SW-50B短波广播发射机频率控制自动调谐原理简述

白生亮

内蒙古新闻出版广电局839台 内蒙古 呼和浩特市 010050

短波广播发射机频率控制是自动调谐系统的一个组成部分。它的作用是根据短波广播发射机的工作频率，引导发射机自动调谐系统，实现粗调谐马达自动调谐到位。要完成的功能如下：

a.监测和显示发射机的工作频率。

b.根据短波广播发射机的工作频率，产生确定粗调谐马达自动调谐到位的频段位置信号和马达转向信号。

1 频率控制的组成

1.1 频率显示器

频率显示器是频率控制组合的一个核心部件，用它完成发射机工作频率的实时监测和显示，并产生确定粗调谐马达自动调谐到位的频段位置信号和马达转向信号。它由下列功能模板组成：显示器面板、计数器插板、变换器插板、频段选择器插板、母板（布线板）。

1.2 高频接口组件

从频率综合器来的发射机工作频率信号，经高频输入插座XS113 输入；高频输出插座XS114 输出的高频信号，送给宽放装置。

1.3 电源插板

这块电源插板是一个独立的稳压电源部件。采用了环形变压器和开关稳压器，为解决大功率小体积电源的问题提供了一个最佳途径。这种结构的特点是在增加功率的同时减少了电源的体积和重量，而且实际上不存在杂散的磁场，也提高了使用的可靠性。输入～220V，经过环形变压器、整流器、DC / DC 开关变换器，输出电压+5V，专门为频率显示器G1.1 小组合提供稳压电源。

1.4 矩阵电路插板

矩阵电路插板作用是重新配置马达自动粗调谐位置信号和完成11个频段信号灯指示。

1.5 滤波板

滤波板是低通滤波器，抗发射机高频干扰。

2 频率控制工作原理

短波发射机的粗调谐是按频段进行的，发射机的工作频率，如何去引导发射机的粗调谐马达自动调谐到位的呢？下面从工作频段、频率控制原理方框图、频率控制工作流程图三个方面来描述。

2.1 工作频段

发射机的工作频率范围为3.9～21.86MHz。对于大功率、单槽路功放发射机来说，在3.9～21.86MHz 这样宽的频率范围内实现自动调谐，必须分频段进行自动调谐。频段分得越细越多，越容易使发射机在频段范围内任意工作频率点实现正常工作，但用硬件来实现频段细分段比较难，当然，若用计算机来实现频率细分段，可以分成几十个频段。频段分得越粗、越难做到发射机在频段范围内任意工作频率点实现正常工作。根据需要和实际工作的可能性，工作人员把发射机的工作频率分成11 个频段。频段号、频段频率范围和界限频率，用频段划分表来表示，如图1所示。

图1

2.2 频率控制原理方框图

频率控制工作原理方框图如图2所示。

TTL 数字逻辑集成电路是构成频率控制工作原理电路的核心器件，主工作频率为1MHz，采样工作频率为50Hz。主工作频率经过信号变换，产生复位等控制信号和时间选通脉冲信号。发射机工作频率f0 经频率计数器计数，形成频率BCD码。该发射机工作频率BCD码与频段分界频率BCD 码进行比较，比较结果产生频段数BCD码，再经过频段译码器译码，得到所需要的频段位置控制信号，这个过程叫做频段识别。根据频段数BCD码，还可以产生马达转向信号。

关于信号变换、频率监测和显示、频段识别、马达转向信号这四个问题，下面将详细介绍。

2.2.1 信号变换

晶体振荡器产生1MHz 的主工作频率信号通过分频器1，经1000 分频得到1KHz 的时钟频率信号，再经10分频得到100Hz频率信号，又经2分频得到50Hz的采样工作频率信号，即采样周期为20ms。若通过分频器2，采样工作频率50Hz 信号经16 分频产生闪烁脉冲信号。

50Hz 的采样信号、1KHz 的时钟信号、100Hz 信号和频率计数器送来的发射机工作频率BCD码的最低位信号，经过变换、平滑和同步运作后，形成下列控制信号：

a.复位信号

复位信号是频率计数器的清零信号，使频率计数器复位。

b.置位信号

置位信号是频段计数器的置位信号，使频段计数器被置为零。同时，置位信号使频段寄存器2 寄存原先的频段BCD 码信号。

c.锁存信号

频率计数器输出的发射机工作频率BCD码的最低位信号，经过自动舍入平滑和置位信号同步后形成锁存信号，是频率寄存器锁存输入的频率BCD码信号，确保显示器的末位不至闪动。

2.2.2 频率监测和显示

由50Hz 采样信号形成时间选通脉冲，它的脉冲时间宽度是采样周期的一半，即选通时间为10ms。由发射机频率综合器送来的发射机工作频率f0，与时间选通脉冲同步后形成频率同步信号，再送到频率计数器进行计数。在时间选通脉冲开始时，复位信号使频率计数器复位后，频率计数器开始对发射机工作频率f0 进行计数，到时间选4 通脉冲的后沿时，频率计数器停止计数，这时由锁存信号把4 位频率BCD 码信号锁存到频率寄存器中。在选通时间内，有了频率计数器的计数次数，就可以算出发射机工作频率f0的大小，这就是频率监测的工作原理。如果在选通时间内，频率计数器的计数次数为1 次，则发射机工作频率f0等于100Hz，也这就是说，频率监测的精度为100Hz。

