功率校準(zhǔn)時(shí)，測定整機(jī)輸出功率為10 kW時(shí)，應(yīng)將該信號(hào)電平設(shè)定為3.5 VDC。

系統(tǒng)接口板在以標(biāo)準(zhǔn)模式運(yùn)行時(shí)，用戶可以通過控制顯示前面板的RAISE/LOWER按鍵來改變PWR_CTRL_REF的大小，以控制輸出功率的大小，用戶不進(jìn)行任何改動(dòng)和操作時(shí)，該信號(hào)電平值會(huì)保持不變[4]。正常情況下，PWR_CTRL_REF的值和APC REF相等，APC REF和APC OUT可以通過前面板液晶屏查看，具體方法見表1。

2.2 備份控制基準(zhǔn)信號(hào)與備份控制模式

FAX系列發(fā)射機(jī)的系統(tǒng)接口板可應(yīng)用在兩種控制模式下：標(biāo)準(zhǔn)模式（Normal）和備份控制模式（Backup Control）。通過液晶面板STATUS＞SYSTEM＞CONTROL MODE可以查看處于哪種模式和如果處于BACKUP模式，系統(tǒng)接口板的BACKUP MODE指示燈會(huì)亮黃色以警示用戶[5]。

BACKUP備份控制模式下，控制顯示板上的微處理器模塊與系統(tǒng)接口板上硬件控制系統(tǒng)斷開，一些自動(dòng)化的工作模式將無法使用，但不會(huì)中斷發(fā)射機(jī)的基本運(yùn)行，因?yàn)楸ＷC發(fā)射機(jī)工作所需的額外硬件位于系統(tǒng)接口板上。

對(duì)于APC來說，在標(biāo)準(zhǔn)模式下，由微處理模塊產(chǎn)生參考信號(hào)以控制發(fā)射機(jī)輸出功率。但一旦進(jìn)入BACKUP模式，微處理模塊與系統(tǒng)接口板硬件控制系統(tǒng)斷開，APC就失去了參考信號(hào)，這個(gè)時(shí)候系統(tǒng)接口板上的備份控制基準(zhǔn)電位器產(chǎn)生的備份控制基準(zhǔn)信號(hào)就變?yōu)锳PC的參考信號(hào)，備份控制基準(zhǔn)信號(hào)在圖中標(biāo)注為 Backup Control Ref。

備份控制基準(zhǔn)信號(hào)預(yù)設(shè)值為3.5 VDC，與PWR_CTRL_REF一樣，對(duì)應(yīng)10 kW的輸出功率，所以控制模式因手動(dòng)或者因故障自動(dòng)從標(biāo)準(zhǔn)模式切換到備份控制模式后，發(fā)射機(jī)輸出功率默認(rèn)變?yōu)?0 kW。若需要改變備份控制基準(zhǔn)信號(hào)的電平值時(shí)，工作人員可以通過系統(tǒng)接口板面板上的PWR SET電位器來調(diào)整，進(jìn)而改變備份控制模式下的輸出功率。

備份控制模式下，前面板的RAISE/LOWER按鍵對(duì)功率調(diào)整來說已經(jīng)失效，它無法改變APC REF和APC OUT的值，更無法改變整機(jī)輸出功率，原因如下：

FAX系列（自帶激勵(lì)器）的功率驅(qū)動(dòng)模式是“控制顯示板微處理模塊產(chǎn)生參考信號(hào)→系統(tǒng)接口板綜合參考信號(hào)及其他信號(hào)→產(chǎn)生APC OUT信號(hào)→激勵(lì)器/IPA射頻功率升降→發(fā)射機(jī)整機(jī)輸出升降”這樣一個(gè)流程，RAISE/LOWER健只能改變微處理器產(chǎn)生的參考信號(hào)的大小，而不能直接改變激勵(lì)器或者IPA的射頻大小，更不能直接改變輸出功率大小。一旦控制模式變?yōu)閭浞菘刂颇Ｊ?，備份基?zhǔn)信號(hào)會(huì)變?yōu)閰⒖夹盘?hào)，它不受微處理器的影響，所以前面板功率升降無法改變輸出功率。

