模拟发射机（精选八篇）
模拟发射机 篇1
模拟电视发射机的主要功能是将某电视的图像视频信号和音频信号, 分别经过调制过程, 将其固定到中频上后通过变换频率使之加载到规定的射频上, 并经过功率放大使之达到规定的功率等级, 最后搭载特定的负载天线, 使信号波形符合电视广播标准射频特性要求的一种无线电设备。电视发射机设备具有高可靠性、高效率、全固态化、自动化等特性。当代电视机发射机大部分是全固态的。它是由我国自主研发的具有知识产权的发射机, 其主要特性为很强的兼容性, 采用了双激励的方法, 提高了发射机的可靠性。全固态发射机由多种硬件设备组成, 这些部件起着特定的作用, 使之具有集成化高、通用性好、输出简单和维修方便等特征。
目前, 在国内许多电视台模拟电视发射机的信号主要通过无线散播出去, 发射机大部分仍旧是全固态发射机。但是, 当前发射机呈现出整体性老化、设备完好率下降、故障率上升等情况, 部件和元器件更新困难, 导致模拟发射机的劣势日趋明显。当前, 模拟电视发射机的优势不再明显, 相对于数字信号来说, 弊端越来越突出。模拟信号容易受到其他外部环境的干扰, 输出功率频繁降低, 导致发射机不间断的死机或者无故重启。针对这些问题, 我们研究了模拟电视发射机设备的常见故障, 并且围绕这些问题, 探讨了解决方案, 以下就是分析结果。
2 模拟电视发射机的常见故障及解决方案
2.1 激励器常见的故障及解决方案
激励器是全固态发射机的重要组成部分, 其主要由激励器、功率分配器、功率放大模块、功率合成器、控制系统、滤波器、冷却系统、电源等组成, 其中激励器是最重要的元器件。如果这部分器件发生故障, 就会出现无输出信号或者是输出信号不稳定等现象。具体表现是音频或者视频的不完整输出, 图像出现波纹或者是阴影重叠现象。在遇到音频、视频信号不稳定的现象时, 要检查连接是否松动或者是断裂, 检查音频视频信号的接头是否一致。将AGC设置为手动控制, 并降低激励器增益, 检查是否因过激励保护而无输出, 检查是否因视频调制度过高导致激励器保护无输出, 并检测激励器各关键点的电压值是否正常。如果不是上述情况, 就要通过技术检测手段, 检查激励器是否存在保护现象, 但是不能使激励器发生断路或者短路。激励器是一个特殊的元器件, 在生活中容易受到环境影响, 比如雷雨电击天气, 就会发生信号损失和传输故障, 在接收信号和处理信号的同时, 造成信号失真。为避免这一现象, 就要将激励器单独隔离, 缩短激励器信号搭载长度, 防止雷击。除此之外, 还要将电源线和信号线单独放置, 避免因为电流的急剧变化, 产生电磁干扰, 进而影响音频和视频信号。当电源出现故障时, 要通过过压保护、过流保护、过热保护, 对激励器进行安全保护。同时, 发射机可以通过机器本身自动监测系统的工作性能和工作状态。图像上出现干扰性质的条纹带时, 检查激励器、分配器、合成器之间是否接触良好, 接头是否出现松动, 如果发现激励器开机后不工作, 通常的故障是三相输入电源的相序接反, 造成断路。解决的办法就是及时发现问题, 将三相电源重新接通。
2.2 功放失效引起的故障及解决方案
激励器会根据外部环境改变输出功率, 例如功放出现过激励保护 (由于功放环路增益发生变化, 激励器输出端后面的射频通路出现异常从而造成ALC控制环路的检波电压发生变化使激励器的输出功率增大) 当功放发生过激励时, 功放会根据信息变化自我保护, 然后将信息反馈到主控制模板, 再发送到激励器上, 减半输出功率。待无过激励现象时, 自动恢复工作状态。如果仍旧有激励存在, 就会继续减半输出功率直至关机。如果功放过热 (由于热继电器损坏、功放的功率不能输入到合成器或整机冷却系统出现故障, 造成过热继电器启动, 功放保护) , 就会将这一信号传给激励器, 激励器会减半输出功率, 待温度不再过热, 激励器会提高功率。这样的调节机制和过激励一样, 根据环境和系统因素的影响, 改变其功率。若激励器无法正常启动, 先将输出功率减半, 若仍旧不能恢复, 将自动关机。若在关机后视频信号恢复, 则必须重新启动。若主激励器无视频信号, 则备用激励器应该接管主激励器的工作, 先自行检查, 最后等待主激励器的恢复。激励器还会发生本振源失锁现象, 若发生在开机状态, 将导致激励器立即关机。如果发生在主激励器, 则备用激励器会代替其工作。在激励器工作时会发生功放电流不稳定现象, 导致激励器立即关机。同样若发生在主激励器, 则备用激励器会代替其工作。如果主激励器的微处理器出现故障, 则系统会自动控制调换到备用激励器上, 如果主、备用激励器微处理器发生故障, 则需要手动调节到安全工作状态。
