全固化1kw中波发射机使用及维修.docx
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全固化1kw中波发射机使用及维修
全固态PDM1KW-Ⅲ中波广播发射机
原理、使用及维修
无线局第九批技术巡检组
1、序言
2、技术指标
3、工作原理
3.1整机原理图
3.2激励器
3.3激励前级放大器
3.4激励驱动放大器
3.5音频处理器
3.6调制器
3.7功率放大器
3.8450W功放单元
3.9输出匹配网络
3.10电源及控制回路
3.11接口板及保护电路
3.12微机控制器
3.13场地要求
3.14操作说明
3.15全固化1KW-Ⅲ型机控制电路简介
3.16全固化1KWⅢ型方框图
4.检修与维护及常见故障分析
5.故障检查与分析的一般方法
6.原理图附录
7.常用集成电路的功能说明附录
1.序言
当前，我国各级广播电台在用的发射机，基本上是老一代落后的电子管发射机，极少数全固化发射机均是从国外进口的。
正泰公司生产的全固化发射机是引进美国BE公司最新技术，经过消化吸收，结合我国具体国情，独立研制开发，具有自主知识产权，属高新技术产品，属于替代产品和更新换代产品，它与电子管发射机比较，具有技术指标高，工作稳定、可靠，效率高，节约能源，维护费用低，且可以实现自动化运行等诸多优点。
是目前全国各广播电台首选产品和正在运行电子管发射机的替代产品。
正泰公司1KW全固化中波广播发射机在研制过程中综合消化和吸收国外先进技术，适合中国国情，配备微机控制系统，可自动检测设备工作状态，适应环境自动化调整设备输出功率，放大器工作电流，保证设备处于安全运行，尤其适应高山艰苦无人执机状态，并可通过电话拔号系统访问设备工作记录，对管理部门提供极大方便。
该机的主要特点有：
采用多重保护系统；采用微机控制，实现可预置每日多次不定时自动开关机，并按程序执行等诸多功能；由于采用MOS-FET器件，工作于开关状态，效率高；由于采用全固化技术，失真、噪音等指标远于电子管发射机；维护费用低，因全固化器件在无意外条件下，不用定期更换，因此从维护角度考虑，不仅减少了更换器件维护工作量，而且不必备有大量的低寿命器件和采购费用；采用先进的防雷措施；操作方便，运行安全；微机本身有不间断运行10年的时钟系统，在无意外条件下，运行程序不丢失；低噪声，长时间工作不会由于噪音引起疲劳。
以上概要阐述本机的一些特点，对机器及各部分功能的详细说明见相关章节。
2、技术指标
（1）输出功率
额定值：
1KW（可达1.3KW）
（2）RF负载阻抗
50Ω、75Ω、230Ω不平衡。
（3）RF频率范围
531KHz∽1602KHz
（4）频率稳定度
±1Hz/天或1PPm
（5）音频频率响应
30Hz∽10KHz±1dB
（6）音频频率失真
50Hz∽8KHz在90%调制时优于1.5%
（7）信噪比
优于60dB（音频1KHz测试）
（8）调制能力
125%正峰调制（音频1KHz测试）
（9）载波跌落
优于1.5%（1KW，100调制）
（10）RF谐波
相对于载频优于-75dB
（11）残波幅射
相对于载频优于-75dB
（12）音频输入
600Ω平衡（0dB~12dB可调，额定值+10dB）
（13）供电要求
A、交流380V，50Hz，三相五线制，3KVA
B、电源波动±5%（电压，频率）以内保指标
±10%（电压，频率）以内机器正常工作。
（14）总效率
72%（典型值）
（15）使用环境
A、温度：
-10~50℃（海拔高度每上升500米下降3℃）
B、相对湿度：
0~95℃
C、海拔高度：
0~4000米
（16）遥控检测
A、发射机自动开/关机
B、发射功率电平
C、反射功率电平
D、RF驱动故障报警
E、PA盒故障报警
F、驻波比大故障报警
G、主整电源电压和各种直流电压
（17）机箱尺寸
长×宽×高）190cm×56cm×70cm
3、工作原理
3.1整机方框图
全固态1KW中波广播发射机采用PDM调制方式。
设备由激励器、激励前级，激励驱动，调制器、RF功率放大单元、槽路匹配箱、继电器控制板，功率控制，功率调幅告警，微机接口板、微机控制器、电源整流器等组成。
微机控制器根据用户需要配备。
激励器采用先进的频率合成技术，频率范围覆盖整个中波段，通过拨盘开关预置得到所需频率。
功放单元由3个450W功率放大单元合成组成1KW放大器，最大输出功率可达1.3KW。
发射机可在载波功率1.2KW正峰节目调制125%下连续工作。
天线阻抗可配50Ω，75Ω和230Ω不平衡传输线。
发射机结构合理，维修方便，功放单元、激励器、激励前级，激励驱动，调制器、微机控制器均是独立小盒，可单独抽出维修。
检测保护功能齐全，具有所有电源电压、发射功率、反射功率、射频驱动、射频电流的检测及保护电路。
当发射机发生故障时检测电路及时检测到故障部位，由指示灯显示，当发射机功率不足或调幅连续过低时则实施报警。
微机控制器可设置1个月内的自动开关机，一天最多可设3次开关机，可实时检测发射机的工作状态，如入射功率、反射功率、调幅度、主电源电压，电流等，并把一个月的检测结果儲存起来，通过面板上的按键随时查阅所存数据，，上级主管部门可通过网络随时检查管辖范围内的下属部门机器的运行情况。
3.2激励器
激励器原理:
激励器原理请看ZT05007DL.激励器原理框图如下:
激励器采用了先进的频率合成技术，锁相速度快，频率稳定可靠，覆盖整个中波波段531KHz~1602KHz，激励器原理图见ZT05007DL。
