全固态PDM中波发射机改频实验

滕林 李国栋 张居欢

【摘要】本文主要介绍我台原1521KHz发射机发射频率改为1557KHz具体操作方法和步骤，本次改频主要包括发射机主机部分调整和天线匹配网络调整。

【关键字】脉冲宽度调制;高频激励器;中间放大调谐回路;带通滤波器;T型网络;并联谐振;串联谐振

中图分类号：TN929                    文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.04..028

接上级部门的通知，要求对我台1521KHz发射机频率改为1557KHz。由于1557KHz和1521KHz频率间隔为36KHz，频率变动不是很大，经过初步计算在不更换元器件的情况下可以实现改频。本台1521KHz发射机采用的上海明珠公司的TS-05C发射机，该类型发射机采用脉冲宽度调制，脉宽调制器将音频小信号转换为调宽脉冲信号，并进行丁类功率放大，最后通过椭圆函数的低通滤波器还原大功率音频电压信号，去调制末级射频放大器。整机由音频系统、射频系统、显示控制系统和电源系统等四部分组成，其中音频系统、显示控制系统和电源系统与本次改频实验无关。

本次改频实验主要对发射机高频激励器、中间放大调谐回路、发射机输出网络和天线匹配网络进行调整改造。首先完成发射机射频系统的改造，再对发射天线匹配网络进行改造，最后发射机接通天线测试改频效果。

PDM中波发射机调整

1. 发射机输出网络调整

高频网络单元接收合成变压器输出的高频功率，主要功能是阻抗变换、滤除谐波和阻抗微调，入射功率表的检测也在此安装，具体原理图如图1所示：

L1-C1和L2-C2组成带通滤波器，兼有阻抗变换作用，带通滤波器的负载阻抗通常为50Ω。通俗的说，L2-C2并聯谐振在工作频率，L1-C1串联谐振在工作频率，但XL1并不等于XC1而是由调整L1使得由场效应管构成的高频功率放大器的负载阻抗为纯电阻，L2的抽头是用来调整阻抗匹配的，由此可见带通滤波器出入阻抗小于负载阻抗。阻抗微调电路采用T型低通网络，由串联臂L3、L4和并联臂L5、C5构成，全固态发射机出于对防雷的需要，对高驻波比变化有快速保护的功能。由于季节变更引起的温湿度变化，影响发射机正常运行，微调网络能在驻波比不大于1.2时，通过调整L3和L4，使反射表读数下降为零，从而保障发射机安全运行。并联臂C5-L5和串联臂L3、L4一部分谐振于工作频率的三次谐波，起到滤除三次谐波和高次谐波的作用。对于输出网络的调整，我们采用从后端往前端的调整方式，调整顺序依次是：三次谐波电路调整→T型网络调整→带通滤波器调整。

1.1 三次谐波电路调整

三次谐波电路是由串联谐振电路L5和C5组成，谐振频率在本频的三倍，即4671KHz，具体调整方法如下：断开L3、L4的和L5连接点，中波电桥分别链接L5上端和C5的接地点，将网络分析仪频率设定为4671KHz，调整L5使阻抗的实部和虚部都为零，固定好L5抽头。

1.2  T型网络调整

网络输出端接50Ω假负载，将三次谐波电路L5-C5重新接入电路，将带通滤波电路L1-C1、L2-C2断开，中波电桥测试端接T型阻抗微调电路，将网络分析仪频率设定为1557KHz，调整L3和L4使T型网络阻抗为50±0jΩ（阻抗实部通过L4调整，虚部通过L3调整）。

1.3 带通滤波器调整

由于1521KHz和1557KHz频率变化不是很大，C1和C2均为2200PF，不需要调整更换，只需要调整L1、L2，使带通滤波器谐振在工作频率。具体操作方法为：断开L2抽头点2，中波电桥测试端分别连接L2-1和C2组成并联谐振电路，网络分析仪频率设定为1557KHz，调整L2的1点抽头使此时的相位为0;重新把L2抽头2接入，网络输出端接50Ω假负载，中波电桥测试端接L1和C2两端，通过调整L1和L2-2点抽头使此时的网络分析仪显示阻抗为功率合成变压器输出阻抗，调整完固定抽头。

2. 高频激励器的调整

高频激励器是为发射机提供工作需要的载频信号，经整形放大后变为符合要求的方波信号，通过“8、4、2、1”码可以设置载频的工作频率。高频激励原理如图2：

该型号发射机采用频率1x10-8稳定度高达的恒温晶体振荡器的基准信号，其振源输出的晶振频率为4.608MHz，送至电压比较器整形为方波，经分频器进行512次分频后形成9KHz基准信号，通过“8、4、2、1”码设置频率。本机原频率为1521KHz（8421码为0001、0101、0010、0001）改为1557KHz（8421码0001、0101、0101、0111）。

