自适应调节最佳合成效率发射机

（广西广播电视技术中心）

一、前言

现有广播电视大功率发射机为了稳定、可靠的工作，大多数采用固态化、模块化、多冗余的方式，整机采用无瓶颈设计，没有中间级放大器，所有功放模块采用小信号输入放大到满功率输出到合成器，通过功率合成后直接送至天馈系统发射出去。当某个功放模块出现问题时，维护人员一般都是直接更换整个功放模块，确保安全播出，之后再维修有故障的功放模块。但每个功放模块在生产调试过程中其增益的大小和相位都是有区别的，这就会造成每个功放输出到功率合成器的功率大小和相位的不一致性，从而影响整机的合成效率，严重时会出现整机功率降低、功率合成器不平衡吸收负载发热甚至烧坏等现象，以致影响安全播出。以往整机生产和维护更换功放模块后，必须采用专用仪器且在专业人员的调试下才能保障机器安全可靠的工作。本文针对存在的问题给出了有效的解决方案，傻瓜式的一键操作就可以完成整套复杂程序，降低了对生产调试和维护人员的专业要求，减少成本，提高劳动力。以下以自适应调节最佳合成效率的300W数字电视发射机为例进行说明。

图1 DTMB发射机原理图

二、整机原理框图（如图1）

1.发射机由DTMB调制器、输入切换及分配模块、4路功放模块、主控模块、功率合成及检测模块、显示及按键模块和电源模块等组成。

2.功放模块中包含可控调相器和射频数字衰减器，在选择射频数字衰减器时，选择控制精度高并且相移变化小的器件，功放的原理框图如图2。

图2 GDWA100C型功放模块示意图（100W）

3.相位调节大于90°，一般有数控调相器，控制步进要求小于5°。这种调相器比较贵，但调整相位时，功放模块的增益变化几乎可以忽略不计；LC电路组成的调相器优点是成本低，但是调节相位时，功放模块的增益也变化比较大，为了满足调节相位时功放模块的输出功率保持不变的要求，必须配合射频衰减器一起使用以保持功率输出在一个相对稳定值内。LC调相器的电路如图3。

图3 LC调相器的电路

4.功率合成及检测模块包括输入功率和输出功率检测，检测精度高达±2%，各个输入、输出口的隔离和驻波较好，原理框图如图4。

图4 功率合成及检测模块示意图

三、自适应调节最佳合成效率的原理

当安装完成硬软件后，打开发射机电源进入发射机运行界面，我们可以找到调试设置项中有“自适应调试”选项，点击确认后可以自动完成发射机的自适应调节最佳合成效率的过程，主控程序的控制调节过程如下：

1.进入调试模式后，主控模块控制发射机的4个功放模块，首先开启1号功放模块，其余的3个功放模块都处于关栅压状态并将射频可调衰减器调到衰减最大，即是切断其余3个功放模块的射频通路使其无功率输出。

2.调节1号功放模块的调相器和射频数字衰减器都处于可调范围的中间位置。

3.开启2号功放模块，调节功率输出和1号功放模块的输出功率一致。

4.调节控制2号功放模块的调相器使其相移增加，每增加一位就要比较功率合成器的2号功放模块输入端的功率检测数据是否变化，如果变化了，就要调节2号功放的数字衰减器使其输出功率一直与1号功放模块的输出功率一致。然后比较合成器的输出功率检测是否比调节相移前有增加；如果有增加，那么继续调节相移增加；如果合成器的输出功率减小了，就调节相移减小。总之，把合成器的输出功率调整到最大值；那么，就可以认为这两路射频通道的合成效率达到最佳。

5.开启3号功放模块，按第4点的操作步骤调节，使3号功放模块与1、2号功放模块的输出功率和相位一致，以达到这三路功放合成效率最佳。

6.开启4号功放模块，重复第4点的操作步骤调节，使4号功放模块与1、2、3号功放模块的输出功率和相位一致，以达到这四路功放合成效率最佳。

7.整机自适应最佳合成效率调节完毕，保存设置，调节输入切换及分配模块的射频衰减器使整机功率达到发射机的额定发射功率。

8.整机具备断电后来电记忆功能，每次开机后都会恢复到上次关机前的状态，只有当调试或维护人员觉得发射机运行状态变差，需要调整时，人为的点击“自适应调试”选项才会进行参数调整操作。

四、自适应调节最佳合成效率发射机的应用前景

目前发射机厂家生产的大功率发射机大多数都是定频的，特别是DTMB发射机更是如此，很少部分厂家生产全频带（U波段）发射机，部分厂家推出的宽带发射机也只是几个频点的带宽，带宽约几十兆赫兹，其主要原因就是分配器、合成器和功放等在制作过程中的一致性不够造成的，主要表现是在某个频点调试到最佳状态后，如果换到另外的频点后，其工作的状态就会出现很大的差别，这时需要调整各个射频通路的增益和相位，如果没有一定的专业水平和经验是无法做到的，通常需要专业人员拆开机器通过仪表测试，逐步调整各路功放模块的增益和相位等，以达到各个射频链路的一致性，才能保证发射机的最佳运行状态。当发射机的功率合成器采用威尔金森合成器时，其相位的一致性还比较高；而采用3dB电桥合成或不等分耦合方式合成时，对不同的频率其相位差是不同的，调整的时候更加复杂。

自适应调节最佳合成效率发射机很好的解决了以上问题，为生产大功率宽带发射机奠定了基础。同时，在广播电视发射N+1系统中，备机经常需要变化不同的频率进行播出，自适应调节最佳合成效率发射机可以保存多个不同频率的工作状态，适应作为N+1备份的要求，且配置简单，切换速度快，为安全播出做出巨大贡献。自适应调节最佳合成效率发射机，各个模块可以一致性生产，安装调试简单、快捷，大大减轻调试人员的劳动强度，解放生产力。

五、总结

自适应调节最佳合成效率发射机不管是单频点还是宽带的都是值得推广和应用的。它弥补了现有宽带发射机变换不同频率后工作状态都会有不同程度的变化的缺陷，使得发射机不管怎么更换频率都能够在最佳的工作状态运行，提高了发射机的工作效率、稳定性和可靠性。同时，在发射机功放模块出现问题需要更换时，只需把功放模块更换好，通电，点击“自适应调试”选项，等待调试完成后就可以使得发射机工作于最佳的工作状态，而不需要专业的高级调试工程师进行调试，极大的降低维护人员的资质要求，只需一个会拧螺钉、接线的普通电工就能够维护，降低维护成本。特别是无人值守的乡镇级台站，台站内没有配备专业仪器调试设备，以往功放模块出现问题后，只能拆开进行元器件级的维护，对维护人员要求极高，而且在台站艰苦的条件下，没有专业仪器，维护的发射机不能工作在最佳工作状态，只是勉强能用。因此，自适应调节最佳合成效率发射机具有较高的应用和推广价值。