振荡器分三个波段，由6位拨码开关P2控制，当1、2位接通、其余断开时为Ⅰ波段，压控振荡器（VCO）输出频率为5.12MHz~8.00MHz；、当3、4位接通、其余断开时为Ⅱ波段，压控振荡器（VCO）输出频率为8.00MHz~12.00MHz；当5、6位接通、其余断开时为Ⅲ波段，压控振荡器（VCO）输出频率为12.00MHz~17.00MHz。
拨码开关在“ON”位置时为接通。
P2-Ⅰ波段：
激励器输出频率520KHz~800KHz；
P2-Ⅱ波段：
激励器输出频率800KHz~1200KHz；
P2-Ⅲ波段：
激励器输出频率1200KHz~1700KHz。
压控振荡器的频率范围选定后，使用12位拨码开关P1预置所需要的工作频率。
P1开关（ON位置）为“0”，（OFF位置）为“1”，要把频率的有效数字（以KHz为单位）变成二进制码，然后在十二位拨码开关上拨码。
拨码开关的位序是从左到右，而二进制数码是从右往左看，即低位在右，这一点要注意。
例如，要选900KHz，要把六位拨码开关P2的第3，4位接通。
900的二进制码为001110000100，十二位拨码开关位置如下：
拨码开关位号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
900位置
0
0
1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
P1的开关位置与工作频率（Fc）之间的关系见附表1。
。
预置载频Fc的频率间隔为1KHz。
本机频率源采用高精度的晶体温补振荡器，频率稳定度达到5×10-7Fc/天。
附表1
Fc（K）
二进制码
P1位置
Fc（Kc）
二进制码
P1位置
531
001000010011
110010000100
918
001110010110
011010011100
540
001000011100
001110000100
927
001110011111
111110011100
549
001000100101
101001000100
936
001110101000
000101011100
558
001000101110
011101000100
945
001110110001
100011011100
567
001000110111
111011000100
954
001110111010
010*********
576
001001000000
000000100100
963
001111000011
110000111100
585
001001001001
100100100100
972
001111001100
001100111100
594
001001010010
010*********
981
001111010101
101010111100
603
001001011011
110110100100
990
001111011110
011110111100
612
001001100100
001001100100
999
001111100111
111001111100
621
001001101101
101101100100
1008
001111110000
000011111100
630
001001110110
011011100100
1017
001111111001
100111111100
639
001001111111
111111100100
1026
010*********
010*********
648
001010001000
000100010100
1035
010*********
110100000010
657
001010010001
100010010100
1044
010*********
001010000010
666
001010011010
010*********
1053
010*********
101110000010
675
001010100011
110001010100
1062
010*********
011001000010
684
001010101100
001101010100
1071
010*********
111101000010
693
001010110101
101011010100
1080
010*********
000111000010
702
001010111110
011111010100
1089
010*********
100000100010
711
001011000111
111000110100
1098
010*********
010*********
720
001011010000
000010110100
1107
010*********
110010100010
729
001011011001
100110110100
1116
010*********
001110100010
738
001011100010
010*********
1125
010*********
101001100010
747
001011101011
110101110100
1134
010*********
011101100010
756
001011110100
001011110100
1143
010*********
111011100010
765
001011111101
101111110100
1152
010*********
000000010010
774
001100000110
011000001100
