探讨MT2000型短波发射机欠功率报警器的设计与制作

阿布都热孜克·热孜克，吾麦尔江·麦麦提

（新疆广播电视局9166台，新疆喀什，844799）

0 引言

MT2000型短波发射机是广州海华集团生产的一款宽带短波全固态发射机，由于此类发射机性能稳定，效率高，功率冗余充分、可靠性高、稳定性好，监测和控制部件充足，操作维护方便，具有良好的环境适应性，监测控制接口完备、标准，具有自动保护能力等一些列的特点得到了我们广电系统广大使用者的高度认可。所以使用面积也比较广泛。但是这类发射机的生产厂家只设计了四种报警新的告警灯，分别是：①功率放大单元输入电压过高报警（电压传感器位于350W功率放大板上，MRF448三极管基极上的电压取样）；②功率放大单元温度过高报警（温度感应传感器安装在功率放大单元散热槽的左右各一只）；③电压驻波比过高报警（位于功率合成器后端的输出功率采样与监测模块上取样，当驻波比VSWR大于等于2时报警）；④功率合成输出不平衡报警（位于功率合成器前端，功率合成出现不平衡时对应平衡电阻发热，温度85℃时报警）。这些报警系统告警过程是这样的；报警时只是红灯一直亮（没有其他报警声音），静噪板电路开始介入，起到保护作用，开始保护发射机，降低发射机功率放大单元的输入直流电压，然后发射机的输出功率降低到500W以下，（这么低的输出功率，按照广电总局62号令以及相关规章制度，可以断定为停播了）然后红灯又熄灭，静噪板停止工作，就这么一个过程，全过程的时间小于1s，虽然静噪板这样接入电路以后，可以对发射机起到自我保护的作用，但没有任何警报声音，能够引起值班员的注意，如果此时此刻值班人员在控制室而不是在发射机旁边，则出现以上报警信息时很难被发现的，这样对我们的安全播出工作带来很大的播出安全上的隐患，并且这种状态只能等到下一次值班员巡机时才能被发现（半个小时一大巡，15分钟一次小巡）。为了号召国家广电总局对于播出设备朝向固态化，智能化，网络化的“智慧广电”要求，经本人以及台里技术人员的共同努力下，完成了MT2000型短波发射机报警系统的智能化改造，把欠功率报警器的报警信号以及发射机原有的四种报警信号的状态信息一起传送到位于控制室的远程操作终端计算机上，便于操作以及观察。

1 设计报警器的原因

其一，MT2000型短波发射机有配套的远程控制器可供选购，但一方面因为这套控制系统不含掉功率（功率不足）报警系统，另一方面单位经济条件一时不能购置。因此我一直在想，为了提高安全播出水平，为增强报警灯的告警效果，能不能设计一个作用明显，价格低廉的告警系统呢？经过我们的不断努力和探索，查看发射机各个单元的电路设计图纸和原理图，经不断的实验和测试，最终发现，可以利用MT2000型短波发射机上的接口转接单元完全实现这个目标，能够把欠功率（功率不足）信息以声光报警的的形式，告知值班员，使值班员采取相应的措施。

其二，随着智慧广电工程的实施，机房控制室内增加了几台发射机远程操作终端，这样便于发射机的远程开关机操作，也能够实时观察外电（市电）电压，电流，市电频率，机房温度，湿度等环境信息。我们发现环境采集器有几个数据采样和数目转换模块是空的，如果我们能够在这个环境采集器里增加这套报警信息（输出功率报警、电压过高报警、功放单元温度过高报警 、电压驻波比过高报警、功率合成输出不平衡报警等等），并将这些信息进行相应调试以后，就能在远程操作终端屏幕上看到发射机异态报警信息。