2.3 其他常见的故障分析及解决方案
全固态发射机的故障, 还有散热通风系统故障、监控系统故障、信号通路与切换故障、开关机故障、整机过载故障等等, 针对不同的故障采取不同的解决方法。例如, 解决开关机故障, 就要检查发射机的数据线路是否完善, 继电器和主控电路板是否正常工作。对于整机过载故障, 要检查是否进水和锈蚀产生, 惯性力是否超过许用静载荷。信号通路和切换故障主要是:开启发射机时, 无输出功率。解决的办法基本上是检查是否有信号送入发射机的视频和音频输入接口, 检查激励器有无射频功率输入端口, 同时检查有无过温现象出现。对于由散热通风系统产生的故障, 应该清除功率放大器出风口的灰尘, 保证放大器风道通畅。如果发射机内部的剩余热量散不出去, 通风条件有限的话, 就会降低发射机的可靠性, 加剧发射机的损耗。针对这一情况, 应该配置空调设备或者是散热装置, 保证发射机的平稳正常工作。除此之外, 应用紧急开关和智能化控制系统, 实现远程开机。在切换电源开关时, 检查开关是否处于开启位置, 保险丝是否烧坏。在检测和维修发射机的同时, 要学会主、备激励器的自动切换、工作状态自动切换、数据采集传送、故障检测、分析以及相应的处理和保护功能。
结语
全固态发射机在我们生活中发挥着重要作用, 促进广播传媒事业的兴起。在现代化信息时代, 发射机同样存在着弊端, 我们要在实际生产生活中, 按照相关的技术标准, 定期维修和检测, 发现问题及时解决, 避免影响我们的正常娱乐生活。
摘要：近些年随着我国广播电视业的发展, 各种电视节目日益增多, 我们可以通过电视机收看丰富多彩的节目。但是由于电视信号的发射端设备频频出现故障, 导致我们不能收看到正常的电视节目。本文针对这一现象, 探讨模拟电视发射设备的常见故障及解决办法。
参考文献
[1]庞林刚.全固态电视发射机及其维护[J].中国有线电视, 2007 (11)
[2]刘宏学, 王晓琴.GME1014型全固态电视发射机的使用与维护[J].广播与电视技术, 2008 (12)
模拟发射机 篇2
一种工作面支护模拟过程声发射测试装置
技术领域：
本实用新型涉及一种工作面支护模拟过程声发射测试装置，其适用于矿山、隧道、地下工程中取出的岩石进行直剪试验过程的声发射测试。
背景技术：
矿山井下冒顶、顶底板突水、冲击地压等灾害事故时有发生，给国家和人民的生命财产造成极大危害，这些灾害事故的发生均与岩体破裂失稳密切相关。岩石材料在承受荷载时，其内部将产生局部弹塑性能集中现象，当能量积聚到某一临界值之后，引起微裂隙的产生与扩展，必然伴随弹性波或应力波在周围岩体中的快速释放和传播，产生声发射现象。通过对声发射信号的采集、处理、分析研究，可以推断其内部的形态变化，反演其破坏机理，预测其破裂失稳。弹性波或应力波的释放过程，相对于较大尺度的岩体，由于高频衰减得快，检测到信号的频率较低但是能量大，通常在20～200Hz，称为微地震；对于小尺度的岩样，检测到的波的频率通常大于200Hz并且能量很小，称为声发射。虽然岩样和岩体的尺度及微震信号能量差别很大，但其原理是相似的。声发射现象是岩石剪切破裂失稳的前兆信息，研究科学合理的岩石剪切破裂声发射实验方法，在实验基础上探讨声发射信号与岩石内部损伤演化过程的关系，得出符合实际的岩石剪切破裂声发射预测方法，对于采用声发射（微地震）监测技术预防灾害事故发生具有重要理论意义。
