TSW2500型短波發射機控制系統簡介

李文君

【摘 要】瑞士THALES公司生產的TSW2500型500kW短波發射機是目前世界上最先進的短波發射機。發射機控制和調諧系統全部采用計算機和數字信號處理技術實現，本文主要分析了其控制系統硬件組成與功能定義。

【關鍵詞】TSW2500；短波；發射機；控制系統

1 TSW2500型短波發射機簡介

瑞士THALES公司生產的TSW2500型500kW短波發射機是目前世界上最先進的短波發射機。該發射機采用高可靠性的TSM調制器，音頻信號采用數字信號處理方式，運行穩定、指標好，通過簡單的改造就可以進行數字AM廣播（DRM）；發射機控制和調諧系統全部采用計算機和數字信號處理技術實現，操作方便，自動化程度高，在整個短波廣播頻段內都能實現自動調諧，有多種可選工作模式（AM、DCC、DRM），具有計算機輔助（故障）診斷功能，并能方便的實現遠程監控；射頻電路設計簡潔、可靠，整機采用兩只電子管，輸出網絡采用3π網絡結構，損耗低、效率高、故障率低。

2 TSW2500型500kW短波發射機的主要特點

1）在整個短波廣播頻段內均可穩定地輸出額定功率；

2）高效率、低損耗；

3）采用高可靠性的TSM調制器（THALES公司生產的PSM脈階調制器，以下簡稱為TSM）；

4）失真度低；

5）發射機在整個短波廣播頻段內都能實現自動調諧；

6）使用彩色顯示器和專用鍵盤，操作簡單、方便；

7）具有計算機輔助（故障）診斷功能；

8）有多種工作模式（AM、DCC、SSB）可供選擇；

9）調制器采用數字信號處理方式，維護量??；

10）射頻電路設計簡潔；

11）調制器雙功率模塊有風冷和水冷兩種方式可供選擇；

12）發射機占地面積??；

13）通過計算機接口，可方便地實現遠程控制；

14）可存貯300多個預置頻率。

3 TSW2500型500kW短波發射機的主要組成部分

TSW2500型500kW短波發射機的主要組成部分有：控制系統、射頻部分、TSM部分、電源部分、冷卻部分以及為保護工作人員的安全而配置的相關安全裝置。

3.1 發射機控制系統

發射機控制系統是用戶和發射機之間的一個互相聯系的鏈路，它一方面按照正確的順序開關發射機的各個分系統，另一方面，如果有故障發生，將執行需要的開關動作；而且它還控制自動頻率改變的工作順序和優化發射機的調諧功能。

3.1.1 中央控制系統（ECAM）

該系統用于協調和監測順序控制系統和馬達控制系統的所有部件，顯示測量值，保存發射機操作的歷史紀錄，還具有用于遙控和計算機控制的接口。各測量值以彩色條形圖和數字方式實時顯示，同時顯示各馬達定位（MP）和馬達開關（MS）的當前位置，警告提示和故障信息以列表方式顯示。

3.1.2 順序控制系統

順序控制系統用來控制和監測發射機的開關機步驟，發射機安全系統和TSM控制系統通過該系統與ECAM進行聯系。

3.1.3 馬達控制系統

馬達控制系統根據ECAM提供的預置值來自動控制和監測馬達和開關的位置，也可通過手動操作對馬達和開關進行定位。

3.1.4 計算機控制

可采用Station Master Plus系統接到ECAM上的串行接口進行遠程控制。

3.2 發射機自動調諧系統

發射機調諧過程分兩個步驟執行：粗調和細調。

粗調是通過將各馬達調整到工作頻率的預置調諧位置（新開頻率的馬達預置位置可通過內插法計算得到）來實現的，調諧過程迅速準確。

細調是通過大量的傳感器（如相位、負載和電流檢測器等）提供的動態調諧數據進行調諧的。射頻驅動級的細調根據鑒相器1提供的誤差信號來調整MP2和MP4；射頻末級的細調根據鑒相器2和一個鑒阻器提供的誤差信號來調整MP10和MP11。

