DF100A型PSM100KW短波发射机原理简介及技改分析
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[摘 要]本文简单的介绍了df100a型psm100kw短波发射机的工作原理和几个技术改进项目，希望通过这些介绍能够为同机型的维护人员带来技改创新的思路，便捷高效的完成维护工作，促进国产大功率短波发射机的成熟稳定运行。
[关键词]DF100A PSM 100KW短波发射机 技改
中图分类号：TN838 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0116-02
正文：DF100A型PSM100KW短波发射机以其高周系统成熟稳定，低周PSM调制器系统先进可靠、操作简单、故障率低、稳定性强等优势在我国应用广泛，成为我国大功率短波发射机的主力机型，为国家稳定，丰富人民精神文化生活贡献力量。其采用的是目前世界领先的PSM（脉冲阶梯）调制技术，该机型发射机主要由射频系统、控制系统、音频通路、控制系统和冷却系统构成。其方框图如下：
其中射频系统是整个发射机的核心，DF100A型PSM100KW短波发射机的激励器是可以满足工作频率在3.2―26.1MHz频率范围，可以产生1V有效值输出电压的频率合成器。发射机的射频输入阻抗为50Ω。来自激励器的信号经过宽放、末前级、高末级三级放大后，产生100KW的射频输出电平。
第一级放大为固态射频放大器，包括两级推挽式增益为20dB的晶体管放大器。这两级都是宽带放大，从3.2―26.1MHz不需要调谐。第二个射频放大器（IPA）使用一只4CX3000A陶瓷四级管。这只管子是金属电极的电子管，采用强制风冷的冷却方式，连接成栅―地电路。这种电路为固态放大级提供了一个很平坦的宽带负载，并且不需要中和。末级射频功放使用的是一只4CV100000C陶瓷四级管，栅极采用的是沼泽电路，以防止在谐振或失谐情况下射频阻流圈的交叉响应。采用桥式电路对末级四级管进行中和，中和是宽频带的。高末电子管的帘栅极是用一个特殊的低电感的电容器/座旁路的，有效保证了帘栅极处于射频地电位，维持宽带中和。
输出网络是一种π―倒L型网络。其中除了π的槽路线圈为11个波段切换装置以外都为连续可调元器件，以覆盖发射机的频率范围（3.2―26.1MHz）。π网络的输出端阻抗为75Ω。平衡转换器（Balun）提供300Ω的平衡阻抗，Balun是由马达驱动的电容器7C1和7C2进行调谐，在π―倒L型网络输出端的定向耦合器允许Balun进行调整直至反射功率最小，以保障发射机在最佳状态下工作。
PSM发射机的国产化改造已有二十几年的进程，在不断的国产化进程中，技术革新对保障播音质量，提高运行指标起到了至关重要的作用。现将几个技术改进项目做简要的介绍，希望可以对同机型的维护人员提供技术改进的方向和思路。
一、调谐隔离检测装置
发射机的自动化改进，为提高播音质量，实现精准化控制，将人从复杂的操作中解放出来具有深远的意义，但是，自动化的引入也给发射机原本稳定的系统带来了新的因素。例如，DF100A型PSM100KW短波发射机自动化改造后发现，六单元的调谐旋钮所控制的主动电位器故障率明显上升。而调谐旋钮的主动电位器，是整个调谐系统的源头，是人与机器交流的界面，此处一旦故障，不但手动调谐完全不起作用，而且自动调谐的取样点也将被短路，手动、自动全部失灵。而且主动电位器不但线路非常复杂，并且区分有：高前调谐、高末调谐、高末负载、谐波滤波器、平转以及短路棒共63个之多，一旦出现故障，逐一排查非常困难，极易造成长时间停播事故的发生。
针对自动化系统引进的新故障，我们经理论分析、科学论证、电路板制作、反复上机测试等环节，开发出调谐隔离检测装置，该装置有如下作用：
1、隔离手动调谐回路。在自动状态下，完全切断手动调谐电路，对主动电位器起到了有效的隔离和保护作用，解决了自动化系统引入后，发射机在工作时调谐旋钮主动电位器一直带电的问题，在一定程度上减少了故障的发生。
2、对±15V电源保护功能。在主动电位器故障时，有效保护马达电源板，保证自动调谐运转正常。未改进以前，只要此故障出现，就肯定会烧毁马达电源板，加装此装置后，彻底解决马达电源板烧毁的问题，大大降低了维护成本和故障处理时间。
3、故障检测功能。此装置能够检测并显示故障点，不用在繁杂的线路中排查63疑似故障点，大大缩短了处理故障的时间，确保争分夺秒，保证安全播音。
二、1PS2电源的改进
1PS2为门开关按钮、电磁锁、发射机调谐控制、频道按钮指示灯等众多设备供电，此电源损坏，将导致发射机在安全保护、频率切换、自动调谐等方面出现故障，故障面积大，造成发射机彻底无法工作，且需要较长的处理时间，因此为了保证发射机的安全运行，我们队此电源加装了一套备份，并设计制作了相应的自动切换电路，确保主用电源故障时备用电源能自动投入使用，备份电源需要230VAC/24VDC稳压电源一个，10脚端子板一个，RU4S-D24继电器一个，电路设计如下图所示：
