5KW UHF全固态发射机的装机与调试

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目前，河南广播电视发射台15频道、23频道全固态电视发射机分别担负着省台都市频道和新闻综合频道的播出任务，两机由鞍山通用广播电视设备有限公司生产，并结合我台发射机房原有天馈线系统和风道系统设计安装而成，现已正式投入使用。两机的开通，不仅解决了省台两套节目在郑州市区的接收问题，而且也大大改善了周边县区的覆盖效果。

单通道电视发射机

AGBE-TBU/5KS型单通道电视发射机，额定输出功率5kw，分别有双激励器、激励器切换器、前级功放、末级功放、分配器、合成器、开关电源、可编程逻辑控制、指示系统、低噪声风冷系统组成。

该机激励器由A、B双激励器构成，中频调制器为英国TAYLOY公司原装进口，带外抑制可达60dB以上，激励器输出功率约2W，由三级放大组成，前级为MRF581功放管，二级为2N091放大，三级为2N205放大，全部工作在甲类状态，在2W功放上设有温度保护继电器，温度大于65度时即可保护。发射机前级功放部分为三级放大，分别由6W甲类放大，60W甲类放大，四个250W甲乙类放大管合成，最大输出功率1KW。6W甲类功放工作电流为2.6A，工作电压28V，增益11dB，60W甲类功放工作电流为9A，工作电压28V，增益14dB，60W输出时，IDM好于-55dB，四个250W甲乙类放大管由四个P150进口模块功放合成，体积小、工作稳定、宽带不需要调整。三个末级功放单元共有六组1KW输出合成为5KW，每个末级功放单元的电流取样板可检测8个P150功放的电流工作状态，该机共有28V稳压开关电源1个，32V稳压开关电源4个，为发射机的四个功放单元提供均流供电。本机的定向耦合器安装在末级腔体输出端的同轴馈管线路中，有两个耦合输出插座，用于腔体放大器输出至负载（天线）间传输线上的入射波和反射波的测量和监视。指示电路可显示整机输出功率，通过选择按键可显示四个功放单元模块参数（整机框图如图１）。

电视发射机的特点

该设备为单通道合放式发射机，除具有体积小、功率大、线性好、增益高的特点外，它与我台其他设备比较具有三个明显特点：其一，该设备激励器为双视频信号输入，当发射机为自动开关机状态时，任何一路视频有信号输入时，设备均可自动开机。当双路视频信号都有输入时，视频信号1优先，当断掉视频信号1路输入时，激励器可自动快速切换到视频信号2路上，此功能可确保发射机不会由于视频信号不良或断掉造成发射机的停播。其二，一旦主用激励器出现故障，输出功率下降3dB以上而尚未完全停播时，设备就已自动切换至备用激励器，且A B激励器相互切换时，整机的射频功率输出保持不中断，不会对播出造成丝毫影响。其三该发射机使用四个32V开关电源，并为末级功放提供均流供电，当一个电源有故障时，其他电源可起到补偿作用，不影响播出，这在国内同类产品中还尚属首次，这也是该机有别于其他设备的最大特点之一。SP 3200H高性能开关电源，它结合国内供电状况和使用要求，采用最新型的进口元器件开发的技术产品，本整流器采用AC380V平衡式输入，保证各项功率相同，直流输出32V／110A，本机末级功放电流使用四台32V电源并机均流使用，一旦其中一台电源发生故障，发射机可降低功率使用，约降低功率20%，发射机可继续使用。这三大特点使该设备的稳定性大大提高，避免了因信号和电源故障而引起的停播。因而故障率将大大降低，这就为我台安全播出工作提供了保障，也为我台创造零秒无事故播出提供了一种应急手段。

装机时的考虑

由于发射台两年后要进行整体的搬迁，因而充分利用原有的设备系统功能，则是我们这次装机工作要考虑的重点。一方面我们要充分利用原有的可利用资源，另一方面我们还要解决设备之间匹配协调一致工作，这就给装机工作带来了不小难度，为了确保设备装机后安全可靠的运行，装机前我们对装机过程中的每一个细节都进行了认真的分析，把各环节容易出现的问题都做了充分的考虑，然后进入到具体实施阶段。

1、对原有天馈系统实施合理利用。发射天线是整个电视播出系统的终端设备，其性能的好坏，直接影响到播出质量。发射机的输出功率并不是天线上的有效辐射功率，还必须考虑到馈线的效率和天线的增益，因此发射机天馈线系统的好坏，对于我们电视发射‘安全优质’的播出起着很大的作用。我台的分米波天线原来可同时发射14频道和20频道电视节目，现担负着我省数字移动电视的发射任务，它的程式为八层四面偶极子天线，高度182米，采用水平极化方式进行发射，能承受2*30KW的发射功率，为双馈天线设计，而新引进的两部发射机总额定功率为10KW，再加之现有20频道数字电视的发射功率，总功率不超过15KW，因而原有的设计能力足以承受3个频道的发射任务。为了解决15频道、20频道、23频道带宽相互隔离、功率合成的信号问题，我们在装机前首先对天馈线系统进行了天线驻波比的测试，如图2，将扫频仪BT-15的高频输出信号经过长十余米的电缆线送到天线输入端。当信号源的频率变化时回到馈线始端反射波的相位也在不断变化，结果使叠加形成的合成波的振幅也随频率连续变化，而出现一系列的最大值和最小值，因而测量长馈线始端电压振幅的变化情况即可计算出天线的驻波系数。经BT―15扫频仪和DS2711频谱分析仪的双重测试可知，原天线在460MHz―575MHz之间的带宽和反射系数均较为理想。只要加一台三工器，即可用原有分米波天线同时发射三套电视节目。

