大功率短波（精选7篇）
大功率短波 篇1
目前, 我国的发射机房的通风系统一般为风机的强制补风, 但由于发射机房功率较大等原因, 有时会使产生的热量很难及时消散, 造成机房空气不流通的现象, 从而起不到很好的降温效果。所以, 为了保证设备的正常运行, 应采用相对的冷却方式维持环境系统的温度平衡, 从根本上去实现降温的目的。
1 我国大功率短波发射机房通风系统的使用情况
传统的机房通风系统一般是通过空调进行热量交换, 虽然这种方法在一定程度上可以维持温控系统的平衡, 但还是存在着一定的局限性, 并没有达到理想中的通风散热效果。而且, 由于气温、环境等因素的影响, 使传统的空调通风系统在夏季很难保证进风的低温性, 冬天也难保证进风的清洁性, 在温度调控方面无法得到有效保证, 而且空调消耗的电量过大, 造成较高的维护成本。所以, 在通风系统的设置上, 一定要注意合理换气的原则, 并保证进风空气的清洁、低温, 从而达到真正的散热效果。目前, 我国的发射机房通风系统正向水洗通风的方向进行转变, 采用恒温水供给的方法, 很大程度上解决水温随环境变化的问题。主要原理为:室外的自然空气经过粗效过滤后, 由风机进行加速, 强制通过水幕, 对空气进行高效过滤与温度调节, 并把新鲜的空气送入机房内, 达到合理的通风效果。此外, 在水洗风进风系统的设计上, 既对设备生产的热源进行了再次利用, 又对通风系统的有效性、通风设备的安全性及人体舒适程度等问题进行了良好的改善, 且该系统的维护简便, 运作性能较高, 对机房环境系统空气质量的改善也有着明显的效果。
2 我国大功率短波机房通风系统的改造前景
首先, 以2005年建造的491台大功率短波发射机房来说, 其建筑面积2619m2, 其中设备区占1789m2, 办公区占830m2, 并装有8部100kw的短波发射机, 发射机房配置有140kw的电锅炉用于取暖, 152kw的空调用于夏季降温。在原设计中, 曾考虑使用发射机风冷冷凝器所排出的热量为机房的整体供暖, 该热风是由自然风通过冷凝器时, 被加热形成的, 但由于空气较为干燥, 且通过冷凝器后会出现众多粉尘, 对人体的呼吸系统造成一定影响, 所以在使用不久就被迫停用。直到2009年, 我国对发射机房的的通风系统进行了改造, 采用水洗通风技术, 并通过4年的实际应用, 得出的结论为:在室外温度为5-20℃时, 水洗通风系统实施后, 环境的干湿程度基本符合使用要求, 可达到理想的降温除尘效果;当室外温度超过25℃的时候, 由于进风湿度较大, 需要靠空调进行辅助除湿才可达到使用要求;当室外温度低于5℃时, 由于过于接近水的冰点, 无法形成水幕, 所以致使该系统无法使用。
3 目前我国短波机房水洗通风系统存在的问题
通过2005年到2009年491台大功率短波发射机房通风系统的实际效果来看, 目前我国的水洗通风系统还没有达到理想中的状态, 虽然较之前的通风系统有了很大的改善, 但仍受着环境、温度、地域等因素的影响。
3.1 使用时间的局限性
机房中的水洗通风系统要求原水洗风机组中所使用的3m2循环水槽位于地表, 水槽中的水温应与周围的环境温度保持一致, 但是此要求对于那些气温较为的地区, 在使用上还是存在着一定的局限性。首先, 从气温方面来说, 在夏季, 我国大部分地区气温普遍都超过了30℃, 而当环境气温超过30℃后, 机房水系通风系统中水槽的水温也基本达到了30℃, 从而无法对进风起到降温作用, 其次, 水槽水温过高易滋生有害细菌, 使进风通过水后, 会带出水中的大量细菌, 从而对室内空气造成一定影响;此外, 对于一些水质较硬的地区, 水在高温蒸发后会形成碱垢, 长时间进水可使碱垢累计, 对水幕造成一定的堵塞。所以, 该系统的使用受着时间、气候等因素的影响, 据估算, 每年只6各月的时间可以使用, 造成了很大的局限性。
3.2 耗电功率较大
原设计室内冷凝器进风通道风阻较大, 为了保证良好的散热效果, 冷凝器中要使用0.75kw的风机和3kw的轴流风机进行辅助排风散热, 从而造成了较大的电力消耗。此外, 由于水洗风机组在冬季无法使用, 导致机房处于负压状态, 室内的热量被大量带走, 使140kw的供暖炉满负荷运行, 造成极大的资源消耗。
4 水洗通风系统的改造方案
4.1 进风系统的改造
在进风系统的改造上, 主要是解决冬季使用的问题。首先, 增加机房内散热器热风的回送同道, 将后置变频风机改为前置, 增加了紫外线杀菌灯;其次, 在室外风与发射机的散热风混合一次升温后, 通过15℃的地下水形成水幕加湿, 并进行二次升温, 将风温控制在10℃左右, 并使其中一部分风进入机房设备区进行降温, 另一部分风通过冷凝器的再次升温, 发散到机房的办公区域进行供暖。
4.2 水路系统的改造
首先, 需在机房内配备一个体积为250m2的水窖, 来代替原有的地面3m2的循环水槽, 水窖水面离地面深度约2.5m左右;其次, 在地下1m的深处, 直埋上水和回水管道同消防水窖形成封闭的循环水路, 通过水窖内的循环变频水泵将水送给风机使用;此外, 由于水窖至于地下, 可与自然地下水进行合理的温度调控, 有效的使水窖中的水温时刻保持在15℃左右, 从根本上解决了温变的问题, 而地下水洁净避光, 可减少水的蒸发速度, 使有害细菌的滋生程度将至最低, 从而使水路系统达到合理应用的目的。
4.3 管道电控系统的改造
在水洗系统的进风风道口上, 需加装温度传感器和PLC辅助控制器, 使系统可根据当前的温度情况进行自动控制, 实现对进风量与风机进行变频改变的进风量的合理把控, 达到智能自动化的目的, 减少人工手动操作不及时或操作错误的现象, 使温度控制时刻保持着精准的目的, 从而对其它系统的运转起到有效的支撑作用。