其工作原理如下：当主用1PS2电源正常时，继电器K得电吸合，24VDC经由继电器K常开接点9、5，10、6，11、7，12、8输出。当主用1PS2电源故障无输出时，继电器K释放，24VDC经由继电器K常闭接点9、1，10、2，11、3，12、4输出。
改进前如果1PS2电源出现故障，更换时需拉开接地开关，断调谐控制器1CB6，开机箱门，拆卸端子，拆卸固定螺丝，动作至少需要5分钟左右，经过改进后，当主用PS2出现故障时，备用电源会在不到1S（继电器的吸合时间）的时间自动投入使用，发射机的运行几乎不会中断，很好地保证了发射机的安全运行。
三、穿心电容的改造
DF100A型PSM100KW短波发射机，很多地方都用到了瓷片穿心电容，如3C28、3C33、3C45、3C46等，这些电容在高频时很容易受热炸裂或烧毁，造成开路或短路，影响发射机的正常播音，甚至造成长时间的停播。对于维护工作者来说，怎样最大限度的减少故障，缩短停播是我们的首要任务。基于以上考虑，我们对穿心瓷片电容进行了大胆的改造，经过了数次试验，终于找到了一种行之有效的方法，取得了良好的效果。
此技术改造成本低廉、简单易行，改造后的瓷片穿心电容与原来的穿心电容容值一样，完全可替代原来的瓷片电容在电路中的作用，且改造后的电容散热效果好，可靠性高，大大降低了穿心电容的故障率。
四、高末电子管屏极固定法兰盘改进
在发射机运行中经常出现高末电子管法兰盘处跳火现象，导致发射机调制器过荷，经过仔细观察发现造成此故障的原因是：电子管屏极与隔直耦合电容是通过一个大的法兰盘进行连接固定，电子管与法兰盘之间、隔直耦合电容与法兰盘之间都是硬接触，接触不够紧密，由于发射机工作在射频段，这样法兰盘与电子管和隔直电容接触部分形成电抗成分，造成法兰盘上面不同部位的电位不一致，又由于高频的趋肤效应，使法兰盘表面出现跳火现象。分析故障的根源是器件连接不够紧密所致，通过在大的法兰盘与其它两个器件的法兰盘平面的接触处加装质地较软的垫片，有效增大它们之间的接触面积，使跳火现象彻底消失。软垫片可采用机箱上的铝质金属防尘网加工而成。
五、高压馈电喇叭口的改进
DF100A型100kW短波发射机直流高压馈电使用的喇叭口也是一个较易出现故障的部件，当发射机出现高压喇叭口故障时，其故障现象是：调制器频繁过荷，出现低功率锁定、高压切断锁定，有时在低功率时，随着调幅度的增加，会出现调制器过荷，甚至一加起高压就会出现调制器频繁过荷。
高压喇叭口是由铜板制成，高压电缆从中间圆孔穿过，电缆芯线电压可高达14kV，峰值时可达28kV，由于是呈现喇叭口状，其口很小，长时间使用很容易聚积灰尘，引起爬电打火，使调制器过荷。如果在100s内连续出现三次“调制器过荷”，“低功率锁定”灯将被点亮，发射机处于低功率运行；如果在100s内，调制器再出现过荷三次，“高压切断锁定”灯将被点亮，发射机掉高压；如果打火严重，可使高压电缆击穿，造成无法加起高压。
通过原因分析得知：高压电缆在喇叭口处容易击穿，主要原因是喇叭口周围容易聚积灰尘，而又不容易被彻底清洁所致，为此，我们对高压喇叭口进行了改进，具体改进方法如下：
（1）制作一块绝缘圆板（板厚10mm、外径133mm，中间小孔直径22mm，板材是有机硅玻璃布板），按照原喇叭口四个固定螺丝打孔，用于固定，中间小孔，用于穿高压电缆。
（2）取下原机安装的喇叭口，对高压电缆芯线外皮部分用酒精布进行彻底清洁。
（3）在原装喇叭口位里，用新制作的绝缘圆板取代，固定于发射机上。（引将高压电缆屏蔽层就近接地（注意：一定要接地良好、可靠）。
改进后，灰尘易清洁，使用效果良好。
六、主电源供电线路的改造
DF100A型PSM100KW短波发射机电源统一采用380V三相电源进电，主电源电缆通过4CB1进电端进入发射机，这三相电源线最少应满足600A载流。同时还有一路220V单项交流电源，为发射机提供控制和照明供电。在日常维护的过程中，发现照明供电从控制回路中引出，不利于检修维护的安全性。在检修的过程中，曾经出现过检修人员携带的工具，无意中触碰到控制继电器，致使冷却风机控制继电器吸合，风机开始工作，此时正有其他维护人员在维护冷却风机，大功率冷却风机风扇的高速旋转足以将维护软布、衣襟、头发等带入风机，造成严重的人身伤害。我台已将发射机机箱的照明供电采用单独线路供电，检修时切断4CB2，仅留照明供电线路。简单易行、低廉成本的技术改造却给维护工作带来便利，为维护人员增加了安全保障，意义重大。
参考文献
[1] 王春生.广播发送技术.合肥工业大学出版社。
[2] 广播电视发送维护手册.国家广播电影电视总局无线电台管理局。