2、对原有机房室内空间的合理利用。我台分为米波机房建筑面积约200平方米，由于历史原因，室内布局不尽合理，除了原有的日本NEC/30KW全故态电视发射机和德国Ｒ／Ｓ公司的30KW速调管设备外，还有一台１KW的移动数字电视发射机，再加上新引进的两部15频道、23频道发射机的装机和三工器的安装，以及五部发射机的附属设备，室内显的非常拥挤，为了在不增加投资的情况下解决这个矛盾，使室内布局即大方又科学，经过我们精心的实测，结合新引进两部设备的结构特点，我们决定将15频道、23频道安装在原14频道（已迁102台）引风管下面较为合适，因为这样安装不仅可以解决所有的要求和技术安装问题，而且还可以有效地利用原有风冷系统的资源，解决发射机的拥挤对称问题。基于以上原因，我们决定结合两部发射机的逻辑控制程序对风冷系统进行重新的设计。

3、对原有排风系统的设计利用。由于14频道的搬迁，使原有的排风管道已经闲置下来，该排风管长约15米，周长约3米，要想把15频道、20频道发射机内部产生的热量及时排出，就必须在排风管内接一引风机来解决这一问题，但该风机要想和发射机内部风机工作协调一致，就必须另外设计外风机控制电路。由于15频道、23频道每一个风机风流量为1483―3549m3／小时，因而引风机的风流量必须大于等于两台发射机风流量的总和，即大于等于7100m3／小时，另外，两台发射机可能同时工作，也可能不同时工作，这就要求外接的引风机必须能够被两台发射机单独控制。根据要求，我们选用了SF5―4型低噪声大流量引风机，其风流量为10000m3／小时，功率750W，工作电压380V，电流2A，如果我们把外接风机三项供电电源直接并到发射机内风机三项供电电源上，不但会影响发射机内风机工作，而且，因负载太重，还有可能烧坏发射机内风机电源的控制电路，为了解决这一问题，我们选用了器件便宜、电路简单易行JZC4-31接触式继电器，作为我们的控制器，为了实现外接引风机和发射机内风机同步工作，我们把继电器的控制线圈触点A1、A2直接并接到发射机内风机三相系统电源的任意两相上，而把外接引风机的三相供电线路通过继电器的三个常开触电接到发射机的380V的电源上，问题就得到了解决，如图3。在图中显示如两台发射机中只有任意一台工作，当按此发射机开机按扭5秒后，该机内风机的380V电压加到机内风机时，此发射机内JZC4-31继电器的控制线圈触点A1、A2也同时加电，该继电器吸合，三个常开触点变常闭，于是380V总电压就加到外面的引风机上，引风机也开始工作，同样的，当按此发射机关机按扭100秒后，此发射机内风机停止工作，该机内JZC4-31继电器的控制线圈触头A1、A2也被断电，闭合的三个常开触点又变常开，380V总电压就不能加到外面的引风机上，引风机也停止工作，这样，不仅对原有风道进行了合理利用，又能保证外接风机和发射机内风机协调一致的工作，很具实用性。

4.加装三工器及馈管。经过我们充分的论证在考虑到既经济又可靠的基础上我们选用了上海明珠广播科技有限公司生产的三工器作为分频合成之用。该三工器由谐振腔（带通滤波器）、3dB耦合器、吸收负载等单元通过硬馈连接而成，这些单元均属无源器件，它由四个腔体组成，分为二组：一组为四层，另一组为三层，每一组都可改变谐振频率并进行调谐。并且分米波各个波段都能独立可调，频率不仅具有防飘设计，而且还具有高度的隔离设计，这种积木式拼装根据需要可自由组合，能更方便的扩展系统，他的特点是改频方便、调试简单，并且，腔体与腔体之间，安装有DEF中断负载，这种负载应用微带技术以氧化铍做基体，按特定工艺制作而成，它的频率范围在0―550MHz，输入阻抗50Ω，额定功率300W，主要用于吸收反射系统的功率信号，在各腔体间有高频输入口，定向功率合成耦合口，宽带输出口，通过改变调谐的谐振点，来调整频率的范围，并通过腔体滤波器来抑制杂波干扰，具体工作原理是：15频道、20频道、23频道输入的高频信号，经过功率分配器分别输入到各自谐振腔，经过腔体调谐，输出端进行耦合，然后分离出三个相互隔离不同的频率范围：486-494MHz、226-524MHz、550-558MHz分别满足15频道、20频道、23频道所需的图象载频和伴音载频所需的带宽，最后经过GYS―KW型天线开关，通过双馈送到天线，如图4。整个系统共用了Φ80馈管总长30米，弯头11个，在安装中动用了电动切割机，水平仪，千分尺等精密工具，尽可能减少馈管连接口的衰减，保证耦合器谐振腔调整精确，经过调整测试，各项指标都符合部颁指标要求。