4 控制系統硬件組成

順序控制系統由YCS04順序控制器板和相關的接口板組成。YCS系列的數據采集單元作為一個I/O擴展；24V直流輸入輸出板與二進制信號電氣隔離（型號YCS01和YCS02），并作為與傳感器相聯系的接口電路；SCI01和SCI02型濾波器板利用繼電器提供一個直流24V或交流220V輸出的選擇；模擬信號的采集則是用YCS06和YCS07型模擬板完成；SCI03型濾波器板提供模擬信號的濾波。

4.1 數據輸入板YCS01

輸入板YCS01的數據輸入IN-A1...IN-B32被設計為5V TTL電平。輸入端被提供一個RC抑制電路。邏輯輸入數據被列于EPLD數據單中。輸入可以通過一個短時脈沖波形干擾（glitch）采集電路讀出來（就像在控制器中一樣）：在某時刻出現一個0，并在鎖存器中已經存儲了該0，當數據被讀出時，存儲器就可以再次通過P-FF-RESET被清零。

4.2 數據輸出板YCS02

前面板的LED用于提供錯誤信息。它們是由順序控制器的端口0...7來控制的。輸出端OUT1...16（端口8，9）是用于輸出的5V信號，不需要任何保護鏈路的輸出。OUT 15和16提供有開路的集電器，用于固定5V的上拉電阻。

4.3 數據采集板YCS03

數據采集單元作為順序控制器的一個I/O擴展，二進制I/O線和LED可以軟件讀和寫，控制是順序控制器通過專用總線（8比特，并聯）實現的。所有的輸入信號通過兩個保護邏輯的EPLD鏈接在一起，保護邏輯與軟件不相關，它們的輸出被直接送入順序控制器。

4.4 順序控制器板YCS04

順序控制器板控制和監控發射機的開啟和故障信息的處理借助于控制器板內的軟件，保護功能與軟件相互獨立并以并聯方式動作，它們（保護功能）是依靠硬件鏈接（EPLD），比較器和觸發器完成的。

控制器模式下的命令輸入是通過內部鍵和顯示執行的，其余則是從高層的VEM系統（ECAM）通過串行ECAM接口（RS422）送來的。

4.5 模擬信號板YCS06

發射機運行狀態值如電壓、電流值等是由發射機的顯示器顯示出來，因此，所有被測變量必須經標準化轉換，即10V為滿刻度。YCS06的作用就是實現標準化轉換這個目的，因此它包含一些附加測量電路。

4.6 模擬信號板YCS07

YCS07包含反射計，屏耗監視，相位處理（發射機自動調諧），反射功率瞬態探測。

功率測量信號來自安裝在定向耦合器內的RF探測器，相位信號來自相位探測器。功率測量信號在YCS07板內經過處理使該板具有反射計，屏耗監視，反射功率瞬態探測的功能；相位信號在YCS07板內經過處理可以為發射機調諧是否到位提供信息。

4.7 控制器板SCS01

控制器板是一個通用的處理器板，為了構成一個處理器單元配備有必要的基礎結構和專用的主板。

控制器板除處理器外還包含下列主要功能：

1）外部存儲器。（下轉第137頁）

（上接第106頁）2）串行接口。

3）輸入濾波器用于A/D轉換器 處理器的二進制I/O功能和地址/數據總線是由專用的主板實現的。Intel公司MCS-96系列的80C196KB型號的微控制器用做處理器，振蕩器由一個芯片和一個外部的12MHz石英晶體組成。

5 總結

通過對Tsw2500型短波發射機控制系統的硬件組成分析，對其控制系統有了一定的認識，對日常維護工作有重要的參考作用。由于篇幅有限，未詳細介紹各個板卡的具體電路結構原理，今后有機會愿與大家共同探討。

[責任編輯：王楠]