GME1F14调频发射机告警电路设计

2012-09-06张海燕

山西电子技术 2012年6期

张海燕

（山西广播电视局三二八台，山西太原 030001）

北京吉兆电子有限公司生产的10 kW全固态调频发射机，虽属于大功率等级发射机，但配置简洁，由控制单元、激励器、电源、功率放大器四大方块组成。其故障告警各司其职，没有原来的发射机那样专门设置一个控制单元，只由面板上的LED变色指示灯和内部微型蜂鸣器实现，如果值机人员在值班室而不在发射机房，故障告警效能就较弱，不易引起值机员的警觉。基于此，设计了GME1F14调频发射机告警电路，为节目的安全播出提供保障。

1 发射机的原理

GME1F14调频发射机由激励器、功放、滤波器、定向耦合器、电源分配系统、控制系统、制冷系统构成，激励器采用意大利进口的PTX30 CD/S 30W调频立体声激励器。根据用户要求可以采用1个或2个激励器，采用两台激励器时可以构成一主一备形式提高发射机的可靠性。

激励器输出直接驱动发射机的功率放大器。功率放大器由多个最大输出功率700 W的功放模块组成，通过合适的功率分配和功率合成，实现大功率输出。调频10 kW发射机的功率放大器由1个2分配器、2个10分配器、20个功放模块、2个10合成器、1个2合成器组成;每两个功放模块构成一个热插拔功放单元。

滤波器采用低通形式的滤波器，对发射机的高次谐波、杂散发射进行滤波;定向耦合器耦合出正向功率和反向功率送到中央控制单元，进行检波、放大，向激励器送出相应的AGC电压或负载大驻波保护控制信号。

控制系统对整台发射机各部件的工作状态进行采集和监控，对采集的数据进行处理后，根据各部件的工作状态对发射机的工作进行适当调整;同时控制系统接收外界的控制命令控制发射机的工作。

电源分配系统对输入的工作电源经过合理的变换和分配，为发射机的各个部分提供合适的电源。

发射机主要采用强迫风冷形式，整个制冷系统由多个轴流风机构成，在机柜后部的进口风机吹风，在机柜顶部排风;激励器、电源由自带的风机吹风制冷。

2 设计告警器的原因

发射机具有遥测、遥控功能，可以通过PC机进行发射机工作状态的检测和手动设置，具有定时开关机、遥控开关机等功能。虽有配套的远程控制器可供选购，但由于经济条件一时不能购置，为增强故障告警效果，能不能设计一个作用明显，价格低廉的告警器呢?利用发射机上完备的RS232和RS485串行接口完全可以实现这个目标。

3 设计思想

很多因素，如输入的音频信号电平过大，造成锁相环失锁，都会使30W激励器和微处理器发出保护性降功率指令，所以监测PTX30 CD/S激励器或者700W的功率就可以掌握整部发射机的主要工作状态，激励器和控制单元后面板上都有一个RS232 TELMEASURING（遥测）接口，其功能如表1所列。

表1 RS232遥测接口功能

通过手动调节激励器输出功率，测试RS232接口③脚电压，得到功率/电压特性如图1所示，可以看出，功放的输出功率能比较线性地用③脚电压表达出来，只需用此电压作为功率异常的信号，设计一个低于参考电压VK，即声光告警的电路。

图1 10 kW发射机遥测接口③脚电压特性

设定VK为基准电压，低于VK就输出一个高电位，并要有一定的驱动负载的能力，我们自然想到运算放大器构成的比较器（见图2，图3），运算放大器的差动增益很高，可以比较，检测微小的电压差。运放的同相端固定在VK上，当反相端电压低于VK时，运放输出端电压被固定在最高值（接近电源电压）;当反相端电压超过VK时，输出电压被固定在最低值（大约地电位）。

图2 运算放大器的比较特性

图3是告警器的实际电路，激励器和控制单元由ST82T328微处理器来控制，通过缓冲器输出到遥测接口（TELMEASURING），为保护发射机内部电路，要求告警电路的输入阻抗大于15 kΩ，并加1N4148作为隔离二极管。200 kΩ用精密多圈调节电位器。拟在发射机输出功率400 W（对应③脚电压2.4 V）时告警电路动作，考虑到输入隔离二极管和分压电阻的压降，实际加到运放HA17458反相端⑥脚电压要低于2.4 V，故比较基准端HA17458的⑤脚电压宜在VK=1.6～1.7 V范围，可选用低压稳压管BS29A。为简化和优化设计，运放输出直驱固态继电器（SSR）中的低耗（15 mA）发光二极管，选用3 V启动电压，交流220 V/10 A的固态继电器，考虑到几个SSR并联使用后关断电阻不再是无穷大，为减轻SSR的交流负荷，提高SSR的可靠性，增加一级220 V交流的通用继电器RL，控制担任声光告警作用的交流负载，设置两路声光告警终端。