哈里斯Flexiva FAX调频发射机原理及维护

哈里斯FlexivaFAX调频发射机原理及维护周锟【摘要】FlexivaFAX调频发射机是哈里斯公司的新型产品作为国内首批使用单位，本文对组成部分及其原理和日常维护做了简要介绍.【期刊名称】《山西电子技术》【年(卷)，期】2015(000)003【总页数】3页(P70-72)【关键词】调频发射机;功放模块;开关电源;控制器【作者】周锟【作者单位】山西省广播电视局228台仙西太原030001【正文语种】中文【中图分类】TN9352013年11月我台安装了5部哈里斯FlexivaFAX系列10kW调频发射机，运行一年多来，该型发射机工作稳定、效率高、音质出色、用户收听满意度高。其采用了新型数字激励器和开关电源以及功率放大技术，在整个调频发射机领域中处于领先地位。本文对发射机的几大组成部分:功放模块、开关电源、控制和显示面板、系统控制接口板做了叙述，并对工作原理进行了剖析，希望对FAX发射机的用户和维护工作者有所帮助。1系统原理10kW射频方框图(10kWRFBlockDiagramDescription)和大多数发射机一样，音频信号在激励器经过数字处理和调制进入中功放模块(也叫IPA)，然后分配到各功放模块进行功率放大，最后经合成器合成输出。图1FAX10kW方框图图1显示了射频方框图，射频从激励输出后进入到激励器继电器，在双激励器系统中，当激励器的射频功率低于设定值时，系统控制自动切换到备用激励器，继电器位于系统接口控制模块中。激励器输出的功率不足以推动功放模块工作，所以需要中功放(IPA)的再次放大，然后分配到各功放模块(PA)。激励器和IPA中间有个切换控制板，具有3dB的隔离度，当检测器到IPA输出值低于0.5V时，IPA负责选择内部另一个功放管工作。IPA的切换时有两个继电器电路，一个位于IPA的输入，另一个位于IPA的输出，是前后串联方式，当切换时发射机会进入短暂的保护状态，类似于〃缓冲”而不会损害内部电路。整个发射机有7个PA和1个IPA，它们结构完全相同，出现故障后可以互换，但在使用上有两点区别:一个是IPAR有一个场效应管工作，另一个处于备份状态。第二个是对于使用没有外部自动功率控制(APC)输入的激励器而言IPA可以接受APC的控制。参看图1,IPA射频开关板的输出进入一个两路威金逊分配器，二分配的输出进入到两个7路威金逊分配器，这样IPA的输出被平均分成14等份，然后分别进入7个模块中的14个场效应管。每个场效应管的输出又进入到一个14路威金逊合成器，合成器装有低通滤波器可以去除来自放大器的有害成分。威金逊分配器可以提供更好的隔离度，零度相位提升以及更低的插入损耗，相位对于20kW以上发射机是十分重要的。功放模块(PAModule)功放模块由2对封装在一起的射频功率放大管组成，分别用“A”和“B”表示，功放内有控制电路提供简单的控制如:模块的开/关，设置模块的工作模式，以及故障检测和报告。功放电路板安装在一块实心铜板上，散热铜板外有铝合金散热片，铜铝之间有一层薄薄的导热硅脂。功放模块在插槽中是倒置的，这样安装电路板不容易积聚灰尘。射频信号在特殊设计的横向扩散金属氧化物半导体场效应管(LDMOS)被放大，该效应管根据工作模式有14-22dB的增益。推动功率通过J1接口进入模块，射频首先通过一个过激励检测定向耦合器，然后到达Q1匹配网络。场效管工作在推挽方式，产生大约800W的调频功率，再进入一个50Q的负载，经过50Q网络变换和反射功率耦合器实现低阻输出。为了安全地热插拔，输出和输入以及直流供电金手指具有不同的长度，输出金手指最长，模块插入时可以保证负载首先被接触，取出模块时最后断开，长度居中的是供电金手指，输入金手指最短，插入时最后被接触，取出时最先被断开。电源系统(PowerSupplySystem)电源系统由7个开关电源模块和电源接口板组成，提供以下几种功能：•为功放模块提供直流电源•为IPA和风机提供总线电源•监测交流欠压•监测新风量和排出风量温度•提供系统复位所需的+5V电压交流电输入线连接到发射机配电板，通过配电板进入到每个开关电源模块，配电板位于发射机后门中部的金属小仓内。