短波发射自动调谐系统中自动化改造的原理与技术

2016-03-13国家新闻出版广电总局七三一台袁凯莹

电子世界 2016年15期

关键词：控制板短波发射机

国家新闻出版广电总局七三一台袁凯莹

国家新闻出版广电总局七三一台袁凯莹

在自动化发展领域，短波发射技术得到了快速、高效发展。为了进一步提高短波发射自动调谐系统的应用价值，本文以TBH522型150kW短波发射机为例，对其自动化改造方案进行了相关研究，重点研究了其改造原理和改造内容，望对今后的相关研究提供帮助。

短波发射自动调谐系统；自动化改造；原理；技术

短波发射机的自动化系统主要包括自动化调谐系统、电源保护系统以及电源控制系统等。该系统目前的运行存在着一些问题，亟待采取相关的自动化改造方案进行系统改造。其中的短波发射自动调谐系统改造是改造核心。因为自动调谐系统的分立元件较多，电路相对比较复杂，所以经常发生一些故障［1］。加之系统难以对外通讯，远程自动化功能较差，对此本文针对性的对其自动化改造原理和技术进行了相关研究。

1.自动调谐系统中自动化改造的必要性分析

作为发动机改造的关键，自动调谐系统改造任务十分艰巨。以往的自动化调谐系统存在一些问题，主要是由多种散分元件和集成小电路组成，内部结构较为复杂，常常会频繁引发多种故障，加之以往的自动调谐系统不具有通信功能，所以难以进行远程自动化操作。一系列的原因导致系统在操作中出现了很多弊端。一旦弊端发生，需要专业的人员进行操作处理，对人员的专业水平和能力要求极高，一旦人员的专业能力不够则很难继续开展工作。即使是专业的人员进行操作也难免会出现一些其他操作方面的问题，人为的操作很容易造成失误，最终造成一定的经济损失。为了尽量降低这些不必要的损失，提高自动调谐系统的自动运行效率，亟需对自动化系统进行改造。只有改造自动调谐系统，才能确保系统所有功能的顺利实现。整个改造过程应该进行自动化软件的细致编程，以求满足用户的需求。对自动调谐系统进行改造之后可以简化原有的系统的线路，采用FPGA技术，方便系统的运营和维护［2］。此外，因为改造是在以往的传动构件的基础之上进行的控制小盒的改造，所以改造成本相对不高，工期也不长。再次，对自动调谐系统进行改造之后可以保留原有的控制模式，还可以实现调谐控制基础之上的远程控制模式，便于远程控制。

2.短波发射自动调谐系统中自动化改造的过程

2.1短波发射自动调谐系统中自动化改造的原理

对自动调谐系统进行自动化改造，主要采用的是可编程控制器FPGA-XS30/PQ240，以EDA技术为基础，该技术的应用能够提高自动调谐系统中的逻辑控制功能［3］。在改造之后，用户可以对ROM进行编程，编程方式多样。因为FPGA管脚定义灵活，可以使用编程代替硬件的逻辑功能，这样就在很大程度上简化了外围电路，相对降低了芯片的使用数量，减少了因大量电路造成的故障隐患。经改造之后系统的功能有所增加，控制能力大为增强。改造技术内容和重点包括调谐控制板、调谐主板以及模拟采集板电路板等方面。

2.2短波发射自动调谐系统进行自动化改造的技术内容

2.2.1调谐控制板

调谐控制板经改造之后可以处理各种信号，利于粗细控制单元，进而调谐控制结构布局。调谐控制板发挥功能的内部区域主要包括以下几种。一是继电保护区域。改造这个区域的目的是当FPGA发出低电平的信号时，可以结合控制电器，实现继电器中部件的开与合。由12路组成。二是数字模拟调整转化区。这个区域设置成74HC374和AD559结构，将其电压设为0-10v［4］。AD559的设置目的在于使用总线控制调谐板发来的数字信号对模拟量进行输入。三是伺服进行调谐输出区。这个区域可以实现对AD558输出的模拟信号的放大处理，并输出到该区域的放大器上，进行调谐。这个区域上发出的信号对系统的正确粗调到位与否有直接的影响。

2.2.2调谐主板

调谐主板是系统最核心的部分，主要由中央处理区域、采集模拟区域、综合区域、开关输入区域构成。中央处理区域是主板中关键的区域，该区域可以利用FPGA对系统中的逻辑运算进行操作。而采集模拟区域是经74HC373接口处理24位接受信号数据，将其传输给FPGA进行处理。综合区域的作用在于驱动由FPGA输出的信号，将其输送到指定区域，从而实现粗调谐控制。该区域主要包含几大控件，一是模拟采集片选控制，它由两组一共八位数据构成，对其进行输入和输出控制，输送到指定区域，可以实现指示灯作用。三是面板显示DATA。它由5位总线输出控制端和8位数据输出端构成，也可以发挥面板显示作用和指示灯作用。开关输出、输入区域中输入区的作用较为显著，分别为以下几种。首先，对短波发射输入的广电进行耦合器隔离，之后输入到FPGA进行运算。共22路。第二，对操作面板进行耦合器隔离，之后输入到FPGA进行运算。最后，对其他区进行输入信号的扩展。而输出区则是对外围电路进行控制，使用FPGA进行逻辑运算，一共30路。此外还可以控制继电数模，进而控制继电器。

2.2.3模拟采集板

模拟采集板的改造目的是对发射机相关的表值模拟量和8路伺服的位置信息进行采集。然后由FPGA处理采集区的74HC373最终实现自动调谐。该采集板最大的功能是采集功能，但是就目前的技术水平而言，功能缺失现象较明显。目前能够采集到的内容包括以下几种：（1）区可以采集7路发射机的运行信息。（2）区采集5路调谐元件信息。（3）模拟采集区1的数字信号在FPGA基础之上进行自动调谐。

3.新短波发射自动调谐系统的控制方法和改造后的界面简介

3.1新短波发射自动调谐系统的改造后的界面

新系统的界面主要由系统主界面、保护系统界面、电控系统界面、调谐系统界面、表值指示界面以及粗调数据修改界面等构成［5］。主界面内使用相应的按钮才能进入到相应的功能界面，主界面的右侧是天线编号的显示、发射信号频率显示以及入射最大功率显示。下面是状态栏和时间栏。不同的界面都有相应的固定的按钮，只有启动后才能运行。在调谐系统主界面中的伺候位置是由绿色的柱形图和数字表示的，绿色表示数字到位，不同的颜色代表不同的方式，红色代表手调。

3.2新短波发射自动调谐系统的控制方法

原有的自动调谐系统的控制方法为本地控制方法，主要包括手动控制、自动控制、半自动控制以及预置模式四种。经改造之后新的自动调谐系统在原有的本地控制方式基础之上可以实现远程控制。远程控制模式是一种全自动状态模式，只有确保控制单元为自动模式时，其单元才可以处于程控状态。该控制方法通过人机接口单元和运行图向自动调谐单元发出信号，进而对远程计算机发出指令，上位机接收指令后，将信息传输给单片机进行信息处理，之后信息传输给芯片，通过FPGA形成的调谐控制信息经转换后传输到伺服放大器上，在调谐器件上找到和输入频率一致的调谐点，最终实现自动化的换频功能。