1161
010*********
100100010010
783
001100001111
111100001100
1170
010*********
010*********
792
001100011000
000110001100
1179
010*********
110110010010
801
001100100001
100001001100
1188
010*********
001001010010
810
001100101010
010*********
1197
010*********
101101010010
819
001100110011
110011001100
1206
010*********
011011010010
828
001100111100
001111001100
1215
010*********
111111010010
837
001101000101
101000101100
1224
010*********
000100110010
846
001101001110
011100101100
1233
010*********
100010110010
855
001101010111
111010101100
1242
010*********
010*********
864
001101100000
000001101100
1251
010*********
110001110010
873
001101101001
100101101100
1260
010*********
001101110010
882
001101110010
010*********
1269
010*********
101011110010
891
001101111011
110111101100
1278
010*********
011111110010
900
001110000100
001000011100
1287
010*********
111000001010
909
001110001101
101100011100
1296
010*********
000010001010
Fc（k）
二进制码
P1位置
Fc（Kc）
二进制码
P1位置
1305
010*********
100110001010
1458
010*********
010*********
1314
010*********
010*********
1467
010*********
110111011010
1323
010*********
110101001010
1476
010*********
001000111010
1332
010*********
001011001010
1485
010*********
101100111010
1341
010*********
101111001010
1494
010*********
011010111010
1350
010*********
011000101010
1503
010*********
111110111010
1359
010*********
111100101010
1512
010*********
000101111010
1368
010*********
000110101010
1521
010*********
100011111010
1377
010*********
100001101010
1530
010*********
010*********
1386
010*********
010*********
1539
011000000011
110000000110
1395
010*********
110011101010
1548
011000001100
001100000110
1404
010*********
001111101010
1557
011000010101
101010000110
1413
010*********
101000011010
1566
011000011110
011110000110
1422
010*********
011100011010
1575
011000100111
111001000110
1431
010*********
111010011010
1584
011000110000
000011000110
1440
010*********
000001011010
1593
011000111001
100111000110
1449
010*********
100101011010
1602
011001000010
010*********
锁相电路由并行输入PLL频率合成器MC145151（N1），压控振荡器VCOI，II，III和低通滤器LPF组成。
标准频率振荡器（Y1）输出5.12MHz的方波，输出为VPP=5V，经MC145151内部R计数器512次分频后送到鉴相器。
Fn的频率为：
5.12MHz÷512=10KHz。
R计数器的分频次数由RA0、RA1、RA2（N1的5,6,7脚）决定。
512分频RA0、RA1、RA2的状态为110。
压控振荡器VCO输出频率为:
F1.=10Fout
Fout是激励器的实际输出频率。
F1.由N1的1脚输入，经N1内部14位÷N计数器分频后送到鉴相器的另一个输入端，其频率为Fnˊ=10KHZ，N分频器的分频次数由P1决定，根据Fout频率来决定所预置分频数。