开关电源使用单向电，工作电压从190到300V，频率50或60Hz。交流电在配电板上可以有三种接法;单相、三相三角形、三相星形。交流电监测电路监测到电压低于190V时报告一个故障，但不会产生下一步的动作，发射机仍然运行。失去一相或两相电时，发射机大幅降低功率后仍可运行。10kW发射机有7个开关电源模块，A相给开关电源1、2、3供电，B相给开关电源4、5供电，C相给开关电源6、7供电。控制功放开/关的信号来自系统接口板，在电源接口板上命名为PS_ON，进入到每个开关电源，并控制直流输出的开或关，开关电源电压输出范围从+44V到+52V。每个功放模块都有一个专用的开关电源，如果电源模块故障，对应的功放模块将被关闭，此设计允许多个电源模块失效，发射机降低功率后仍能运行。IPA的供电来自一个二极管控制分享电路，由7个开关电源共同分担，多个电源故障IPA也能继续工作，IPA在电路板上有个在线保险F10(15A)。控制和显示面板(FrontPanelControl/DisplayBoard)控制盒显示面板提供下列功能：•微处理器单元界面•前面板用户界面•以太网接口•硬件控制备份模式.正常模式下普通APC参考•存储设置控制和显示单元包括控制和显示电路板以及微处理单元。控制和显示板有简单的硬件控制电路，有基本的功能如发射机开/关，远程控制，IPA切换等。微处理器单元提供关键控制功能，如WEB界面，也提供用户LCD界面和前面板状态按钮。FAX发射机有三种控制模式:正常模式，基本硬件控制模式，生命支持模式。正常模式:发射机具有全部功能。基本硬件控制模式:此模式下，微处理器假设失效或故障。生命支持模式:此模式下整个控制和显示板不再运行，发射机通过系统接口板的生命支持硬件运行。与硬件控制模式相比，失去的主要功能有，前面板遥控和功率升降，但发射机开/关仍然有效。发射机的设置也保存在这个电路板中，这些设置包括用户设置、双激励器、频率、激励器型号、校准等，配置文件可以下载到计算机中，更换控显板也可以上传替换。发射机初次安装、改变设置或校准完成后，备份配置文件是个不错方法。系统接口控制板(SystemInterfaceControlBoard)10kW发射机的系统接口板位于开关电源的右侧，该电路板有以下几种功能：•生命支持模式中的硬件控制•激励器接口和激励器射频切换自动功率控制(APC)电路•通过光耦合器的并行I/O远程控制•入射和反射功率的检测和取样•驻波比保护和功率限制•系统状态LED灯激励器接口可以设置使用任意型号激励器，使用非哈里斯激励器必须正确设置拨码开关。使用双激励器时，射频切换也在该电路板完成，为了到达自动切换的目的，激励器射频功率电压受到监控，小于设定值时，激励器自动切换。发射机有外部和设备两个闭锁可以使用，外部闭锁必须接地否则发射机不工作，如果外部闭锁开路，运行中的发射机被关闭，需要开机命令才能恢复。设备闭锁接地后将关闭发射机，按下高开按钮发射机才能正常工作。驻波比达到两个临界值:功率返送(foldback)和故障后可以触发保护，功率返送值可由用户在图形界面(GUI)设置保护点，范围从1.3到1.5:1。故障值是当驻波比超出1.5:1时，可调锁存器给微处理发出一个系统故障关机命令，微处理器将关闭发射机然后再试图恢复发射机到开机状态，如果故障还存在，则执行三次这样的流程。三次故障流程只在正常模式中有效。2维护控制器面板上有7个故障指示灯，绿色表示工作正常，变成红色或者橙色说明故障或告警，下面给出对照表及解决方法。表1故障指示灯对照表及解决方法通过一年多的使用我们总结了以下几条维护经验:保持机房环境温度在25度上下，过高和过低的温度都可能引起发射机故障;每周清洗更换滤网可减少发射机的内部灰尘;全台的供电系统切换时最好关闭发射机或降低输出功率，因为恢复供电的瞬间大电流对发射机的冲击损害非常大。3结束语Flexiva系