岩石力学直剪试验装置与声发射测试装置相结合，能够监测岩石剪切破裂过程中产生的声发射信息，进而利用声发射信息预测岩石损伤破裂的演化过程。
本系统引进的试验机是由目前比较先进的岩石力学直剪试验仪，提供一种结构简单成本低廉，便于携带、易拆卸与安装、使用的岩石力学直剪试验仪。
这种岩石力学直剪试验装置容易进行岩石力学剪切试验，进而获得岩石的力学和变形参数，如c、和剪切强度、抗压强度，以及变形。其存在以下的不足：
① 现有的岩石力学直剪试验仪测试的数据通过压力表得出，没有分析系统装置，无法进行高精度的测试；
② 实验过程中对试块的内部破坏不能进行实时动态监测；
③ 对试件的内部破坏区域分布不能观测到，而只能得到破坏的结果；
④ 对于岩石内部损伤程度、能量积聚程度与剪切应力、抗压强度随时间变化的关系不能反映出来；
100002
2010.2因此，需要对上述岩石力学直剪试验仪进行改进。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于解决现有的岩石力学直剪试验仪没有声发射测试装置，存在的如下问题：测试的数据通过压力表得出，没有分析系统装置，无法进行高精度的测试；实验过程中对试块的内部破坏不能进行实时动态监测；对试件的内部破坏区域分布不能观测到，而只能得到破坏的结果；对于岩石内部损伤程度、能量积聚程度与剪切应力、抗压强度随时间变化的关系不能反映出来。
解决以上技术问题所采用的技术方案是：一种岩石力学直剪过程声发射测试装置，它包括底座（2）用于放置下剪切盒（4），其内部有一个圆柱形槽用于放置剪切环（5），剪切环内部设置成任意形状的槽子用于放置不同形状试件（6），上剪切盒（8）内部可以放置传力铁块
（7）；传感器（9）穿过上、下剪切盒以及剪切环四周共打的12个槽孔与岩石试件接触，其中下剪切盒与剪切环的槽孔是对应的，对应需要安装8个传感器，外接到声发射的8个通道，进行剪切试验时，利用上压头法向加载，水平压头水平加载，试块将沿着剪切面破坏，8个传感器接收信号通过8个通道传输给声发射测试装置，得出的数据经测试装置分析。
本实用新型具有的优点和积极效果是：上、下剪切盒以及剪切环四周预留12个槽孔，其中下剪切盒与剪切环的槽孔是对应的，共8个对应槽孔，将8个传感器穿过这8个对应槽孔与试件直接相连；为便于安装传感器，每个传感器最大直径与槽孔的直径相同，传感器与试块相连部分涂抹粘合剂。使用这样一种岩石力学直剪试验过程声发射测试装置，用声发射测试装置代替原试验仪的压力表进行测试，从而能实时监测试件微观结构上的多种参数之间随时间变化的关系。
附图说明：
图1是现有的试验仪受压部件图；
图2是本实用新型的布置示意图；
图3 是下剪切盒立体图；
图4是下剪切盒俯视图；
图5是上剪切盒立体图；
图6是上剪切盒俯视图。
图中：1—上压头；2-底座；3-水平压头；4-下剪切盒；5—剪切环；6—试件；7—传力
铁块；8—上剪切盒；9—传感器。
具体实施方式：
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：如果要做某一种不同含水状态下砂岩剪切过程中声发射特性试验研究，首先选取一组砂岩试样，采用湿式加工法将所采集的砂岩试样加工成长、宽、高均为40mm的正方体试件，试件加工成形后，再使用Cw600,Cw800,Cw1200和Cw2000四级砂纸对试件表面进行分级打磨，使其各端面平整度误差控制在0.02mm以内。试验考虑了饱和度分别为0%、50%和100%三种不同含水状态。根据相关试验规范要求，三种典型含水状态下试件的具体处理方法如下：（a）饱和度为0%：将试件置于105℃的烘箱内烘干48h;(b)饱和度50%：以饱和含水率为标准，将试件烘干后置于纯水中浸泡1h；（c）饱和度为100%：将试件烘干后置于水中煮沸6h。
模拟发射机 篇3
1 数字电视发射机与模拟电视发射机概述
广播电视事业的不断发展带动着广播电视信号系统的不断革新, 从过去的模拟电视信号发展到后来的数字电视信号再到现在的高清数字技术, 技术的革新也使得对电视信号的发射要求越来越高, 对电视发射和接收设备的要求也越来越高。由此诞生了模拟电视技术和数字电视技术。下文中对两种发射机的不同方面进行了相关比较性论述。