结束语
在大功率短波机房通风系统的改造上, 需借鉴多项的水变频水泵技术, 并利用地热与水温的相互调节, 有效的控制了水温的变化, 使系统的热量的运用达到一个平衡的状态, 不仅降低了系统的功耗, 更是加大了人体舒适的感觉, 提供更有利的办公环境。
摘要：由于短波发射机拥有调制变压、蒸发冷却电子管、高末调载电容等发热元器件, 常常会使发射机房配备室的冷凝器水温过高, 导致设备运行不稳定的情况发生。所以, 如何能以最低的成本合理、有效的改善好机房温控平台, 为短波发射机构较为关心的事情。本文就我国大功率短波机房通风系统的改造问题进行分析, 为大功率短波发射机房的通风降温工作提供相关建议。
关键词：短波机房,通风加温,系统,改造
参考文献
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大功率短波 篇2
关键词：使用流程,操作规程,故障分析故障处理,设备保养,养护措施
1 偏向开关的工作原理
在具有两列以上的水平偶极子天线阵中, 如将天线阵的各列的电流相位逐列改变一个相等的角度, 同时保持电流幅值不变, 天线阵的辐射波束便会发生偏转, 增加这项功能, 一副固定天线就可以在不同时间里用来对不同地区服务, 以提高其使用效率。
在短波天线阵中要取得各列偶极子间电流相位差的方法是利用电磁波在馈线中传输时所产生的相位移。因此要使水平辐射方向图偏转可改变馈给各列偶极子的馈线长度差以获得各列偶极子的电流相位差。
(a) 正向辐射 (b) 偏向辐射
如图1 (a) 由馈点O到两极偶极子的馈线长度相等, 则偶极子A与B电流相位差为0, 这时辐射最大值方向垂直于偶极子平面, 图1 (b) 中馈点O’的位置偏离中心O点的距离为L, 则O’B比O’A长2 L, B列辐射元的电流相位比A列辐射元的电流相位滞后一角度§其值由电流流经长度为2 L的馈线的电流相位差而定, 这时的辐射方向图向右偏转, 在实际中为了改变分馈线的长度差, 需采用一个1*3开关或称偏向开关, 其接法如图2中Sr为偏向开关。
其上有接点a、b及c。a与b与c之间各接一段馈线, 其长度, 是所需的电流相位差决定馈线a.A与c.B的长度相等, 当偏向开关的转动接点在a点时 (即a点为馈电点) 。则分馈线a.A比a.B短, 这两段馈线长度之差为a.b.c.段馈线长度, 这时辐射方向图向右偏转, 相反, 如偏向开关的转动接点接在c点时则辐射方向图向左偏转, 如转动接点在b点时则为主辐射。
偏向开关从实用性, 方向选择等多方面发挥出巨大作用, 因此得到了广范使用。一般的偏向开关为TBP 1×3-500型或TBP 1×5-500型大功率短波天线偏向开关。下面我们和大家共同探讨TBP 1×3-500型大功率短波天线偏向开关。
TBP 1×3-500型偏向开关分为电器控制部分, 偏向开关柜, 及偏向环组成。 (如图3所示)
正常来说电磁波从机房出来后经主馈线分馈线然后上天线。当主馈和分馈之间出现偏向开关时, 情况就有所不同, 当开关不偏向时电磁波经主馈同时是经偏向环一加分馈一和偏向环二加分馈二, 然后经馈线同时到天线振子, 此时分馈线的长度一样, 也就不存在相位差, 而当偏向开关打到右偏或左偏时电磁波就会多流经两个偏向环才上天线, 例如当偏向开关打到右偏电磁波从主馈进入经分馈二流出, 同时通过偏向环二和偏向环一从分馈一流出, 经两条分馈线到达天线振子, 此时两分馈的长度不同, 也就出现了相位差, 电磁波就不会时间到达天线振子, 天线右侧的振子相对比左侧的振子先得电形成天线偏向。
2 偏向开关工作流程及常见故障
2.1 工作流程
一般正常情况偏向开关的偏向环, 微动开关都处在主向位置, 当同一副天线需要对另一个地区服务进行覆盖时, 偏向开关就要进行偏转。首先是机房送出380伏交流电, 使开关马达带动转向器的三转换开关使偏向环向天线需要方向偏转, 同时机房的220伏控制电缆来控制微动开关工作完成偏向开关的偏转。
2.2 常见故障及分析
在偏转过程中偏向环和微动开关到位时机房会收到位置反馈信号, 当没有位置反馈信号时说明偏向环或微动开关没有到位, 形成开路, 这可能是偏向环没有到位, 或者说微动开关的触点出现问题没有形成正常的闭合状态。也有可能接线盒接线端子出现接线错误。这就需要人工手动来操作完成及检查并处理相关问题。
(1) 偏向开关形成开路后, 需手动恢复, 先将偏向开关的手柄下拉并固定, 这样防止突然电机带电转动伤害检修人员, 在旋转手动轮时比较轻松省力, 然后打开手动部分的保护护盖。将手轮安装在电机手动控制器上并固定。用一只手转动手轮根据具体情况, 顺时针或逆时针方向转动手轮。同时用另一只手来控制电机部分与偏向开关之间的联动器使其进入固定轨道槽内。联动器是微动开关接触器与偏向开关内叶片接触器互锁的连接装置, 它们方向一致。继续转动手轮使其按一定的方向旋转使微动开关接触器顺利与微动开关完全接确。可以从上方的透明窗口上观察到, 使微动开关闭合。一般情况要将微动开关接触器打到中间档。也就是所说的主向。偏向开关的叶片同时和主向接触点完全接触。这时上方透明窗口微动开关接触器到位了就不动了, 继续转动手轮因为在控制器内部还有一个微动开关接触器行程比较长还没有到位, 观察这个接触器就要到开关的后上方, 也就是主馈过来方向, 有一个小的透明窗口, 从这个小的透明窗口可以看到接触器, 转动手轮使微动开关接触器与微动开关完全接触。线路导通, 信号传送回机房内。机房信号指示灯亮。
