新型50KW 腔体式短波广播发射机射频系统工作原理

新疆维吾尔自治区广播电视局六三五台 李英杰

本文简述了新型腔体短波发射机的系统组成，重点讲述了射频系统的工作原理。射频系统主要由频综、固态放大器、推动级放大器、末级放大器等组成。

新型腔体50kW短波无线电发射机是国家广电总局为适应“十二五”规模发展需要，巩固和扩大原有广播电视市场、提高产品质量。2009年研制的第四代短波无线电发射机。短波发射机主要由音频放大链、射频放大链及相关的监测、调谐、供配电、风冷和水冷系统组成。

音频放大链主要由PSM控制模块、PSM电源模块、PSM移相变换器和解调器组成。为了减少高幅调制过程中的音频失真，最终的屏幕栅极电源需要相干。射频放大链主要由频率合成器、固态放大器、驱动级放大器、末级放大器（4CV100000C）、T网络天线阻抗转换器、低通滤波器和匹配的输入输出调谐腔组成。相应的放大管和腔体还设有相应的冷却系统部件、调谐分配机构和监控采样联锁保护电路。

1 频率综合器

BCS-50-1频率合成器能在强干扰电磁环境中工作。光电转换技术在子系统设计中有着广泛的应用。光电转换技术用于模拟量的采集和闭塞空位量的输入输出。考虑到应用场合，各部分之间的距离较长，数据交换内容较大，需要配置的控制量和参数较多。除了需要参与系统锁定保护的必要信号外，还采用总线技术实现各功能单元之间的互联，以减轻系统接线和系统调试的工作量。系统采用以太网、CAN总线、RS485总线和RS232总线。BCS-50-1型频率合成器可提供30MHz、30dBm的激励信号。300全固态宽带短波放大器全固态宽带短波放大器，简称宽带放大器。它通常由单级或两级推挽放大器和传输线变压器组成。宽带放大器的主要功能是对频率合成器输出的高频信号进行放大。该放大器是工作在A（AB）类放大器中的单级推挽放大器。它由高频功率BLF278 MOSFET、高频传输线变压器、带温度补偿的恒流源偏置电路等组成，其中传输线变压器的作用是完成高频信号的级间耦合、高频功率传输、分配与合成、阻抗匹配和平衡变换。

宽放大器的主要技术性能指标为：工作频率范围3.0～26MHz，输出功率300W，输入输出阻抗50Ω，增益变化范围±10dB，采用+24V和+44V直流电源。34CX3000A驱动级管驱动级放大器采用栅极接地电路。管的工作点应设置在ab1电平，即C电平和ab电平之间，功率放大器处于弱线性状态。根据4CX3000A金属陶瓷四极杆的特性曲线，参照推荐的典型工作状态值，采用工程设计中常用的图解法和多参数优化设计法确定驱动级放大器的工作状态（计算值），计算过程使用Excel数学计算表进行计算。

阳极并联网络主要包括C1和L1。此外，C3、C2和部分导联电感也参与通道调谐。当改变频率时，线圈电感和真空电容器是同轴调谐的。更改C1和L1既是粗调又是微调。44CW100000C末级电子管新型50kW腔式短波广播发射机采用传统的阴影线，放大器增益高，对前级激励功率要求低，电子管输入阻抗高。高端电平是发射机中最大的机柜，由发射四极杆、双π板槽、驱动装置等辅助电路组成。其主要功能是：一是将驱动级输出的1kW左右的高频信号放大到50kW以上；二是实现屏幕调幅，即利用音频调制器传来的高频信号对高端管的屏幕电压进行调制，实现载波信号的调幅；三是滤除谐波和杂波；四是完成输出阻抗匹配，以实现最大功率输出。

高端管采用FD003Z（或4CV100000C）蒸发式金属陶瓷四极发射极，工作在C型弱过压放大状态，可获得更高的输出功率和效率。高压终端晶体管的典型工作条件为：直流屏电压9.5kV，屏电流6～6.5A，屏栅压+650V，固定偏置电压-300V，栅励磁电压800V左右，末级灯丝高电压10V交流（300A），由3kVA交流稳压电源供电，电压稳定性±1%。

2 射频末级输出网络的基本组成及维护

射频功率放大器的输出网络或负载，一般情况下可以通过可调电容以及电感来构成谐振网络，通过使用电容与电感来对系统调节进行控制，保证在网络下的工作频率，在脉冲电流中合理选择基波，对谐波进行滤除，控制谐波的辐射，负载的阻抗匹配；电子管板最后一级的阻抗与负载的阻抗匹配，基波携带射频功率来进行有效的传输，射频放大器处于高效率的工作状态中，管的负载阻抗呈现出联谐振特性，新形态能够将储能功能通过品质因数Q值来进行体现，这一数值必须大于2，这样才能有效形成脉冲波形电流。