雖然RAISE/LOWER無法調(diào)整功率，但它仍然可以改變微處理模塊產(chǎn)生的參考信號(hào)PWR_CTRL_REF的大小。當(dāng)發(fā)射機(jī)由備份控制模式重新變?yōu)檎ＤＪ綍r(shí)，微處理模塊重新與APC模塊連接，PWR_CTRL_REF進(jìn)入APC電路，并取代備份基準(zhǔn)信號(hào)成為APC參考信號(hào)，其值恢復(fù)為PWR_CTRL_REF調(diào)整后的大小，RAISE/LOWER鍵也重新恢復(fù)功率升降的功能。

2.3 其他控制影響信號(hào)

APC模塊除了處理功率控制參考信號(hào)與備份控制基準(zhǔn)信號(hào)兩個(gè)直接影響輸出功率，還受到其他多路信號(hào)的控制。

2.3.1 正向功率采樣信號(hào)（FWD Sample）

發(fā)射機(jī)在正常狀態(tài)且無用戶改變?cè)O(shè)置與操作時(shí)，APC電壓隨正向功率的相反方向變化。例如，正向功率非人為增大時(shí)，正向功率采樣信號(hào)增加，APC電壓降低，從而降低激勵(lì)器的功率，直至發(fā)射機(jī)功率降低至設(shè)定值，手動(dòng)操作升降功率不能套用該規(guī)律。APC之所以能將輸出功率穩(wěn)定在用戶通過RAISE或者LOWER所設(shè)定的功率的±0.25 dB范圍內(nèi)，正向功率采樣信號(hào)起了非常大的作用。

2.3.2 正向功率限制信號(hào)（Forward Limit）

正向功率限制信號(hào)被直接送入一個(gè)比較器的反向輸入端，與門限信號(hào)Vref相比，當(dāng)正向功率超過標(biāo)稱輸出功率的110%（11 kW）時(shí)，二極管導(dǎo)通，APC送入激勵(lì)器/IPA的電壓將降低，以限制發(fā)射機(jī)提升功率。

2.3.3 駐波比/反射回退信號(hào)（VSWR Foldback）

VSWR在系統(tǒng)接口板上有兩個(gè)門限值，功率回退門限和故障門限。

功率回退門限值在10 kW型上的預(yù)設(shè)值和備份控制模式下的預(yù)設(shè)值均為1.3，即駐波比大于1.3時(shí)，將降低發(fā)射功率，該值可以在WEB端的GUI界面上調(diào)整設(shè)置，范圍為1.3～1.5。

故障門限值為1.5，如果駐波比超過1.5，復(fù)位鎖將發(fā)送一個(gè)系統(tǒng)故障OFF指令至微處理器，同時(shí)給APC發(fā)送射頻靜音命令?？刂破鲗⑦M(jìn)行3次讓發(fā)射機(jī)回到正常功率播出的嘗試。在3次嘗試后，如果發(fā)射機(jī)依然不能自啟，則需要用戶進(jìn)行干預(yù)，以恢復(fù)播出。

2.3.4 射頻靜音（也稱作MUTE）

射頻靜音并非播出的節(jié)目靜音，而是指無輸出功率。導(dǎo)致射頻靜音的原因有很多，包括TX OFF指令、遠(yuǎn)程遙控、故障產(chǎn)生等。MUTE信號(hào)也能影響APC。

3 結(jié)語

FAX系列發(fā)射機(jī)的APC機(jī)制能綜合發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率、反射功率、部分故障等信息實(shí)時(shí)穩(wěn)定功率輸出，以APC為核心的“控制顯示板→系統(tǒng)接口板→APC→激勵(lì)器/IPA→功率輸出”的功率驅(qū)動(dòng)模式能很好實(shí)現(xiàn)功率控制自動(dòng)化，具有較高的先進(jìn)性。而且，熟悉整個(gè)APC結(jié)構(gòu)可以讓用戶維護(hù)時(shí)快速地定位問題所在，如發(fā)射機(jī)出現(xiàn)輸出功率不穩(wěn)定的情況時(shí)，可以檢查系統(tǒng)接口板是否存在故障。