3. 调谐回路调整

调谐回路是指中间放大器输出至功率放大器输入间的电路，中间放大器输出电压是方波，而功率放大器需要正弦波推动，调谐回路的作用是将方波转换成正弦波，正弦波的振幅要符合功放要求，使中放的负载阻抗是纯电阻。调谐回路由串联谐振电路和并联谐振电路组成，串联谐振对于工作频率来说是一个低欧姆的损耗电阻，对于谐波来说呈高阻抗，因此中间放大器的输出电流就近似于正弦波。原理图如图3。

中间放大器经中放交换继电器输入到由C1和L1组成的串联谐振回路再到T1，然后经过变流器T2至L2。

3.1 L1-C1串联谐振回路调整

由于原频率1521KHz和调整后频率1557KHz，变化不大，无需要更换电容C1，只需要通过调整L1来是串联谐振回路阻抗实部趋近OΩ，虚部jx趋近于-15jΩ左右（用于抵消变压器T1上的电感15jΩ），该项调整在关机状态下，使用中波电桥和网络分析仪调整。

3.2 L2-C2并联谐振回路调整

功率放大器的场效应管G、S间的输入电容约为2000PF，换算到功放变压器的初级每块功放管的输入电容为80PF，全部功放场效应管共64只，总输入电容约为5120PF。在输入电容上并联电感L2谐振于工作频率，使中间放大器的负载阻抗变成纯电阻。功放工作时的输入电压峰峰值约为28Vp-p，发射机接50Ω假负载，开机并上高压，用示波器观察功放的射频激励信号，调整L2，使其峰峰值达到28Vp-p。

此时，PDM中波发射机主机部分调整基本完成，天线端接50Ω假负载测试，可以正常开机。

天线匹配网络调整

我们台现有播出频率8套，最小频间小于100KHz，频间串扰较为严重，因此各频率天线匹配网络既包括阻抗变换电路、临频阻塞、同频阻塞和临频陷波网络电路。原1521KHz和1098KHz两个频率共用一个发射天线，天线高度108米。现将1521KHz发射频率改为1557KHz，就需要将两套频率的阻抗变换做调整，其他频率对原1521KHz的吸收网络调整为1557KHz。原1521KHz和1098KHz双频共塔网络如图5所示，由于频率变动不是很大，通过初步计算可知在不更换电感电容的情况下可以实现网络调整。

4. 对本频网络和共塔网络调整

4.1 本频网络调整

先调整本频对其他频率的限波网络，举例：调整吸收801KHz网络。断开L25与L24-C23并联谐振网络，同时断开L24-C23与整个网络连接点，中波电桥测试端连接并联谐振电路两端，调整电感L24，使电路谐振在1557KHz频率，测得此时的电感量为4.64uH;将L25接入并联谐振网络，将C26接地端与地断开，中波电桥测试端连接串并联网络两端，调整L25，使整个网络谐振在801KHz，此时对801KHz频率的陷波网络调整完毕。同理，调整其他5个陷波网络。将各频率陷波电路接入整个网络，调整L22和L23两个电感使e点对1557KHz的阻抗为50Ω纯阻，虚部为零。

4.2 共塔网络调整

共塔网络频率为1098KHz，把b、d点断开，中波电桥测试端连接C1-L1并联谐振电路两端，调整电感L1使频率谐振在1557KHz，测得此时的电感数值为：4.648uH。调整电感L2和L3使得e点对1098KHz阻抗为50Ω，虚部为零。

5. 对其他频率网络调整

图5为1359KHz和801KHz双频共塔网络，由于1557频率发生变化，我们需要对陷波网络1521KHz进行调整。就以上两个匹配网络来说，只需要调整了L15和L35，使原1521KHz陷波网络，谐振在1557KHz，即完成陷波调整。具体操作方法在上文提及，这里就不在重复。同理，对其四个网络也要进行陷波电路调整。

至此，天线匹配网络也完成调整，发射机接天线测试，开机正常运行，再逐个频率开机，通过对阻尼微调电路中L3和L4的调整，发射机运行正常。改频后，我台1557KHz发射机正常运行半年，无异常。

参考文献：

[1]陈晓卫《全固态中波广播发射机使用和维护》

[2]上海明珠广播电视科技有限公司《中波广播发射机技术说明书》

[3]黄霖《全固态中波发射机改頻（主机部分）》