(2) 在恢复后还出现开路那就是各接线端子有问题。检查各接线端子的接线情况, 先从机房查起看看机房和分线柜之间接线的号线, 打开分线柜用万用表去测量380伏交流电, 再检查220伏控制电缆各接线的端及线号是否相对应。之间的电压是否在额定值内, 感应电压的大小是否影响到电缆的正常使用, 如不符合要求马上更换或做好相应处理, 使其达到要求并能正常使用。然后查看分线柜和终端接线盒之间的接线线号是否相同, 之间的电压是否在额定值内。如果是在安装或测试使用后出现问题那就是换频后感应电压影响到电缆的正常使用。
自我台安装偏向开关以来, 在维护过程中我发现偏向开关两边向外延伸上下两根平行的分馈馈管的连接稳定性较差, 受季风影响严重。经过认真分析原因如下:馈管为纯铜材料, 固定分馈跳引线的一端比较重, 馈管用胀塞和顶丝与偏向开关输出端进行固定和连接, 电磁波从主馈通过偏向开关经分馈馈管, 分馈线跳引上分馈线到天线, 但是偏向开关与分馈馈管的连接稳固性较差, 上下两馈管之间很难保持平行, 跳引为铜包钢材料制作而成, 有一定弹性。西北地区属季风性气候, 风多, 风力大, 在风季来临后, 分馈线和跳引在风的作用下来回摆动带动馈管, 长期下去就会使胀塞赛松动, 上下两根平行馈管不平行造成发射机驻波比过大, 严重时可能会使分馈的馈管脱落烧坏偏向开关造成大的停播事故。
为了解决这一问题, 提高两根平行的分馈馈管的稳定度, 在馈管之间加装了支架, 并将支架和基座进行联接。加装支架后, 给馈管一个支撑和限制位置, 使其在外力条件下也能相对地保持位置固定不变, 有效地提高了该部分的抗风能力, 经过一段时间的观察, 收到了良好的效果, 确保我台的设备正常使用和安全播音, 也减少了维护工作中不必要的人力和物力上的浪费。
3 结语
大功率短波发射天线的检查与更新 篇3
1 天线幕检查
短波天线的形式很多, 有的简单, 有的复杂, 一付天线包括发射 (或接收) 电磁波的天线幕, 支持天线的塔桅及馈线三部分。所谓天线幕即指发射 (或接收) 电磁波的部分, 这一部分经常由各种不同直径和长度的导线、各式绝缘子和金属附件构成。
天线幕的机构形式尽管不相同, 但就其组成部分的作用来说, 有天线振子, 分配馈线和附属线及绝缘子和附件等。振子是用来完成发射 (或接收) 电磁波, 常用φ4.0~6.0的双金属线或硬铜线, 按图纸及安全要求做成单线、双线、三线或笼形的振子, 每个振子二端用绝缘子隔离, 与尾巴绳或其他振子连接。分配馈线包括分馈线和支馈线等, 一般在大型天线幕中才有, 而且复杂。简单的天线幕只是一段下引线, 一端连接天线振子, 另一端与主馈线相连, 用来把发射机和主馈线传输的功率分配给天线振子, 是用φ4.0~6.0双金属线或硬铜线按一定电气要求制成的平衡双导线, 附属线, 包括振子尾巴线、腰拉幕、吊线、重垂线等, 是用来悬挂、支持天线振子和分馈线的, 附属线选用钢绞线或钢丝绳制作。为不使附属线参加发射或接收, 常用绝缘子分隔成若干段, 分隔长度应小于λ/8, 一般在2~3m左右。绝缘子主要用棒形绝缘子 (或称哑铃绝缘子) 和蛋形绝缘子。附件主要有滑车、振子支撑、连扳、花蓝螺丝等。天线幕检查的方法主要有以下两种。
1.1 落幕检查法
具体方法如下:将天线幕放至地面进行检查处理, 然后重新悬挂。这种方法适用于振子较轻、天线机构简单或单层的天线幕, 如棱形天线、笼形天线、角形天线、对数周期天线和鱼骨形天线幕的检查。
在天线幕的各个悬挂点处, 通过一个定滑轮接一根钢丝绳, 一端用卡环或结扣的方式与振子尾巴绳连接, 另一端接推磨、卷机机或直接用人拉, 稍用力即可摘开悬挂点。然后慢慢松绳, 将天线幕放至地面, 进行检查或处理。放天线幕的钢丝绳要视振子的多少和张力而定, 一般采用φ9.3的钢丝绳, 其长度可使振子放至地面。滑车一般用2T左右的单轮活门滑车。动力可用推磨或手摇绞车或小型卷扬机等。如果振子悬挂点是在塔上的则定滑轮要挂在塔上稍高于悬挂点处, 钢丝绳穿过滑车与振子尾巴绳连接好后引下至卷扬机。如果振子尾巴绳是经塔上滑车悬挂并引至地面的, 则在地面固定点挂一滑车, 用钢丝绳穿过滑车与振子尾巴绳连接。
天线幕检查的要点: (1) 振子线及连接点, 特别是分馈线与振子的连接点, 即馈电点, 经常出现的是打火或断线, 必要时可用双金属线绑扎; (2) 振子的支撑点; (3) 绝缘子的清洁及阻值检测; (4) 最后是金属件撑圈的防腐涂复。
经过检查、处理的天线幕。在恢复时要注意慢慢提升, 边提升边整理, 避免振子线、下引线出现死弯, 待天线幕完成离地后, 可先挂好一边。然后接好下引线, 最后用经纬仪和拉力计, 校正一次天线幕的垂度、中心位置和尾巴绳的张力。
1.2 吊兰检查法
对于大型的短波天线如同相水平天线、宽波段同相水平天线和隙缝天线等, 一般不能采用落幕检查。原因是天线幕庞大振子的层数和例数多, 分馈线和附件多, 加之振子线、馈电线经长时间使用会产生时效硬化, 落幕检查会使铜线造成损害, 各层振子在地面重迭堆积使振子机构变形, 得不偿失。
吊兰检查法, 即在天线幕顶层振子两端的悬挂点上方各挂一滑车中穿过一端连接吊兰, 另一端连接一台卷扬机, 再吊兰上栓一根尼龙绳作尾巴绳, 吊兰上的检查人员, 指挥二台卷扬机升降, 同时指挥尾巴绳的拉紧和放松, 可使吊兰与天线幕保持一定距离, 并沿各层振子左右或上下检查, 发现问题时, 卷扣机叫停, 尾巴绳放松, 吊兰即可靠在天线幕的故障位置, 处理完故障后, 尾巴绳拉紧。吊兰即离开天线幕, 指挥二台卷扬机升降, 吊兰则继续沿天线振子检查。
2 天线幕的更新