网络通过应用低筒结构将每个电容进行接地处理，使得电杆进行串联，整个网络对中安置在射频终端，通过应用条斜线结构来进行可调电感应用，通过圆柱形形成线圈，最终变成三个回路，电线安装在屏蔽盒内，可调真空电容器的驱动装置集中在唯一的屏蔽空间内，泰勒斯的设计布局，具有较好的分布参数，这样能够有效的消除甚高频，滤波器滤波以及寄生震荡滤波，与此同时这一结构较为简单，在运行过程中维护较为方便，且运行较为稳定。

通过应用可调电感以及可调节真空电容，能够保证整个电路在5.9MHz至26.1MHz范围内进行自动调节，发射机可以从1000Hz的长条协调，这是一个短波，广播频段的任何一个频率。可调元件由DC电机进行定位，MP11驱动C275、MP10驱动l271、MP09驱动C271、MP08驱动l261、MP07驱动C261和C262、MP06驱动l251、MP05驱动C251。另外，为了更好的抑制谐波，在l251中间安装了可调电容C252（由短路开关MS25控制）。

在运行过程中输出网络的维护与检修主要包括以下几个方面：调谐电感和真空电压器、传动装置以及驱动电机电容器、冷却系统、电感器、冷却系统短路开关、底盘内部清洁、射频点火处理以及短路开关。其中输出网络中的短路开关，在运作过程中以及维护过程中，必须检查相关触点的磨损。应特别注意触点和感应线圈之间的重合度。由于频繁运动，触点不会紧密配合，甚至在一段时间后会移动，很容易导致感应线圈与触点发生接触不良，从而导致点火失败，点火过程中形成的积炭以及毛刺要对其进行及时的处理，否则很容易扩大故障点，导致触点发生损坏，对于变形和磨损的触点要及时进行更换。最容易出现问题的是MS25，在视频系统进行维护过程中要进行定期检查，应当定期检查MS27，因其位于底盘底部，在普通的维护过程中往往容易被忽视。将温度片粘贴在可调电容器的陶瓷表面，检查是否过热。如果贴片颜色变暗，则电容器过热。

维护时注意调整出料球之间的距离，严格按照相应的规定进行调整，对距离进行实时调整，如果两者之间的距离过大，导致缺乏保护，如果距离过小，整个系统会进行频繁的放电，在这一过程中控制系统会出现启动保护，导致整个变压器的压力降低，应当定期对传统的机械传动装置进行检查，保证整个传动部分的稳定与平衡，避免出现受力不均，在检查过程中应当注意检查视频机箱门的弹性接地板。往往有一个点火点，点火位置隐蔽，不易发现。在维护期间，仔细检查板条和门框是否有着火的迹象。着火严重的条带应及时更换。轻火接触面应打磨干净，同时应干净灵活。检查密封条是否与门框紧密接触，以确保底盘得到良好的屏蔽。输出网络系统中分立元件的清洗是日常维护的重要组成部分。灰尘沉积物容易点燃，灰尘沉积物会导致接触不良等。

3 短波广播发射机维护与检修探讨

短波广播发射机在修理之前应当注意整个发射机的工作状态，在对发射机射频进行检查过程中，通常而言，发射机的电路性能直接决定着发射机的整体性能，因此需要对整个电路状态进行重点的维护和保持，以确保调制器电路以及电源始终处于正常的工作状态，具体而言，短波发射机的维护主要从以下几个方面进行：

（1）松弛回路的调整和维护

首先，调整发射放大器电路中每个电平的参数。具体过程如下：①调节弛豫波形输出级的频率振荡电流；②将短波广播发射机调谐方式的控制开关调整到非自动调谐位置；③断开松弛电路的射频输入插头。首先对可变电压的电路进行维修，第一步要关闭相应的电源开关，在这一过程中应当使用波形示波器来对其进行测试，确保可变增益放大器与探头进行紧密连接，然后将射频插头插入，断开相应的电源开关。

（2）射频驱动电平的调整和维护

在对射频驱动电机进行维护和调整前，整个输出功率值必须在相应的产品设计范围之内，如果相应的功率较小，会对整个系统产生不利影响，抑制管的输出功率要低于整个产品的设计值，这会对整个发动机的正常工作产生严重的影响。

（3）三个电声指标的调整和维护

电声指标主要指的是非线性失真频率响应以及噪声水平，在整个维修过程中，相关的技术工作人员必须对整个发射机进行适当的调整，保证整个发动机的处于可工作状态，在维修中，如果发现不合格的连接或者工作状态不好的零件要及时进行更换。