整机的安装与调试

在各种设备就绪的情况下，我们对三功器系统、发射机整机系统以及发射机与原风冷系统、进行了联结，并对各接点、各空气开关、各连锁点、各控制电路、各馈线做了进一步的核对和检测。结果发现15频道发射机由于出厂输入电源接线相位交错，致使电源相序不相一致，我们及时给予调整，避免了新设计的自动风冷系统由于二部发射机相序不一致而烧坏设备的现象。整个工作完成后，我们又对系统进行了冷扫，无误后，加电试验。加电前，我们把激励器信号电平压到最低位，加电后，我们首先将激励器输出电平调至5dB，这时末级功率输出40%，设备运行平稳后，逐步增加激励器增益，当激励器输出电平3dB时，末级输出功率为80%，设备运行一小时后，激励器输出电平1dB，这时末级功率输出为100%即5KW。我们用万用表、TSG―271信号发生器、RS解调器和S2C―8202视频综合测试仪对23频道、15频道各功放电流数据参数进行了实测，对激励器各项指标进行了测试，结果显示放大器稳定激励器指标良好。2006年5月和2007年5月我们二次对该设备的各种数据进行了检测，经过与原数据对比，发现结果与安装时大体一致，各项指标都达到了出厂标准，测试结果（如附表）。

带通滤波器的安装与调试

为了保证发射机输出信号是标准带宽信号，装机后，我们又从鞍山广播器材厂引进两台数字滤波器作为15频道、23频道高频输入滤波之用，这样不仅解决了该频道将来脱离三工器单机工作的问题，而且也大大提高了信号的传输质量。作为无源设备，该滤波器为英国进口。工艺焊接、技术指标要求非常精细，它既能改变频带的宽度，又能抑制带外杂波干扰，按技术要求，两台进口滤波器的反射系数均应在频率范围内小于0.1dB，驻波比S

然后我们又对15频道滤波器进行了安装，卸下输出馈管法兰盘后，发现其中内部插芯有一片已断裂，经用铜皮绕上加工，恢复后和定向耦合器进行了连接，冷扫无误后，开机试验，发现发射机反射明显过大，达到1.5―1.6dB，取样电压值为0.9V之多，发射机自动保护关机。我们对上述现象进行了分析，认为原因可能有以下几种：①馈管间弯头端插芯接触问题，此种故障的概率最大。②滤波器本身内部原件和调整问题。③发射机和滤波器调整匹配问题。因而我们首先用皮锤敲击各弯头部分，发现一弯头芯子太松，被敲进0.5cm后装好馈管开机，反射稍有好转，但问题没有得到根本解决。此时，我们测15ch滤波器前反射系数为0.4dB，因而，我们认为设备问题还在滤波器后弯头处，设备工作半小时后，我们发现滤波器出口弯头的法兰盘上口和馈管连接处发热并打火，我们马上关机用万用表测量，两者阻值2Ω，其余接口处均为0Ω，我们对之进行了检查，经查发现是由于原安装馈管时外径稍短，在法兰盘向上拔时和法兰盘内径接触不好引起，对之进行处理，用万用表测量接触良好，开机试验，反射降至0.4dB，取样电压降为0.3V，整机工作数小时指标稳定。

15频道正常后，我们又对23频道滤波器进行了安装，由于有了上述安装经验，我们按照程序首先将滤波器曲线调好，但在接上弯头后和定向耦合器后，发现曲线又跑了，重新调试输入曲线，接上后发现反射从原来的0.4dB增到了1.1dB，取样电压为0.6V，且输出功率忽高忽低，滤波器发热严重，我们对设备逐级进行了测试，检查发现上述情况是由于激励器内部的滤波器接地不好曲线不稳造成，我们用大功率烙铁对之接地点进行了焊接，并对滤波器输出曲线再次进行了调整，开机测量，反射降至0.45dB，取样电压0.35V，滤波器调整结束。经过调整，两滤波器输入输出曲线、频响均满足要求，调整结果如图，如图5。

装机后的体会

装机调试完成后，我们又对自行设计、加工、安装的三工器馈管，引风机控制系统和数字滤波器等部件的数据进行了测量测试，各项技术指标达到了设计要求，输入输出匹配良好。通过这次装机，我们把理论和实践有机的结合在一起，使机房的闲置资源重焕生机，为我们今后进一步探索、学习广播电视新技术积累了宝贵的经验。

现在，两部发射机已经过了一年多的正常运行，整个系统稳定可靠，在设备安装中，我们对原有的风冷系统和天线设备进行利用，即熟悉了设备的情况，又利用了原有的资源；既积累了丰富的经验，又采集到了多个数据参数；既锻炼了队伍，又节约了设备运行成本，真正体现了创新、利用、节约、稳定的特点。