一般来说, 天线幕的更新不常见, 这主要是铜线较钢铁耐腐蚀, 再加上经常维护, 一付天线可使用几十年。但有时因天线幕先天不足, 如振子线使用硬铜线, 不如双金属线强度大, 或虽然使用双金属线, 但质量不好, 外层紫铜的搌压工艺不高, 使用过程中开裂。钢芯生锈, 不能保证天线正常工作时, 就要更新。
天线幕的更新与制作架设一付新天线并无太大区别。为保证不间断播音, 往往按图纸要求在天线场地附近重新制作一付天线幕, 利用较短的停机时间, 拆除旧的, 立即架设好新的, 经调配后, 投入使用。
天线幕的更新分为以下步骤。
(1) 一般应参照原始图纸或设计部门重新出图。
(2) 按图备料。凡制作天线幕需用的各种材料、元件均应备齐, 不得随意更改、替换。
(3) 照图施工。施工负责人应仔细研究图纸, 并绘制各部分的草图保证主要尺寸, 交施工人员分别制作, 经复核尺寸后组装。
(4) 分几部分制作。一般天线振子, 分配馈线 (“十字”等) , 下引线, 附属线 (尾巴线、腰拉幕、重锤线等) 应分别交给指定人员制作, 以保证质量。如天线振子, 一般一付天线需要做几十个振子, 为保证机构尺寸相同, 不应叫给很多人做最好指定2人专门制作。“十字”或下引线也是一样, 按标准要求, 铜线应使用直线器拉直, 并使用紧线器引力下料, 制成的振子, 不管是几线的, 每根线都要受力均匀, 振子的长度误差5mm以内。例如, 三线振子的制作, 下料前应计算制作长度和做份, 经试验制作后批量下料、张力下料时, 凡做头点均应用色笔做标记, 按标记绑扎, 做头要符合要求, 二端做好头后, 最后按记号放入三角支撑并绑扎, 复核尺寸并焊头。
(5) “十字”串的制作。按图纸要求:如6线的最少使用6只紧线器把6根线拉紧, 然后在做头点做记号, 按记号分别绑扎十字绝缘、做头, 经复核尺寸后。用熔化好的焊锡浇焊, 待焊头冷却后, 拆除紧线器。
(6) 下引线的制作, 也应在紧线器刁紧的情况下制作, 跨接线的弯制长度应小于一个线经, 即二线间300 mm间距, 跨接线的长度为294 mm (使用φ6.0线时) , 每隔3 m一对的跨接线应牢固绑扎在二线间, 为防止变形, 最好用焊锡浇焊, 然后拆除紧线器。
(7) 振子尾巴线, 使用钢绞线的, 做头应按拉线做头要求, 使用钢丝绳的插头长度应不小于绳径的20倍, 其分段尺寸应符合图纸要求。
(8) 旧天线的拆除, 同于天线幕的落幕检查。
(9) 在新天线幕的各悬挂点, 串好钢丝绳, 以备挂天线。
(10) 新天线幕的组装, 应在天线场地进行, 最好就在塔下, 为减少振子的堆积损伤, 可以边悬挂、边组装, 即组装一层, 使用已串好的钢丝绳与振子尾巴绳连接, 拉起一层, 再组装第二层, 拉起第二层, 直至全部组装后, 离开地面。同时, 用经纬仪观测天线中心点及垂度, 当天线幕快到达预定点时, 张力最大, 此时顶层振子可使用推磨。其于各层使用紧线器辅助, 慢慢调整中心位置及垂度, 直至基本满足设计要求, 此时可在天线尾绳上逐层加拉力计, 调整张力, 同时观测垂度直至满足设计要求。若各分部制作和组装无问题, 即可装下引线与主馈线连接。
(11) 天线幕完全挂好后, 需要重新校正塔桅的垂直弯曲度。最后按工作频率对天线进行调配, 若天线幕制作尺寸误差很小, 各部位机构尺寸严格, 天线调配会很顺利。
发射天线幕的维护好坏, 影响因素很多, 与材质有关, 与不同应用环境有关, 只要我们在工程建设中, 选择适合当地气候环境的天线幕材质, 加上平时合理的巡视和维护, 一定能把发射天线幕维护工作做好。
参考文献
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大功率短波 篇4
使用大功率短波发射天线可以更加简单的对频率进行更换。一般情况下其分辨率往往不超过1赫兹, 其相位产生的声音非常小、而且非常容易控制, 自身带有外部同步激励器的有关接口。能很好的进行浮动载波这一任务, 并且能够出色完成, 这样一来电能的消耗就会大大的减少, 大大降低了能耗。运用循环调制的机制完成设计的任务, 且可以对每一块功放板的工作时间进行限制。
2 大功率短波发射天线的偏向发射的基本原理
首先要将时间与幅值这两个量转化为连续的模拟信号, 然后经过特殊的手段为传输给发射机, 然后增加直流, 使原来单一的音频信号转化成“音频+直流”的信号。在该模拟信号中, 音频信号和直流信号各有分工, 其中直流信号主要对载波的功率进行调节, 具体调节的方式为控制面板上的升降开关, 之后音频的信号就会进入直流信号中, 再通过取样、量化、保真以及编码等过程, 将音频和直流信号转化为特殊的数字信号, 再通过特殊手段对数字信号进行编排之后, 这种数字信号就可以根据使用者不同的要求去灵活的控制射频放射器上的开关。
在纯理想的状态下, 大功率短波发射天线载波经过A/D的转换器取样的“音频+直流”信号的直流部分只会激活18块“二进制”的射频放大器工作, 之后“二进制台阶”放大器将会全部停止工作:010010/000000。
在“音频+直流”中的音频信号传输到发射机的过程中, 经过A/D转换器进行取样的“音频+直流”信号中音频信号的部分会开始“二进制”放大器的工作, 当六块放大器全部进行工作时:010010/111111。
这时候, 若是音频信号继续增多, “二进制台阶”将会停止工作, 与此同时“大台阶”的射频放大器将会开始工作, 他的数字码位是:010011/000000, 在此时间段内, 10k W载波会逐渐达到全部调制, 处于正峰值的位置, 大台阶的射频放大器就会以两倍的形式打开, 在这个特殊的时间点内其数码是100100/000000。与此同时, “音频+直流”的模拟信号中音频所占的比重将会逐渐降低, 当低至某一数值时, 射频放大器模块就会停止工作。