2 设计思想

MT2000型短波发射机的工作要求的输出功率是2000W，平时也要工作在2000W左右，按照现在运行的值班制度，要求值班员间隔15分钟小巡 一次，隔半个小时大巡一次，但这中间发射机出现功率降低或者没有功率输出等情况出现时，发射机没有任何报警或者提示机制，出现这种情况坐在控制室内的值班员很难及时发现的，这样对我们的安全播出工作带来很大的安全隐患。因此，我们需要这么一个设备，它的作用是，发射机在正常运行过程中一旦出现因功率降低而停止播时，或者输出功率不足上级广电部门要求的功率下限时，发出警报声和闪烁的灯光，能够引起我们值班员的注意力，减小劣播和停播率，提高满时间，满功率播出水平。

按照我们这类发射机的特点，在激励器控制屏幕上输入相应的频率数量之后，激励器的激励幅度调也要调整，然后插上PTT钥匙，使发射机开始正常播出，当PTT钥匙拔出时，发射机就停止功率输出。

现在我们要解决的问题有两个，第一个问题；给这类发射机制作一个功率不足或停播报警器，它的作用是，当发射机在正常运行过程中不报警，不发出报警信号，一旦出现功率降低，也就是说功率小于某一个特定功率值的时候，（我们这里测试时，把它设计成一旦功率低于1000W 时报警，平时功率低于1000W是可以认定为停播 ）就开始报警，提醒值班员采取相应的措施，恢复正常播出。第二个问题；我们需要把功率不足的报警信息以及其他报警信息（比如①电压过高报警；②功放单元温度过高报警；③电压驻波比过高报警；④功率合成输出不平衡报警等等报警信息），通过数模转换，通过环境采集器，采集并处理以后，传送到接口服务器，经接口服务器对采集进来的信息进行分析和对比，做出判断，然后我们要把这个判断信息传送到值班室的远程开关机终端系统，由终端系统根据来自接口服务器的判断信息，做出相应的报警，提示值班员采取措施，恢复播出。

首先要解决的问题是：找到功率数据的采样点，这个点必须要具备一下要求。当功率降低或增加时，这个点的的电压也要跟着功率降低而降低，增加而增加。在这个点上，发射机输出功率跟电压要有个线性的对应关系。刚开始我想利用MT2000 型短波发射机功率表头上采集电压与输出功率变化的数据，但是表头上这个点的电压比较低（P=2000W 时 U=0.88V , P=1500W 时 U=0.78V P=1000W时U=0.64V），由于电压很低，不容易被监测到以及不能进行有效地模数转换，这个点要求的精度很高，输出功率与电压的线性关系不明显，报警器也不好实现，所以暂时放弃了该点。又通过多次的测试和查看有关资料，我在接口转接单元里找到了一个发射机的正向功率数据采集点，是接口转接单元A2板子上的X3点。这一点的电压与功率对应关系有如下：当P=2000W 时U=4.98V ,P=1000W 时U=4.04V。对功率输出与电压之间有比较好的线性对应关系。也刚好能满足我们的硬件要求。因此我们暂时确定该点为我们报警器的数据采集点。

其次要解决的问题是，按照我们这类发射机的设计特点，激励幅度调整完以后，插上PTT钥匙，发射机开始正常播出，当PTT钥匙拔出时，发射机停止输出功率，所以我们要确定PTT钥匙插口对低电平有效还是跟高电平有效。通过检测，PTT钥匙插进之前，插口电压是4.8v，PTT钥匙拔出以后，插口电压是0v，所以PTT插口是对低电平有效。

按照数字电路原理我们需要一个或门电路和一个电压比较器，电压比较器以及或门电路处于高电平时，这个电路的输出信号启动处于饱和状态下的三极管S8050，此电路中S8050起到开关作用，三极管S8050导通以后蜂鸣器开始告警，但一般在每个机房最少有几部发射机，有时同时开的发射机多的时候，虽然蜂鸣器告警，但是不能立刻判断是那部发射机告警，因此我们在发射机接口转接单元外面跟蜂鸣器并联一个七彩发光二极管，这样可以很容易的判断是那台发射机在告警。

这里我们用LM393, LM393 是双电压比较器集成电路。

该电路的特点工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源：2～36V，双电源：±1～±18V；消耗电流小，ICC=0.8mA；输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容。原理图如图1所示。

