调频发射机3+1备份系统改造

宁夏广播电视总台 曹玉虹

一、改造背景

我台发射88.4MHz,90.1MHz,93.6MHz三套调频广播，播出时三部发射机的输出功率通过多功器（三功器）合成后在共用天线上发射。虽然在实际使用中调频发射机性能稳定、故障率低、功放支持热插拔，但如果电控系统及其他关键部件出现问题，依然会造成较长时间停播。

出于安全播出考虑，我台在2011年4月安装了调频发射机3+1备份系统，如图1所示。厂家的备份系统虽然在物理结构上形成了3+1备份，但操作系统设计繁琐、流程复杂、运行缓慢。“自动”方式下的最快切换时长在100秒左右，“手动”方式下极易出错，多次损坏多功器的吸收负载和同轴开关；备机的主备激励器也不能同时改频，不能自动切换。基于上述因素，我台决定改造3+1备份系统。

图1 调频发射机3+1备份系统

二、改造思路

改造3+1备份系统，必须解决以下问题：信号源切换；激励器改频；三部同轴开关逻辑关系以及备机启动流程。

由于三部调频发射机主机缺少主备激励器的切换装置，主激励器出现故障后，需要将输入输出线缆拔插到备激励器恢复播出，恢复时间大概60秒。发射机功放功率输出到多功器，多功器的三个输入口的特定频率是88.4MHz,90.1MHz,93.6MHz，若输入频率与特定频率不符，就会因反射功率过大造成设备损坏。为确保设备安全，激励器改频期间需抑制射频输出或关闭功放，若想在自动、手动状态下对激励器快速改频，就需要增加硬件设备。鉴于备激励器本身就没有接入系统，所以决定将三台备激励器分别接入播出信号并设定播出频率，以避免信号源切换和激励器改频。实际使用中，主发射机若出现故障，只需开启备机和相应的备激励器即可恢复播出。

图2 同轴开关控制原理

系统中最能直接反映发射机工作位置信息（天线或负载）的设备是同轴开关，同轴开关由限位开关、电机、指示灯及接口端构成，如图2所示。电机的不同输入端接入电源后，可以向正反两个方向转动，当电机转动到位后，限位开关自动切断电机电源并发出到位指示信号。

正常工作状态下，3+1备份系统的三部发射机接到多工器，备机接到假负载，此时假定三个同轴开关电机的输入电源都在正向端。当某一发射机出现故障，为切换备机相应同轴开关电机正向端电源取消，反向端电源接入，此时电机会反向转动，到位后备机接到多工器代替故障机工作，故障机接到假负载维修。只有故障机恢复到位，备机才能代替其他主机工作，因此，同一时刻三个同轴开关电机正向端或全部接入电源，或只有一个同轴开关的反向端接入电源。

备机的启动流程为：关故障机，切换故障机的同轴开关，开启备机。备机的开机流程是先开风机，再开末级功放，最后开激励器。激励器锁相、缓冲输出达到额定功率后恢复播出。

三、改造方案

如图3所示，三台不同信号源、不同频率的备激励器输出接到合路器的输入，合路器的输出又接到备机功放输入。如图4所示，备激励器的电源受备机及同轴切换开关控制。

图3 备激励器连接图

图4 备激励器电源控制图

假如播出中88.4MHz发射机出现故障，值班员需要进行如下操作：关闭88.4MHz主机；切换88.4MHz主机的同轴开关（切换命令下达后该同轴开关电机的反向端接入电源，该电源同时送入88.4MHz激励器电源控制继电器，继电器闭合）；同轴开关到位后开启备机（备机会按风机、功放、激励器的顺序加电，当备机激励器电源控制继电器闭合后88.4MHz激励器开启，90.1MHz和93.6MHz激励器因相应激励器电源控制继电器不能闭合而无法通电）；备机恢复播出。

四、使用效果

虽然改造费用不足千元，改造完成后的3+1备份系统缺少自动切换，但手动切换操作简单、使用方便，主备机能迅速切换并在切换时不会损坏设备。同时主备机的切换时间在30秒内完成（关主机5秒、转动同轴开关5秒、开备机20秒），大大缩短了停播时间，提升了我台的安全保障级别，确保了安全播出。