其次是对DM10型进行幅度调节, 此发射机是共有48个射频模块, 每一个组成的模块都可以在非常短的时间内停止工作或者是开始工作, 音频模拟信号的调节主要是依靠全部射频模块输出电压的总大小, 输出电压的大小又是由工作量决定的, 在提供载波的过程中, 放大器的数目是保持不变的, 若是音频的信号变多, 放大器的数目也会增多, 同样的道理, 若是音频信号降低, 放大器的数目也会降低。其短时间内的变化值都会保持一致。
射频部分由振荡器、缓冲放大器、预推动级、推动级、推动电源调整器、射频状态指示、推动功率合成器、射频分配器、功率放大器、功率合成器、输出网络共10部分组成。振荡器产生一射频信号, 并经过缓冲放大器、预推动级。
通过以上的分析说明可以明白, 对数字调幅可以划分成三个步骤进行。第一步就是给模拟信号加入直信号, 经过A/D转换器之后变成“音频+直流”的模拟信号, 信号将会转变成为12比特的数字码。第二步是把12比特的数字码经过调制编码器进行特殊的编码之后, 对功放级进行调节。第三步是功放级既可以作为功率放大器, 又可以作为D/A转换器, 各个射频。主要有编码器去决定放大器模块的开关状态。
3 控制系统分析
控制部分由控制板、显示板以及开关仪表板共同组成。首先控制板的输入指令信号由三个主要部位提供, 显示板由故障检测?、过载检测的逻辑电路组成。其输出的逻辑信号一方面送到逻辑板, 另一方面供显示屏上26个双色指示灯去监视发射机的工作状态, 这些状态指示灯信号可作为遥控信号到外部接口板输出。即使发射机已被关掉, 但许多状态指示被“锁存”, 所提供的故障指示必须将它们复位后才能正常工作, 假如交流供电电源故障, 备份电池电源能使逻辑电路记忆当前的工作状态。当交流供电电源恢复时, 发射机能自动完成开机动作并恢复到停电前的工作状态。对外接口板的作用是提供遥控输入、状态输出和多用仪表输出, 同时, 还起遥控输入与发射机道路隔离作用, 以防偶然有干扰电压加到输入端, 以防损坏减至最小。使用人员可以借助“本地”或者是“遥控”两种办法进行发射机的调控和监视。运用微处理器进行调节, 主要的功能通过LCD显示。在显示中, 入射功率指示、反射功率指示、主整电压指示、电流电压指示、天线零位指示、网络零位指示、射频推动指示、功率等级设定、自动开关机时间显示、故障指示、载频指示、调幅度动态条状指示等。对于故障的报警和保护, 一旦发现问题, 系统可以准确的感知到, 并发出劲爆的信号, 将发生故障的信息及时进行保存, 可以浏览历史保存的信息, 每天可以提供最大上限为五次自动开关机, 有专门的系统对硬件进行保护, 与微处理器同步检测, 确保安全, 具有完善的防雷措施及相应的保护功能。
4 小结
大功率短波发射天线的偏向发射利用进口场效应管当做功放器件, 其优点是可以保持较高的工作效率, 而且可以长时间稳定工作, 过通道设计, 可以非常出色的完成日常工作。
参考文献
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大功率短波 篇5
1 大功率短波调幅发射机概述
大功率短波调幅广播发射机是振幅调制为基本调制方式的发送装置。这种发射机的射频工作频率在短波波段(3.2～26.1 MHz)。大功率短波调幅发射机主要由激励器、开关电源以及接口电路等主要部件组成。激励器是对射频信号源头的一种表示。对于开关电源而言,其最为重要的作用就是将充足的电源提供给发射机,并且使大功率短波发射机因出现高温高压故障而引发损失的情况尽可能地避免或降低。
2 影响大功率短波调幅发射机功率的因素
目前广播电台使用的大功率短波调幅发射机都使用PSM技术来控制调制电压,然而长期面对高负荷工作,会导致功率模块中的滤波电解电容量逐渐产生降低的情况,电容容量便会出现不足。
2.1 IGBT栅极电阻产生的影响
PSM发射机功率模块由低压整流器、IGBT组成的电子开关和空转二极管DF等组成。其中IGBT的组成中涵盖了两只串联的晶体管,两个栅极均具备了场效应管的电压控制特性,对于输出端的晶体管统一称之为开关管,对于输入端的晶体管统一称之为保护管。当功率模块处于一种正常工作的状态中时,开关管能够对IGBT通过开关控制电路实施控制,而保护管一直未维持在导通的状态中。
IGBT能够对PSM功率模块中输出的电压实施控制,同时IGBT具备的开关特性又会因为响应栅极电容的再充电受到控制,栅极电容再充电会从栅极电阻受到控制,外部电阻RG会对IGBT的开关特性实施控制。
IGBT开关管中的输入的电容会在开关期间产生变化,并且会不断进行充电与放电,充放电的时间依据开关管导通与关闭期间因受到栅极电阻RG控制时栅极电流IG脉冲幅值的大小而变化。当栅极电阻RG阻值减小时,栅极峰值电流就会相应增加,而此时导通与关闭的时间就会相应缩短并且会降低开关的损耗。然而这时伴随栅极电阻阻值减小时,大电流切换的速度就会过快,那么就需要对产生的电流上升率di/dt予以一定的考虑。因为栅极驱动电路中会有杂散电感存在,快速导通以及关断开关管就会分别产生较高的dv/dt和di/dt,此时电磁干扰(EMI)也会大幅度增多,进而破坏IGBT的开关特性,也就令功率模块中输出的脉冲电压降低了占空比。
另一方面,如图1IGBT栅极电阻同开关时间关系图所示,栅极驱动电压VG处于同一时间宽度下的时候,当栅极电阻的阻值在28Ω时,IGBT导通的时间为1.2μs,而当栅极电阻的阻值在5Ω时,导通的时间为0.4μs,可见随着阻值的增加,导通的时间也会相应的变长,导致出现了较高的占空比。
