PSM100 kW短波发射机自动化系统设计与实现

檀 杉

（国家新闻出版广电总局五五四台，河南 荥阳 450100）

PSM100 kW短波发射机自动化系统设计与实现

檀 杉

（国家新闻出版广电总局五五四台，河南 荥阳 450100）

近年来，随着现代科学技术的发展，100 kW短波发射机的自动化水平不断提高，促进了广播电视业的发展。文章以PSM 100 kW短波发射机为例，对其硬件构造、自动化系统的软件设计及运行情况进行系统剖析，同时探讨自动化系统常见故障及处理方法。

PSM 100 kW短波发射机；自动化系统；广播电视

伴随数字技术和信息技术的发展及广播电视业信息化建设的推进，使短波发射器自动化改造不断深入[1]，自动化实现能有效提高广播电视信号传播质量，同时还能大大减轻工作强度。基于此，有必要探讨对短波发射机的自动化系统设计，以期改进和完善系统功能。

1 PSM100 kW短波发射机的概括

PSM100 kW短波发射机在当前广播电视系统中有着广泛应用，主要包括调谐、控制、电源、冷却等系统，各系统发挥自身效用，分工协作达成短波信号发射。射频系统是其核心主要有频率合成器、带宽放大器、高前级射频放大器、屏极输出网络等。

2 PSM100 kW短波发射机自动化系统的软硬件设计

2.1 硬件方面

广播电视发射系统所用的PSM100 kW短波发射机，其自动化硬件构造有：（1）计算机构件，主要有PISO数字数据采集卡，功能在于发出隔离及妥善输入和输出各路发射机数字量开光信号；PCL-813转换数据采集卡，主要采集经调制后的32路模拟信号；D/A卡主要对8路发射机的调谐装置转动进行控制。（2）外部设备及接口，该部分的构件较多，主要有频率预置板、调制器母板、马达缓冲板、马达驱动放大板等。（3）辅助设备，包括机箱、传感装置（主要是温度、电压、电流等方面的传感器件）及取样板（用来取样末前、高末屏压、帘栅压、偏压等）。

2.2 软件方面

2.2.1 驱动系统

在PSM100 kW短波发射机中，马达是其自动化运行的核心部件，但对其自动化控制必须由软件来实现。该系统对马达驱动设计了两种驱动方式[2]。

（1）快速驱动，就是先从计算机的D/A卡输出一高固定电平，然后经马达放大，让其高速达预定值的控制方式。其特点在于：倘若对于驱动精度没有较高要求，且是长距离的驱动，那么就会开启快速驱动；倘若在倒频时，就可先行快速驱动，再使其达到预定位的临近位置。因快速驱动是基于不高的精度要求运行的，因而不能有效满足自动调谐的要求。

（2）脉冲驱动，即经脉冲产生电平，让马达精确运行，且可快速、精准地达到预定位置完成控制。在短距离驱动，且有较高驱动要求情况下可采取该方式。譬如：倒频操作中，对马达驱动有较高要求，需准确达到预定位置。此外，自动调谐及依照表值开展精确调谐操作时，那么就要求快速驱动马达至预定位，然后再通过脉冲驱动至更为准确位。

在应用该方式时，必须设定好运行参数。从实际操作情况来看，PSM100 kW短波发射机自动化系统的软件设置需要对脉冲驱动参数进行调整和设定，目的在于更好地达到脉冲驱动以提高精确度，进而确保电机运行得到及时有效的控制。具体而言，顺时针转向对应为向左，逆时针则对应向右，力度则是对应驱动电平，步长则对应驱动时间方式，进而确定各路电机左右运行时的驱动电平及时间。为确保电机能够正常驱动同时准确到位，先要设置好该参数，然后再使自动化驱动电机运行，原因在于脉冲驱动基本在各类电机控制中[3]。在进行参数设定时，为实现自动化最理想的效果，必须准确设定各路电机参数。参数设置极为关键，且是最为重要的一个[4]。在未更换或维修电机传动结构下，该参数在首次设定成功后，就不要再改动了。

2.2.2 调谐系统

（1）高前调谐，其运行原理就是高末栅流最高，末前阴流最低。该调谐方式主要是模拟人调。为有效消除末级对前级调谐影响，一般在进行末级初始调谐操作时，需要对高末屏压进行抑制。为能够迅速、准确地定位调谐点，于马达初始定位操作时，高前采取预失谐。基于高前表值，分成粗、细调[5]。在进行粗调操作时，能够准确判定高末栅流值，设计标准是在0.4 A以上的，倘若低于该值，那么程序就会驱动马达分别往左或右转动，直到能使高末栅流增大向，同时持续驱动马达使高末流超过0.4 A。在开展细调时，需要对高前阴流值进行判定，设计标准是让高前阴流尽量小，就是驱动马达逐步到最小点，同时让其停于该点位置，让末前级精确调谐到谐振。