图1 LM393的原理图

各引脚功能：

8脚电源＋，4脚电源－，1脚比较器A输出，2脚比较器A反相输入（输入比较电压），3脚比较器 A同向输入（输入参考电压），5脚比较器B同向输入（输入参考电压），6脚比较器B反相输入（输入比较电压），7脚比较器B输出。

LM393的工作方式，LM393由两路比较器组成的，比如第3脚输入参考电压，第2脚输入比较电压，当比较电压大于等于参考电压时，第1脚处由于低电平。当比较电压小于参考电压时，第1脚处由于高电平。

内部原理图如图2所示。

图2 LM393内部原理图

制作电路图如图3所示。

在上面的图3中各个原件连接是这样的：

图3 停播告警器制作电路图

直流24V电压通过三个固定电阻R1、R2、R3，再通过一个可调电阻R4，这样利用可调电阻可以把电压降低到2V到6V左右，精准控制到我们所需要的任一意电压值。我们这里调到4V，我们把这个电压连接于LM393的第5和第3脚，作为比较器的参考电压。LM393的第2脚连接于功率采样点X3，LM393的第6脚连接与PTT，第1脚和第7脚作为输出端，连接于R7的终端，这里R5、R6、R7是上拉电阻，LM393的第8脚直接连接到24V电压源的正极上，为整个比较电路提供电压源，LM393的第4脚接地或接到电源负极上，这个接地对于整个比较器电路板子的低电平状态极为关键。

这个电路的工作方式如下：

当发射机正常开机并且功率低于1000W时，比较器AA输出高电平，原因是，当把PTT插进时，比较器第6脚上的输入电压低于参考电压（比较器第5脚上的电压），因此，比较器AA的输出状态为高电平。比较器BA的输出状态也高电平，原因是，功率低于1000W时，比较器第2脚上的功率采样电压低于参考电压（比较器第3脚上的电压），因此比较器BA的输出也处于高电平，我们这个高电平信号连接到处于饱和状态下的三极管S8050的基极，并启动它（起到开关作用），当三极管S8050导通时，整个报警电路启动，蜂鸣器开始发出报警声音，发光七彩二极管LED1开始闪乐。当功率大于1000W时，虽然比较器AA仍然输出高电平，但对于比较器BA来说，比较电压2大于参考电压3，因此这个比较器的输出端处于低电平，此时电路总状态是电路还是处于低电平，三极管S8050也继续处于饱和状态，导致三极管S8050不启动，也同时导致蜂鸣器也不能启动，最终结果是蜂鸣器就不能发出声音，不做报警，电路保持低电平状态。

然后我们把欠功率报警系统的高电平状态与其它四个报警系统的高电平状态通过连线送入到环境采集器，环境采集器把发射机的这些信息与原来机房环境的采集数据（比如机房温度，湿度，外电电压，电流，频率等等）一并送到发射机远程开关机系统采集模块上，我们对采集系统做相应的调试之后，把采集好的报警信息送入到接口服务器，接口服务器将对这些数据进行处理和分析之后，做出对应的怕那段。比如出现发射机各类报警情况时，接口服务器将把这些报警信息及时传导发射机远程控制操作终端上，这样我们能够在控制室内的发射机远程控制操作终端上也能看到发射机异态报警信息。只要这套系统不报警（输出功率不足报警、电压过高报警、功放单元温度过高报警 、电压驻波比过高报警、功率合成输出不平衡报警等等），就说明发射机工作正常。

3 结束语

上述内容简单阐述了MT2000型短波发射机的停播报警器的制作原理和思路以及其余报警系统信息的集中传送发射机远程操作终端的过程。目前在我台这套系统已成功的制作了3个发射机的报警器并投入使用阶段。经两年的试用和调试，功能的完善，该系统已通过了广大发射机房一线值班员的认可，也得到周边台站的高度评价和测试，最终也得到了自治区广电局相关技术人员的认定。这套报警系统，性能可靠、运行稳定，价格低廉、容易实现、为安全播出多了一份保障。