在实际应用的过程中,对栅极电阻的要求一般为非谐振并且温度系数较小的电阻,此外,还建议对电阻之间进行并联处理。根据图1中的数据可以发现,当处于同一时间宽度的栅极驱动电压VG环境下,栅极电阻的取值增加时,占空比就会升高,导致IGBT功率模块中输出的电压值相应也会升高。
2.2 开关状态检测电路产生的影响
在每个功率模块上均会受控于两条光缆,其中的一条光缆能够对循环调制器中发出的“合”“断”指令信号进行接收;而另外一条光缆能够对这个功率模块工作的正常与否进行信息的传递。而开关状态监测电路能够实现对功率模块工作是否正常进行检测,图2即为其工作的原理图。
从图2可以知道当开通了保护管之后,保护管的输出端也就是A点所在的发射极,获得的输出电压将达到550 V。此处的电压会通过压控振荡器AD654外围处的电路CR1、R11、R12以及功率模块上的电阻R13 (204 kΩ),进而构成回路。图中的电压Vin就是电阻R1l与R13在550V电压中获得的分压,假如将A点当作参考点,那么Vin将是一个负的电压,那么计算下面的频率时,就需要加绝对值符号添加上:
通过相关平台的测试可以发现使用原有的工程模块以及控制板时测量并计算出Vin的值为-3.2 V,当采用了新的功率模块以及控制板时,测量并计算出Vin的值为-3.9 V,这种结果就会令AD654输出的矩形波频率fout从32 kHz上升到39 kHz。光发送器HFBR1521的发光依据就是AD654中输出的矩形波电压以及频率的变化规律,然后通过光缆将信号传输给光接收器HFBR2521。
从图3可看出,555电路会直接受到光接收器HFBR2521中输出矩形脉冲的控制。而555电路在图中被连接成了单稳态的触发器,可以通过负脉冲触发,在555电路中输出的高电平脉冲的宽度大致为11μs,并且要求输入端中触发负脉冲的宽度一定要比输出端低,电容330pF与电阻3.3 kΩ共同组成而来微分电路。依据图3可知,当外电升高时,就会令功率模块中整流输出的电压相应上升,甚至会超过额定的550 V,当Vin绝对值升高以后,就会令AD654中输出的矩形波脉冲频率fout相应升高,进而令传送到图2中HFBR2521里的光信号频率升高,最终令555电路输出状态信号中脉冲电压的平均值升高;而若是外电压降低,就会令555电路中输出状态信号脉冲电压平均值降低。48路555电路输出状态信号在进行了汇总之后,会经过二阶有源低通滤波器滤波,视为一个基准的电压,将其增加到48个比较器的同相端,进行A/D之间的转换。假使将升高555电路输出状态信号的平均电压,就会导致基准的电压随之升高。
从上述的分析中可以获知,外电电压同额定的电压相比若出现了偏高或偏低的情况,图2中输出的基准电压就会以外电压升级的比例进行升降;但是因为控制载波的信号是从自稳压电源中获取到的,所以通常情况下是不会同外电压升降的比例进行升降的。那么这种情况下,如果外电压升高,就会向少合PSM功率模块的方向倾向;反之若是电压降低,那么就会向多合PSM功率模块的方向倾向,继而使发射机高末屏压能够自动调整到或接近额定的数值。
本研究开始做的实验是固定外电电压的情况下对开关状态检测电路模块中电阻值从高值将为低值时,依据R13与R11之间对电压进行分压的关系,使得开关状态检测电路中取样电压Vin得到绝对值的升高,进而令压控振荡器AD654中输出的脉冲频率相应地升高,紧接着图2中555电路中输出的电压也随之升高,进而基准电压也随之升高,导致PSM功率模块向少合的方向倾向,最后使得发射机高末屏压出现不足的问题。
3 结语
通过上文的分析与研究,可以清楚地了解到影响大功率调幅广播发射机输出功率的主要原因。本文以短波发射机在实际的运行维护中经常出现的问题为依据,提出了栅极电阻与开关状态检测电路这两个方面对功率造成的影响,对此维护人员在PSM功率模块上机前要严格按要求进行检查和试验,为大功率短波调幅发射机的正常运行与工作提供保障。
参考文献
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大功率短波 篇6
1 高频电磁干扰产生的原因
1.1 大功率短波发射机的谐波辐射
目前多数大功率短波发射机末端的放大电子管的放大模式都为非线性模式, 这种放大模式可以形成高次谐波[1]。因此在发射机的正常播音过程中, 除去自身的播音频率, 这些高次谐波会按照傅里叶指数进行分解, 形成各层次的谐波, 其中的高次谐波则会影响发射机的供电系统。
1.2 大功率短波发射机的互调干扰
在多台发射机同时播音的过程中, 如果其天线隔离度不够, 就会产生互调干扰;另外, 如果多台发射机天线共用设备的隔离度不够, 也会产生互调干扰[2]。如发射机的天线倒换开关、功分器设置不合理, 就会导致发射信号混乱, 在末级调制时会产生多余的组合频率, 对发射机的信号接收过程产生干扰。
2 高频电磁干扰产生的危害
2.1 对电器设备的危害
发射机高次谐波的频率较广, 由于处在广播设备及电视设备的工作范围, 因此会对其电气设备产生影响。随着高次谐波的频率及距离的增加, 其对电气设备的危害程度会逐渐加重, 电视画面的雪花、横纹、电话串音等都是其影响的结果。如果一些精密电气设备对电磁场的要求较严格, 一旦造成设备损坏, 将会造成重大的经济损失。
2.2 对人体的危害