根据发射机工作频率f0 的工作范围，需要6 级频率计数器。频率计数器的连接是低一级的输出接高一级的输入，这样由低到高逐级计数。相应需要6 级频率寄存器、6 级译码器和6 级LED数码管显示器D1～D6。频率寄存器输出的4 位频率BCD 码信号，经过译码器转换成7 段码信号，这样，发射机工作频率f0就被6 级数码管显示器显示出来。数码管显示器的小数点位于第二级D2 位置，则频率显示的单位为MHz，显示最大频率值为99.9999MHz。最末一级数码管显示器D6，显示的最小频率为100Hz。同时，取频率寄存器输出的高16 位频率BCD 码信号去参与频段识别运作。

图2 频率控制工作原理方框图

当发射机工作频率超出了发射机工作频率范围，即工作频率溢出时，则闪烁脉冲信号，送到数码管显示器D1、D3、D4、D5和D6 的小数点输入显示位，这些数码管显示器的小数点即开始闪烁发亮。

2.2.3 频段识别

8 位PROM 存储器是固定存储器，它储存的是频段界限频率。用16 位频率BCD 码信号来表达界限频率的值，则一个16位的界限频率BCD码信号，要分别用低 8 位和高 8 位两个 PROM 存储器来存储。

在时间选通脉冲后沿时，置位信号使频段计数器被置为零后，频段计数器对1KHz 的时钟频率信号开始计数。频段计数器又叫做地址计数器，把频段计数器输出的频段码当成地址码总线，去对高位和低位PROM 存储器同时逐一读取界限频率BCD码信号，每一个地址码相应从PROM 存储器读取出16 位界限频率BCD码信号。

由频率计数器送来16位发射机工作频率BCD 码信号，与16位界限频率BCD码信号由低到高逐一进行比较，当实测发射机工作频率正好落入相邻某两个界限频率内时，产生一个停止计数指令，使频段计数器停止计数，这时频段计数器所计的数就是实测频段数码信号。同时，也输出一个存储指令信号。

按S11 译码按键时，产生手动译码命令信号。当存储指令信号和手动译码命令信号同时到来并同步后，送给频段寄存器1，则实测频段数码信号就被频段寄存器1 锁存。同时，被锁存的实测频段数码信号，经过“4 位—16线”频段译码器译码，产生频段数位置信号，相应的频段数指示灯亮，这个频段数一直保持到下一次手动译码命令信号产生时为止。只有当发射机工作频率从当前频段改变跳到另一个频段时，按译码按键后，频段译码器译出新的频段数位置信号，相应新的频段数指示灯亮。如果在同一频段内改变发射机工作频率，频段信息无变化，按译码按键S11 后，频段译码器译出的频段数位置信号保持不变，也就是说，按S11译码按键毫无意义。

当发射机工作频率超出了发射机工作频率范围，即工作频率溢出时，频段译码器也就译不出频段数位置信号，所有频段指示灯灭，产生频率溢出故障信号（01）。

图3 频率显示和频段控制流程图

2.2.4 马达转向信号

驱动马达运转方向，是要将频段信息形成一个转向信息。也就是说，经过频段比较器，原来的频段数码信号与新频段数码信号逐位比较后产生驱动马达运转方向，以便命令粗调谐马达驱动组件，以最佳路径尽快地到达理想位置。置位信号是将原先的频段数码信号从频段寄存器1 转到频段寄存器2。为叙述方便，用A 表示频段寄存器2 输出的原频段数码信号，用B 表示频段寄存器1输出的新频段数码信号。

在手动译码命令信号未到来前，经过频段比较器逐位比较后，始终保持A = B，永远不会产生驱动马达运转方向脉冲信号。如果在同一频段内改变发射机工作频率，频段信息无变化，按译码按键S11 后，经过频段比较器逐位比较，结果还是保持A = B，这时也不产生驱动马达运转方向脉冲信号。

当发射机工作频率从当前频段改变跳到低频段时，按译码按键S11 后，经过频段比较器逐位比较，结果是A ＞B，这时产生“顺时针”驱动马达运转方向脉冲信号。

相反，当发射机工作频率从当前频段改变跳到高频段时，按译码按键S11 后，经过频段比较器逐位比较，结果是A ＜B，这时产生“逆时针”驱动马达运转方向脉冲信号。

2.3 频率显示和频段控制流程图

频率控制的工作原理可用工作流程图来表示，频率显示和频段控制流程如图3所示。

这里，再着重强调下面几点概念：

发射机工作频率信号f0，相对应的是频率计数器和频率寄存器，相应输出16位频率BCD码。

1KHz 时钟频率信号，相对应的是频段计数器和PROM 存储器，相应输出16位界限频率BCD码。

频率比较器，相对应的是16位发射机工作频率BCD码，与16位界限频率BCD码比较，比较结果相应产生实测频段数码信号。

频段比较器，相对应的是原先频段数码信号，与新频段数码信号比较，比较结果相应产生驱动马达运转方向信号。

也可看出，手动译码命令信号是产生频段数位置控制信号和驱动马达运转方向信号的必要条件。

综上所述，频率控制组合部分，是广播发射机的频率信号测控中心，又是自动调整系统的一个组成部分，新的短波发射机已经用计算机和单片机来完成发射机频率自动调谐、马达调谐控制、推动级自动调谐，调谐去掉了频段的概念，即所有的调谐都是点频调谐，对于每个任意频率，都有一组相对应的马达位置信息存储在计算机中，自动调谐也由计算机实现，可以达到最佳的调谐位置。