DX-100中波发射机射频驱动模块的开关控制逻辑分析

2017-10-17张伟东

数字传媒研究 2017年7期

关键词：低电平高电平电平

张伟东

张伟东

新疆新闻出版广电局633台新疆阿勒泰市 836500

本文主要分析和讨论DX-100发射机射频驱动模块开关控制逻辑的产生、D13模块的自动备份、D14模块驱动电源调整器以及驱动模块的控制链路，为处理发射机故障提供有益的经验。

驱动控制调整器故障

DX-100发射机是DAM发射机系列中100KW中波发射机，其射频驱动级有D1～D14共14个功率放大模块，由驱动编码板提供开关控制逻辑信号去控制14个射频驱动功率放大模块的开和关，从而对预驱动放大器送来的射频信号进行放大，其输出由射频合成器合成后，再经射频分配板输出到射频功率放大器。

1 射频驱动模块开关控制逻辑的产生

当发射机开机信号（发射机开机允许-高电平）从控制板通过驱动编码板上的J3—1送至与非门U14的9脚和10脚，从而使U14—6输出高电平，并送给U12和U13线路推动器的输入端。当线路推动器输入为高电平，其输出则为低电平，从而使Q5～Q12基极为负电平。则PNP管的发射极输出为负电平，当基极为正电平，NPN管的发射极输出为正电平。负电平作为预驱动和驱动模块的“开”控制信号（通过驱动合成母板），正电平作为模块“关”控制信号。发射机开机信号控制D1～D11驱动模块的开通。驱动模块D12为手动备份驱动模块，正常工作时开关S2在“关”位置，如有驱动模块坏，将S2搬至“开”位置，使D12投入工作。D13为自动备份驱动模块，当RF驱动电平正常并在驱动电源调整器调节范围之内，D13不工作。如D14A和D14B全部工作后，RF驱动电平仍低，D13将工作，D14A和D14B通过反馈继续调整RF驱动电平。如S3在“关”位置，D13将不工作且不能跟踪D14的变化。如图1所示。

图1 驱动控制方框图

1.1 D13模块的自动备份控制

图2 驱动D13控制逻辑电路框图

如图2所示，过/欠驱动检测电路U6提供“自动”驱动控制信号。比较器U6—1和U6—14和相联系的电路形成门限，以决定D13什么时候开和关。来自驱动分配板的RF取样信号供给驱动电平故障检测变压器T2，变压器次级输出送给驱动整流元件CR7。此二极管将RF信号转换为与提供给所有功放模块RF驱动电平成比例的直流电压。此直流电压送至“过/欠驱动故障比较器”U6（U6—1 和U6—14）的反相端，提供自动备份驱动模块D13的检测。参考电压由R19、R16、R50和 R51分压后送到U6-1的正相端，作为欠驱动门限阈值电压,任何时间当发射机大台阶功放模块和二进制功放模块的射频激励减小到18V时，从射频分配取样来的驱动信号小于门限阈值电压，此时，U6—14输出“D13自动开”信号为高电平。

在正常情况下，由R17、R18、R48和R49分压形成的参考电压加到U13-1的正相端，作为过驱动门限阈值电压。从射频驱动分配取样来的信号加在反相端，射频取样信号大于27V时，U13-1输出“D13自动关”信号为低电平。U18的Q输出端和U13的10脚输入端为低电平。U13的9脚为发射机开机信号为高电平。因为U13的9脚为高电平，10脚为低电平，所以U13的8脚为高电平，此高电平信号通过S3使D13不工作。

如果驱动电平低于“D13自动开”的阈值，则U6-14输出高电平“D13自动开”信号到U14的“2”端，其“1”端是来自“D13自动关”高电平，使得U14—3输出转换为低电平。这将导致锁存器U18—5的Q端为高电平，线路驱动器U13—8的输出变低，送到驱动编码三极管Q1、Q2的基极。当基极为负电平，则PNP管的发射极输出为负电平，当基极为正电平，NPN管的发射极输出为正电平。负电平作为预驱动和驱动放大模块的“开”控制信号（通过驱动合成母板），D13工作。反之，正电压作为模块“关”控制信号。

D13工作后，RF驱动电平恢复到正常水平，“D13自动开”信号变低，锁存器U18的Q端输出不变，D13保持工作。

如果RF驱动电平继续增加，超过“D13自动关”的阈值，驱动检测比较器U6—1输出为低电平，U14的“1”和“2”输入端都为低电平，U14—3输出高电平，U18的Q输出端将变换为高电平，送到Q1、Q2的基极后，发射极输出高电平，使得D13被关闭。

发射机上的驱动模块D1～D13的电源电压为固定的+115V电压，而D14A和D14B的电源电压是可变的，从而可以改变总的射频驱动模块的输出。D14模块的射频峰-峰值输出电压由D14A上电源电压和D14B上电源电压之和决定。

当P1放在“开”位置，“开”控制信号将提供给除D13以外的所有驱动模块而不用上高压。其作用为故障检查。正常时P1放在“自动（AUTO）”位置，此时只有在开机，“开机请求”命令从控制板上送过来之后，“开”模块控制信号才能送给各个模块。