人体属于导体, 因此人体在强磁场环境下会产生感应电, 导致人体细胞及组织出现不适感。随着磁场电磁强度的增加, 人体的不适感会进一步增加。已有统计数据显示[3], 在强磁场环境下, 人体的神经系统会受到损害, 集中表现为神经衰弱症, 如头晕、头痛、失眠等;个别人还会出现植物神经功能紊乱, 如多汗、食欲减退等。尽管高频电磁干扰会对人体造成危害, 但主要是功能性的危害, 在脱离磁场环境后会自行恢复。由于电磁场对人体的危害具有一定的积累性, 其中也不乏未恢复的案例。
3 高频电磁干扰危害的防治措施
3.1 谐波滤波系统
谐波滤波系统包括两种, 即有源滤波系统、无源滤波系统。有源滤波系统又被称为主动式滤波系统, 这种滤波系统首先检测发射机系统中存在的谐波, 随后生成与之大小相同、相序完全相反的谐波去抵消系统中的谐波。无源滤波系统又被称为被动式滤波系统, 通过电容及电感的组合形成允许特定频率通过的滤波器, 实现多余谐波的过滤。目前广播电台的发射机多采用无源谐波滤波系统, 无源谐波滤波系统设计原理见图1, 发射机的型号为DF100A。从设计原理图中可以看出, 当发射机的工作频率进行改变时, 无源谐波滤波器的其他电气元件也开始进行调整, 由于整个电气元件均是联动的, 因此调整起来相对方便。
3.2 安装屏蔽体
屏蔽措施主要是将电磁能量限定在一定空间内, 这一过程所需的材料则就是屏蔽体, 其材料多采用导电材料。发射机的高频腔体就是一种屏蔽体, 其目的是防止高周信号串到低周。屏蔽体的形状可以是网状, 也可以是板状, 如果采取网状屏蔽体, 则数目愈多、网状金属丝愈粗, 屏蔽效果愈好。如果条件允许, 可以适当扩大屏蔽体与磁场源间的间隔度, 屏蔽效果较好, 又可保证高频设备的正常运行。
3.3 高频接地
高频接地是高频设备及屏蔽体同时接地, 接地线不宜过长, 其长度应当保持在波长的四分之一左右。限制接地线长的目标是为防止接地线产生驻波, 避免产生高电压, 降低对高频设备及人的危害。一般情况下, 高频接线的材料多为多股合成的软铜线, 以便降低电流及涡流损耗。一般而言, 如果高压设备使用接地装置, 应当保证其接地电阻≤10Ω;如使用共用接地装置, 应保证接地电阻≤4Ω。在降水量少的季节, 应当对接地电阻进行检查, 除满足相应的标准外, 还应与往年的测得值进行对比, 不应有过大的增加。
除上述几种防治措施外, 还可以在发射机电源侧安装低通滤波器, 防止发射机的高频干扰信号影响整个电网的安全运行, 还可以防止电网中的高频信号干扰发射机的运行;为防止电源纹波的串扰, 可以在发射机的各级电路中安装桥式全波整流装置等等。总之, 高频电磁干扰危害的防治措施并不是单一的。
4 结语
现代科技的发展使得电气设备的应用范围不断提高, 这些设备一旦受到高频电磁干扰, 不仅会影响电气设备的正常运行, 还会对人体造成伤害。高频电磁干扰的形成因素相对复杂, 因此其防范措施也不仅限于某一种, 应当根据实际情况, 选择恰当的防治措施, 将高频电磁干扰的损害控制在最低限度。
参考文献
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大功率短波 篇7
关键词：电磁环境,高频干扰,安全播音
0 引言
短波通信在现代社会的应用非常广泛, 除了正常广播以外, 还应用于军事、航海、航天、铁路交通、电力等领域, 大功率短波发射机的高频干扰, 一直是困扰发射台安全播音的重要因素, 包括自扰、互扰等一系列干扰, 随着电子技术、计算机技术的发展, 一个系统中采用的电气及电子设备数量大大增加, 这种低功耗、高灵敏度的电子元件也是受干扰的重灾区, 特别是对发射机本身的供电系统、信号传输系统、自动化系统和自台质量监测系统都造成了很大的干扰。
我台拥有目前全国主流机型100k W和500k W短波发射机, 10k W调频发射机, 台内电磁环境非常复杂, 怎样能够行之有效的解决电磁干扰问题已经迫在眉睫。
1 高频电磁干扰形成的原因
高频干扰形成的原因很多, 也非常复杂, 这里简单介绍两种大功率电台经常遇到的干扰, 因为只有找到真正的原因才能有效处理干扰带来的危害。
1.1 发射机谐波辐射干扰
发射机末级放大电子管普遍采用丙类非线性放大, 这类放大模式会产生较强的高次谐波, 所以发射机在播音过程中, 除了自己的播音频率之外, 还会按傅立叶级数分解成各次谐波, 其中的高次谐波将干扰输入供电系统及负载, 另外, 高次谐波电流还通过电缆或天线向空间辐射, 干扰邻近电气设备, 但由于该类放大模式会使发射机的工作效率大大提高 (PSM调制方式下, 整机效率可达到70%以上) , 远远高于乙类放大的屛调机, 所以目前国内主流大功率短波发射机基本上都是采用丙类放大的PSM模式。
根据傅里叶级数的原理, 周期函数都可以展开为常数与一组具有共同周期的正弦函数和余弦函数之和:
上式称为f (t) 的傅里叶级数, 其中, ω=2π/T。
n为整数, n>=0。
n为整数, n>=1。
在间断点处, 下式成立:
令
c1为基波幅度值, cn为n次谐波的幅度值。
谐波的频率必然是基波的频率的整数倍, 基波频率3倍的谐波分量称之为三次谐波, 基波频率5倍的谐波分量称之为五次谐波, 以此类推, 不管多少次谐波, 他们的波形都是正弦波。
1.2 发射机互调干扰
发射机互调干扰是多部发射机在同时播音的时候, 天线之间或者天线共用设备的隔离度不够而造成的, 比如发射机天线倒换开关和功分器等设备, 使多部发射机信号落入另一部发射机, 并在末级进行调制, 产生不需要的组合频率, 对接收信号频率与这些组合频率相同的接收机造成的干扰, 称为发射机互调干扰, 这种干扰在大功率短波发射台还是比较常见的, 严重危害发射机工作的稳定性, 影响安全播出。
2 高频电磁干扰造成的危害
2.1 高频电磁场对电子设备的危害