预置频率计算方法如下：
N分频数=F1÷10KHz=10×Fout÷10KHz=Fout×10-3
P1的状态为2进制数，P1的N位代表2N分频。
下面以531KHZ为例说明如下：
Fout=531KHz，所以N=Fout×10-3=531次
N的位置29+24+21+20=512+16+2+1=531
当锁相电路锁住频率时，鉴相器输入的两个频率Fn和Fnˊ频率完全相同，并且相位差固定不变，鉴相器A和鉴相器B输出一个相应的鉴相电压波形。
鉴相器A为单端输出，其输出为5V脉冲波。
鉴相器B为差动放大双端输出，其输出也是5V脉冲波。
鉴相电路A和B的输出可以任选一种。
本机选用鉴相器B，鉴相电压输出由N1的9脚和8脚的差分电压得到。
鉴相电压经N2差动放大后，变成单端输出的脉冲波信号。
此电压要经由L10，C8，C13组成的低通滤波器LPF后，变成稳定的直流电压（即VCO的压控电压）。
压控电压变化范围为1~15V。
压控电压越高，压控振荡器输出频率越高，反之则相反。
3.3激励前级放大器
激励前级原理请看ZT04008DL。
原理方框图如下
从激励器来的方波12V高频信号经过R1、C2、C6、W1和U1D构成占空比调整电路。
R1、C2是积分电路，把方波的前后沿改变，调W1来改变输入方波前后沿的斜率，得到U1D的输出方波占空比的调整。
U1A和R2，D1，K1组成RF信号封锁电路，当K1断开时，U1A-1脚为高电平。
U1A打开，U1A-2脚的RF信号通过，U1A-3脚有信号输出。
当K1合上时，U1A-1脚变为“0”电平，U1A关断输出，U1A-3脚变为“1”电平。
前级放大器采用的是CMOS集成电路，电源电压范围为3——18V，一般采用12V或15V。
我们采用稳压的+15V电压。
Q1和Q2组成推挽放大电路，是电流放大，提高负载能力。
Q1为MOS-FET，P型沟道场效应管，Q2为MOS-FET，N型沟道场效应管，在脉冲的正半周Q2导通，Q1截止，负半周Q1导通，Q2截止。
其输出为方波，因为Q1和Q2的输入电容，输出电容的影响，当输入端栅极电压波形占空比为1：
1时，输出不一定是1：
1的方波。
为得到占空比为1：
1的输出波形，在输入端有占空比调整电路。
4050是同相驱动门。
几个门并联使用提高负载驱动能力。
3.4激励驱动放大器
激励前级放大器原理请见ZT01018DL。
原理方框图如下
激励前级来的RF信号送到T1变压器的初级，T1的两组次级分别送到场效应管G1和G2的栅极。
T1是1：
1的高频变压器，T1两组次级上得到的电压正好幅度相等，相位相反（差180°），因此G1，G2轮流导通。
R1，C1和R3，C2高频提升网络，改变方波的前后沿。
IRF140的栅极与源极（GS）间电压不能超过20V。
G1，G2组成推挽放大电路，供电电压为-72，经L1，C3，C4滤波后供给。
推挽电路中的G1，G2是轮流导通，信号的正半周G1导通，负半周G2导通。
在推挽电路的输出端得到占空比为1：
1的方波，幅度为-72V。
L和C5组成基波串联谐振回路，滤除高次谐波成分。
C5，L的计算方法如下。
ω2=1/LC
在f=531KHZ时为例计算L值如下：
先设C5=5×6800P=28000P
因为ω2=1/LC
所以L=1/ω2C=1/（2π×0.531×106）2×28000×10-12=3.2（μH）
C8、C5、CR1、CR2、C7组成分压检波电路，谐振回路的RF基波信号幅度为80Vpp左右，经C8、C6分压得到50V左右电压经全波整流后得到直流电压，此电压送到功率控制板的激励驱动故障检测电路中。
当RF输出发生故障时，串联谐振的输出为0或者幅度减小。
此时，相应地检波后的直流电压变小，故障电路检测到故障信号时马上封锁功控电压。
3.5音频处理器
音频处理器原理请见ZT01003-1DL。
音频处理器方框图如下
音频输入信号阻抗为600Ω平衡输入。
音频信号首先经过L1，C1，L2，C2组成的低通滤波器，滤除无用的高频杂波信号后送到U1差动放大器。
U1把平衡的音频信号变成单端输出信号，并且加以放大。
U1的输出信号经W1电位器调节后送到音频压缩器NE570的5脚。
音频处理部分由音频压缩器，窗口比较器和线性检波器组成。
音频压缩器由U3（NE570）和外围元件组成。
NE570是由可变增益单元和放大单元组成压缩器，并具有失真调节端，调节W2使失真达到最佳状态。
音频压缩前后NE570的管脚电压如下表：
NE570
1（16）
3（14）
4
7（10）
8（9）
压缩前电压（V）
0
1.8
0
7.5
2
压缩后电压（V）
1.2
1.8
0
7.5
2
窗口比较器由U4（LM319）和外围元件组成，窗口输入信号上限电平为2.8VDC,下限电平为1.3VDC，当输入的音频信号在窗口之内时，音频处于不压缩状态，窗口比较器输出高电平，当输入的音频信号超出窗口之外时，音频处于压缩状态，比较器输出低电平。
线性检波器由CR1、CR2、Q1、Q2、U5及外围元件组成。
起限前比较器输出始终是一个高电平，开始起限时比较器输出负脉冲，
此脉冲经检波器检波，又经阻容滤波电路滤波后变成直流，又U5放大器放大后送到NE570的1脚控制压缩器的增益。
U1的1脚电压越高音频压缩越大。
U6及周围电路和M1组成压缩电平指示，调节W3，W4来校准M1的准确刻度。
输入的音频信号高于0dB时受到压缩，压缩范围为20dB，输入的音频信号大于20dB时输出音
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