（2）高末调谐，运行原理就是帘栅流最高，而屏流最小。其方式同样是以模拟人为操作为主。在操作上主要分为5 kV，10 kV两种调谐，在操作原理及方式上是相同的。在启动频率非新频率状态下，自动化系统会直接于10kV实现调谐，要不然先开展5 kV调谐，再进行10 kV调谐。操作步骤：①在末前调谐达成后，释放出屏压进行抑制；②升至5 kV或者10 kV；③马达准确驱动到预定位置；④采取逐步逼近方法来达成马达定位。方法：准确找到达到正确向；记录即刻帘栅流的Ig21，Ia01及马达位I，再驱动马达运行一步，同时记录帘栅流的Ig22，Ia02及马达位II，先进行Ia01和Ia02的对比，倘若前者大于后者，那么可以判定当前转向是正确的；倘若两者差距不明显，那么则对比Ig22和Ig21来确定方向，要不然则判定方向正确；找到谐振点，应用II的值代替I值，再往正确向驱动马达运行一步，进行相同处理，直至Ia01＜Ia02或者Ig21＞Ig22，那么马达位I是屏流最低，并且栅流和最高值相近，即谐振点，使马达驱动到此点完成调谐。

3 PSM100 kW短波发射机自动化系统运作分析

3.1 独立性能

基于上述设计，可完整保留PSM100 kW短波发射机既有的功能，并实现自动化运行。所以，针对调谐控制系统的设计，应设计手动和自动的切换功能，如此不但能便于操作，同时对其他性能也不会产生影响。如处在自动化运行状态，面板协调电位装置也不会影响到系统性能的发挥；在手动操作时，自动化系统的调谐控制则处在打开状态。

3.2 性能可靠

该自动化系统的控制是应用专业计算机，有着良好的抗干扰能力，且具有高集成、安全稳定、故障少等特点。同时，在其外围电路应用一定的干扰技术，比如：电源隔离、光电隔离等方式，能保证发射机达到更高要求。此外，该系统本来就有高速、稳定的协调性能。因其数字采集快、处理迅速，再因高前、高末调谐逻辑的合理设计，能充分提高谐调性能的要求。通常而言，20～40 s 就能完全实现，即便是新开平，也在90 s内能完成，符合国家制定的倒频开机时间要求。

3.3 正调谐点性能

由于在发射器的自动化系统中应用了高速采集板和高分辨率转换器，在数据处理速度和能力上均得到大幅提升，且具有极高定位精准度，如此可更为快速地找到正协调点。该系统本身的协调性操作稳定、良好：在系统进行自动开机时，就可保持高度一致的运行状态，如条件一致，调谐操作比人工操作的一致性更高。

3.4 网络信息交互

在远程数据传输和交互中应用系统采集的数据， 再通过计算机进行处理和交换，包括运行图的自行下达、天线交换信号灯等方面。采用集成软件，可实现内网上对数据的处理和应用，并可开展实时性监测。

4 PSM100 kW短波发射机自动化系统常见故障及应对措施

一般在出现故障时，首要判断是系统问题还是发射机硬件问题，在操作上把自/手动转换开关倒置于手动处，同时开机运行，再仔细查看故障发生点。具体有以下几种情况：

（1）调谐未成功，主要包括马达处在零点、表值失准、基础数据偏少且相对密集、存在无用数据、谐波数据和标准值存在较大差距等。

（2）硬件方面，主要有主控内板卡故障、外围接口不良、外围板卡故障等，一般是对故障部件进行更换。

（3）自动化故障及处理，一是无法读取马达位引起的故障，具体表现为手动或者自动操作马达时，相应位的A/D值是不变的；原因是马达缓冲板的TL074损坏。从故障的表现看，是系统马达位的信号处理电路出现问题，也就是随动电位装置中心抽头电压至工控机转换数据采集卡通路存在故障。因为马达位信号先通过缓冲板实现1/3倍放大电路后再和-5V参考电压相叠加，输出0～10V DC电压，通过滤波墙传输到信号调节板实施滤波缓冲处理，再送到813卡完成信号A/D转换，进而准确读取马达所在位。对于该故障处理，先断开马达运行电源，再更换新继成板，并调节放大1/3倍，确保参考电压达到-5V DC。

5 结语

通过对PSM100 kW短波发射机自动化系统的设计及运行进行分析，明确了硬件和软件设计是重点内容，要根据实际需要进行设计，并要掌握系统常见故障及处理方法，以确保自动化系统的稳定、安全运行。

[1]阿迪力·巴拉提.短波发射机监测自动化系统的设计与实现[J].中小企业管理与科技，2016（4）：137-138.

[2]方源.DF100A型100 kW短波发射机自动化系统浅析[J].现代盐化工，2016（4）：40-41.

[3]李芳军.关于PSM100 kW发射机末级电子管的维护分析[J].中国新通信，2015（12）：29.

[4]邓蕾.短波发射机的自动化控制系统浅析[J].经贸实践，2015（6）：285.

[5]张国强.100 kW短波发射机自动化前后的调谐系统回路分析[J].电子技术与软件工程，2015（2）：157-159.

Design and implementation of PSM100 kW HF transmitter automation system

Tan Shan
（554 Channel of State Press and Publication Administration of Radio, Film and Television, Xingyang 450100, China）

In recent years, with the development of modern science and technology, the automation level of 100kW shortwave transmitter continues to improve, promote the development of the broadcasting industry. Based on PSM 100 kW shortwave transmitter as an example, the hardware structure, software design and operation automation system are analyzed, and discussed the automation system common faults and processing methods.

PSM 100 kW short wave transmitter; automatic system; radio and television

檀杉（1980— ），男，河北安国，本科，助理工程师；研究方向：广播发送技术。