由于发射机高次谐波分量的频率非常广, 且处于无线广播设备和电视设备的工作范围之内, 所以会对在用电气设备及精密仪器造成影响, 随着发射功率的增加和距离的接近, 其干扰程度逐渐加重, 直接的表现为电视节目有雪花或者横纹、电话有串音、音响设备有串音, 最主要的是会造成对电磁场要求严格的各类精密仪器的损害, 产生不必要的财产损失。
当高次谐波信号串入电源系统时, 会对整个电力系统造成不可估量的后果, 造成电压和电流的波形发生畸变, 进而损坏电路中的用电设备, 甚至有可能造成网路谐振的发生。
当有金属物品处在强电磁场环境下时, 由于其导电性会在金属物体表面形成感应电动势, 此时如果接触或碰撞会对人体产生高温电灼伤, 并有可能产生电火花, 引起燃烧或者爆炸, 造成严重后果。
大功率的电磁干扰还会对军用或民用航空雷达系统产生干扰。
2.2 高频电磁场对人体的危害
由于人体也属于导电体, 所以当人长期处于强电磁场环境下时, 感应电就会在人体内部产生, 使人体的细胞和组织吸收电磁能而产生不良反应, 其反应程度随电磁环境的加强进一步加剧, 根据资料统计显示, 在强电磁场环境下人体所受伤害主要是中枢神经系统的功能失调。集中表现为神经衰弱等方面的症状:如头晕、头痛、浑身乏力、记忆力持续减退、睡眠严重不好等;还有的表现为植物神经功能紊乱:如多汗、食欲不振、心慌气短等症状。此外有的人还会出现脱发、手指有时会轻微颤抖和视力减退等症状。电磁场对人体的作用大多主要是功能性的改变, 具有一定的可恢复性, 一般在脱离强磁场环境数周之内就可消失, 但也有在高强度、长时间电磁环境的作用下不易恢复健康的例子, 并且对人体的危害是具有累积性的。
3 高频电磁干扰的防护措施
防止高频电磁干扰的危害主要采用滤除高次谐波、安装屏蔽体和高频接地等方式, 即根据电磁场环境的特点, 采用不同结构型式和材料的屏蔽装置, 同时还可以考虑改善发射机所用高频元器件, 以降低电磁场强度。
3.1 加装高频滤波系统
谐波滤波器分为有源滤波和无源滤波两种, 两种滤波器的滤波方式是完全不同的, 有源滤波又称为主动式的滤波, 主要是检测系统中的谐波, 然后生成一个大小相等, 相序相反的波形去抵消谐波分量;无源滤波又称为被动式的滤波, 主要是通过一系列电容和电感的组合, 形成只能所需要频率通过的滤波器, 把多余分量滤除掉。
大功率短波发射机目前采用的主要滤波设备为无源谐波滤波器, 图1为DF100A大功率短波发射机原理图。
DF100A型短波发射机的谐波滤波器是由两节完全相同的90度π网络串连而成, 两组网络都是阻抗为75Ω的90度延迟网络, 它是一种常K式低通滤波器。其输入阻抗和输出阻抗均为75Ω。谐波滤波器的中间电容C2是一组网络的输入电容 (C21) 与另一组网络的输出电容 (C22) 的合并电容。每个滤波电感 (L1与L2) 在谐振时的感抗都为+75Ω。输入输出电容器 (C1与C3) 在谐振时的容抗都为-75Ω。中间电容器C2的容抗为-37.5Ω。当发射机更换工作频率时, 为确保滤波器对谐波的滤波度, 谐波滤波器的元件参数也要作相应的调整, 谐波滤波器的元件都是联动的, 便于统调。
3.2 加装屏蔽体
屏蔽就是将电磁能量限制在规定的空间内的一种措施, 完成这一措施所使用的材料称之为屏蔽体。屏蔽体一般用铜、铝或铁质导电材料制成, 如发射机高频腔体, 就是为了防止高周信号串到低周而采取的防护措施, 必要时可采用双层屏蔽。屏蔽体可以是板状也可以是网状, 如制成网状, 则目数愈大、金属丝愈粗屏蔽效果愈好。在条件允许的情况下, 应适当加大屏蔽体至电磁场源之间的距离, 这样既不影响高频设备的正常运行, 又可以提高屏蔽效果。采用高频接地、高频设备的外壳和屏蔽体均应接地, 这两种接地总称为高频接地。
3.3 采用高频接地
高频接地装置的接地线不宜太长, 一般应限制在四分之一波长范围之内, 这主要是为了防止在接地线上产生驻波而出现较高的电压, 这样对人和设备都会有安全隐患, 高频接地线采用的是多股软铜线, 以减小接地线的电感和其中的涡流损耗, 用于高压设备接地装置的接地电阻应不大于10Ω, 高低压设备共用的应不大于4Ω, 接地电阻每年在最干燥的季节里测量一次, 除应符合上述规定外, 与以往相同环境下测得的值相比, 也不应有过大的增加。对于屏蔽接地, 应该在屏蔽体的一点与大地相连接, 只要是为了防止有害的不平衡电流。
对于发射台高频设备, 为防止干扰, 外壳和屏蔽装置也都需要接地。特别是在大功率短波发射台, 它对人们的危害也越来越严重, 我们应尽可能做好防护, 减少它对人体的伤害。
3.4 其他抗高频干扰的方法
对电源的高频串扰可以在电源端加入低通滤波器, 防止机内高频干扰信号外窜污染电网, 同时阻止电网中可能存在的高频干扰信号进入, 一般采用RC串联网络;发射机各级整流电路尽量采用桥式全波整流装置, 减少电源纹波串扰;对于发射机各取样信号, 采用质量可靠的A/D转换器, 将模拟信号转换为数字信号进行传输, 以减少干扰。
4 结束语
怎样解决大功率短波发射机的高频干扰问题, 一直是困扰电台技术人员的一个难题。随着人类文明的不断提高, 各类电子设备得到了广发应用, 高频干扰情况时有发生, 对人身和设备造成极大危害。高频干扰的成因非常复杂, 所以解决起来也很棘手, 解决高频干扰需要多管齐下, 对症治疗, 不是某一种方法就能彻底解决的, 在这里也只能把它的危害尽量将到最低, 不过随着数字化程度的不断提高, 我相信在不久的将来高频干扰问题也会得到有效地遏制。
参考文献
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