TSW2500型短波发射机控制系统简介

李文君

【摘 要】瑞士THALES公司生产的TSW2500型500kW短波发射机是目前世界上最先进的短波发射机。发射机控制和调谐系统全部采用计算机和数字信号处理技术实现，本文主要分析了其控制系统硬件组成与功能定义。

【关键词】TSW2500；短波；发射机；控制系统

1 TSW2500型短波发射机简介

瑞士THALES公司生产的TSW2500型500kW短波发射机是目前世界上最先进的短波发射机。该发射机采用高可靠性的TSM调制器，音频信号采用数字信号处理方式，运行稳定、指标好，通过简单的改造就可以进行数字AM广播（DRM）；发射机控制和调谐系统全部采用计算机和数字信号处理技术实现，操作方便，自动化程度高，在整个短波广播频段内都能实现自动调谐，有多种可选工作模式（AM、DCC、DRM），具有计算机辅助（故障）诊断功能，并能方便的实现远程监控；射频电路设计简洁、可靠，整机采用两只电子管，输出网络采用3π网络结构，损耗低、效率高、故障率低。

2 TSW2500型500kW短波发射机的主要特点

1）在整个短波广播频段内均可稳定地输出额定功率；

2）高效率、低损耗；

3）采用高可靠性的TSM调制器（THALES公司生产的PSM脉阶调制器，以下简称为TSM）；

4）失真度低；

5）发射机在整个短波广播频段内都能实现自动调谐；

6）使用彩色显示器和专用键盘，操作简单、方便；

7）具有计算机辅助（故障）诊断功能；

8）有多种工作模式（AM、DCC、SSB）可供选择；

9）调制器采用数字信号处理方式，维护量小；

10）射频电路设计简洁；

11）调制器双功率模块有风冷和水冷两种方式可供选择；

12）发射机占地面积小；

13）通过计算机接口，可方便地实现远程控制；

14）可存贮300多个预置频率。

3 TSW2500型500kW短波发射机的主要组成部分

TSW2500型500kW短波发射机的主要组成部分有：控制系统、射频部分、TSM部分、电源部分、冷却部分以及为保护工作人员的安全而配置的相关安全装置。

3.1 发射机控制系统

发射机控制系统是用户和发射机之间的一个互相联系的链路，它一方面按照正确的顺序开关发射机的各个分系统，另一方面，如果有故障发生，将执行需要的开关动作；而且它还控制自动频率改变的工作顺序和优化发射机的调谐功能。

3.1.1 中央控制系统（ECAM）

该系统用于协调和监测顺序控制系统和马达控制系统的所有部件，显示测量值，保存发射机操作的历史纪录，还具有用于遥控和计算机控制的接口。各测量值以彩色条形图和数字方式实时显示，同时显示各马达定位（MP）和马达开关（MS）的当前位置，警告提示和故障信息以列表方式显示。

3.1.2 顺序控制系统

顺序控制系统用来控制和监测发射机的开关机步骤，发射机安全系统和TSM控制系统通过该系统与ECAM进行联系。

3.1.3 马达控制系统

马达控制系统根据ECAM提供的预置值来自动控制和监测马达和开关的位置，也可通过手动操作对马达和开关进行定位。

3.1.4 计算机控制

可采用Station Master Plus系统接到ECAM上的串行接口进行远程控制。

3.2 发射机自动调谐系统

发射机调谐过程分两个步骤执行：粗调和细调。

粗调是通过将各马达调整到工作频率的预置调谐位置（新开频率的马达预置位置可通过内插法计算得到）来实现的，调谐过程迅速准确。

细调是通过大量的传感器（如相位、负载和电流检测器等）提供的动态调谐数据进行调谐的。射频驱动级的细调根据鉴相器1提供的误差信号来调整MP2和MP4；射频末级的细调根据鉴相器2和一个鉴阻器提供的误差信号来调整MP10和MP11。

4 控制系统硬件组成

顺序控制系统由YCS04顺序控制器板和相关的接口板组成。YCS系列的数据采集单元作为一个I/O扩展；24V直流输入输出板与二进制信号电气隔离（型号YCS01和YCS02），并作为与传感器相联系的接口电路；SCI01和SCI02型滤波器板利用继电器提供一个直流24V或交流220V输出的选择；模拟信号的采集则是用YCS06和YCS07型模拟板完成；SCI03型滤波器板提供模拟信号的滤波。

4.1 数据输入板YCS01

输入板YCS01的数据输入IN-A1...IN-B32被设计为5V TTL电平。输入端被提供一个RC抑制电路。逻辑输入数据被列于EPLD数据单中。输入可以通过一个短时脉冲波形干扰（glitch）采集电路读出来（就像在控制器中一样）：在某时刻出现一个0，并在锁存器中已经存储了该0，当数据被读出时，存储器就可以再次通过P-FF-RESET被清零。

4.2 数据输出板YCS02

前面板的LED用于提供错误信息。它们是由顺序控制器的端口0...7来控制的。输出端OUT1...16（端口8，9）是用于输出的5V信号，不需要任何保护链路的输出。OUT 15和16提供有开路的集电器，用于固定5V的上拉电阻。

4.3 数据采集板YCS03

数据采集单元作为顺序控制器的一个I/O扩展，二进制I/O线和LED可以软件读和写，控制是顺序控制器通过专用总线（8比特，并联）实现的。所有的输入信号通过两个保护逻辑的EPLD链接在一起，保护逻辑与软件不相关，它们的输出被直接送入顺序控制器。

4.4 顺序控制器板YCS04

顺序控制器板控制和监控发射机的开启和故障信息的处理借助于控制器板内的软件，保护功能与软件相互独立并以并联方式动作，它们（保护功能）是依靠硬件链接（EPLD），比较器和触发器完成的。

控制器模式下的命令输入是通过内部键和显示执行的，其余则是从高层的VEM系统（ECAM）通过串行ECAM接口（RS422）送来的。

4.5 模拟信号板YCS06

发射机运行状态值如电压、电流值等是由发射机的显示器显示出来，因此，所有被测变量必须经标准化转换，即10V为满刻度。YCS06的作用就是实现标准化转换这个目的，因此它包含一些附加测量电路。

4.6 模拟信号板YCS07

YCS07包含反射计，屏耗监视，相位处理（发射机自动调谐），反射功率瞬态探测。

功率测量信号来自安装在定向耦合器内的RF探测器，相位信号来自相位探测器。功率测量信号在YCS07板内经过处理使该板具有反射计，屏耗监视，反射功率瞬态探测的功能；相位信号在YCS07板内经过处理可以为发射机调谐是否到位提供信息。

4.7 控制器板SCS01

控制器板是一个通用的处理器板，为了构成一个处理器单元配备有必要的基础结构和专用的主板。

控制器板除处理器外还包含下列主要功能：

1）外部存储器。（下转第137页）

（上接第106页）2）串行接口。

3）输入滤波器用于A/D转换器 处理器的二进制I/O功能和地址/数据总线是由专用的主板实现的。Intel公司MCS-96系列的80C196KB型号的微控制器用做处理器，振荡器由一个芯片和一个外部的12MHz石英晶体组成。

5 总结

通过对Tsw2500型短波发射机控制系统的硬件组成分析，对其控制系统有了一定的认识，对日常维护工作有重要的参考作用。由于篇幅有限，未详细介绍各个板卡的具体电路结构原理，今后有机会愿与大家共同探讨。

[责任编辑：王楠]