1.2 D14模块的电压控制

DX100发射机上的驱动模块D1～D13的电源电压为固定的+115V电压，而驱动模块D14分为D14A和D14B两部分，它们的电源电压是可变的，从而可以改变总的射频驱动模块的输出。D14模块的射频峰-峰值输出电压由D14A上电源电压和D14B上电源电压之和决定。在正常工作情况下，D14A上电压在+40V～+80V之间，D14B上电压为零（无论在开环或闭环状态）。如射频驱动输出需增加则D14A上电压先增大，如果D14A上电压达到+110V时射频驱动电平仍不够，D14B上电压则开始增大。如D14B上电压达到最大输出时射频驱动电平还不够，D13模块将通过驱动编码板控制开始工作。D13工作后，D14A和D14B将反馈至低电平状态，进行射频驱动电平的微调。

如图3所示，驱动电源调整器有“开环”和“闭环”两种工作模式，可由开关进行选择。在闭环状态下，自射频分配板的射频驱动取样信号被送给“射频/直流转换器”，它的输出是一个和送给大台阶、二进制模块射频驱动电平成比例的直流电压。一差分放大器放大此直流电压与闭环控制电压之差，并在闭环状态时送至调整器控制电路。调整器控制电路可改变调整器A（控制D14A上电压）和调整器B（控制D14B上电压）的输出电压。增加它们中的一个或两个的电压都将使射频驱动输出电平增加，每个调整器的输出能在0～+110Vdc之间变化。当在开环状态时送给调整器控制电路的参考电压只能手动调整，并通过调整器A和调整器B控制D14A和D14B上的电压。

图3 驱动电源调整方框图

如发射机调谐和预置适当，在正常工作情况下，D14A上电压在+40V～+80V之间，D14B上电压为零（无论在开环或闭环状态）。如射频驱动输出需增加则D14A上电压先增大，如果D14A上电压达到+110V时射频驱动电平仍不够，D14B上电压则开始增大。如D14B上电压达到最大输出时射频驱动电平还不够，D13模块将通过驱动编码板控制开始工作。D13工作后，D14A和D14B将反馈至低电平状态，进行射频驱动电平的微调。

2 D14模块的驱动电源调整器

如图4所示，N沟道功率MOS管Q2是直流放大器，其漏极接在+230Vdc取样电压上。当栅极电压达到+2V～+4V阈值时Q2管开始导通。一旦超过阈值电压，Q2管的漏极电流将增加。栅极电压越高，漏极电压将越低。Q2的输出经过电阻分压耦合至Q3、Q4、Q7栅极，同样，经过稳压二极管CR7、CR9、CR10耦合至Q5、Q6、Q8栅极。

2.1 D14A的电源调整器A

图3-1中送给D14A的调整输出电压由晶体管Q3、Q4和Q7控制。当它们的栅极电压为0V，晶体管Q3、Q4和Q7关断，D14A的输出电压也为零。当它们的栅极电压与源极相比为正时，这三个晶体管开始导通。栅极电压越大，导通的程度越深，调整器A送给D14A的输出电压也越大。

图4 驱动电源调整器原理图

R25上的电压降即为Q3、Q4和Q7的栅极电压。其中R25是Q2漏极与Q3、Q4和Q7源极之间分压电阻的一部分。Q2漏极与调整器A输出的电压之差由R22、R24、R25分压。当Q2漏极电压增加时，R25上电压增大，Q3与Q4、Q7导通的越厉害，调整器A 的输出电压也越大。电容C9和R23、C10分别给R22和R24上的交流提供一个低电阻通道。其效果是提高调整器响应速度，减小调整器输出电压的交流脉动成分。为增加电流通过的能力，三个功率场效应管Q3、Q4和Q7并联使用。

2.2 D14B的电源调整器B

供给驱动模块D14B的输出电压由Q5、Q6、Q8控制。R34上的电压降做为Q5、Q6、Q8的栅极电压。电阻R33、R34，稳压管CR7、CR9、CR10串联在Q5、Q6、Q8源极和Q2漏极之间。这些稳压二极管将不会导通，直到Q2漏极电压超过其稳压值之和（如Q1不导通其值为133V），稳压管导通之前R34上没有电压降，故Q5、Q6、Q8处于关断状态。

当Q2漏极电压超过稳压管的稳压值，调整器B开始工作，调整器A导通的越厉害，其输出电压越接近+115V，当Q2漏极电压越大，调整器B导通的越厉害，从而使调整器B输出电压增加，此时调整器A的输出电压保持或接近于+115V。晶体管Q1被用来确保调整器B能完全导通，从而使D14B上电压能达到约+115V，Q1的基-射极电压为R22上的电压降，R22为控制调整器A的分压回路的一部分，当Q3、Q4、Q7接近饱和，Q1将开始导通，故Q1和CR7上的电压降将不超过39V，从而使稳压补偿值不超过133V。

3 驱动模块的控制链路

D1～D14驱动模块的控制链路线路如图5所示。从从射频分配板而来的射频取样信号送到驱动编码板的驱动电平检测电路来检测射频驱动信号的高低，产生欠驱动信号和过驱动信号，TP8为驱动电平测试点，发射极正常工作时，驱动电平在20～25Vp-p之间，当电平低于18Vp-p时为欠驱动，当高于27Vp-p时为过驱动。驱动电平检测信号、开机信号和预驱动信号通过驱动编码电路后控制驱动模块D1～D14的开和关，从而保持驱动电平保持在正常值范围内。

结束语

通过对射频驱动模块的开关控制分析，可以掌握驱动级14个驱动模块的控制流程，从而对驱动级出现的故障能够较准确地进行判断处理。如果出现诸如欠驱动、过驱动和驱动模块无输出等常见故障时，通过驱动级模块的控制链路逐步查找，就可找到故障点。了解和掌握这种分析方法有利于提高对DX系列发射机的维护检修能力，对发射机的稳定运行有积极的作用。