2 数字电视发射机与模拟电视发射机的比较
2.1 数字电视发射机与模拟电视发射机的主要构成
首先, 关于数字电视发射机的构成。对于数字电视发射机而言, 性能好的中频非线性预校正电路可以有效地提高发射机的效率, 有效的校正技术下可以使数字图像变得更加清晰, 而且还可以实现对数字电视发射机老化问题以及数字电视发射机自身失效问题的检测。数字电视发射机的另一个重要组成部分是功率放大器, 其进行发送数据的过程是需要把相关数据进行放大才能实现更大的面积传输范围。数字电视发射机的功能模块主要包括输入电平监测、前置级、推动级和加大输出级四个部分。
其次是关于模拟电视发射机的构成。模拟电视发射机的功率放大器不同于数字电视发射机, 它主要采用的是AB类线性放大器。由于速调管的线性较差, 线性动态范围小, 基本已淘汰;IOT功放的最大优点是效率高、线性较好, 非线性校正容易实现, 但高功率的IOT功放在我国需求量很小;电子管 (四极管) 虽然使用数千伏的高电压, 限制了其可靠性的提高, 但是因电子管有足够宽的线性范围和较高的效率而被广泛应用;固态化器件具有体积小、重量轻、寿命长、电压低等优势, 因而全固态发射机是高可靠性发射机。所以, 在我国, 模拟电视发射机中的功率放大器将以全固态和单电子管 (电子四极管) 为主。
模拟电视发射机的激励器也不同于数字电视发射机的激励器。其视频处理器是对视频信号进行AGC放大和箱位放大, 从而自动调整调制电平和消除低频干扰, 并为伴音调制器提供同步信号;图像中频调制器通过视频倒相和箱位电路来实现负极性调幅, 以得到双边带中频已调幅信号。中频预校正电路主要有残留边带校正电路、微分增益失真校正电路、微分相位失真校正电路、互调失真校正电路等。
2.2 数字电视发射机与模拟电视发射机之间的技术比较
数字电视发射机与模拟电视发射机之间的技术不同是多方面的, 主要包括发射机激励器、功率放大装置、设备电源以及监控措施。
1) 对于发射机激励器, 模拟电视发射机激励器是以模拟视、音频信号进行信号输入。视音频处理器主要负责模拟处理或者数字处理。调制方式主要是视频负极调幅方式、音频调频方式。预校正通过中频预失真 (折线式校正电路) 。变频是通过双平衡混频器来实现的。而数字电视发射机激励器则不同, 它主要是通过视音频信号按MPEG标准进行编码压缩形成的传输数据流 (TS流) , 视音频处理器只能负责数字处理, 调制方式以COFDM或8VSB为主。预校正是通过数字自适应预校正、多点折线预校正以及前馈校正三种方式。变频则以I、Q混频为主。
2) 关于功率放大装置。对于功率放大装置, 模拟电视发射机有分放式和合放式之分。分放式指图像载波信号和伴音信号经过不同功率的放大器进行放大;合放式则指的两种信号利用同一功率放大器进行放大。而在数字电视发射机上, 因为音频和视频是复合调制而在一起的, 所以数字电视发射机要实现功率放大需要利用合放形式。
3) 关于设备电源。数字电视发射机和模拟电视发射机对于电源的要求相似, 对于两种发射机而言如果两者存在过渡期, 那么数字电视发射机电源和模拟电视发射机的电源是可以通用的。
4) 关于监控系统。无论是数字电视发射机还是模拟电视发射机都需要监控系统。监控的主要任务是负责对发射机中各个元件的工作状态以及信号流程的监控。现阶段无论是数字电视发射机还是模拟电视发射机都实现了远程监控, 但是它们两者之间是存在差异的, 特别是对于激励器的监控还需根据实际情况进行有目的性的调整。
2.3 数字电视发射机与模拟电视发射机的维护
集成电路实现了发射机整机结构的紧凑, 精度上也有了很大程度的提升。这是和以往电子管发射机相比表现出的优势。所以对于这种发射机实施维修时应该更加注意, 比如对于维护专业工具的挑选一定要满足轻便、小巧的需要。
无论是数字电视发射机还是模拟电视发射机都要注重使用和维护, 在对其进行维修时都要特别地注意电路板上过多的灰尘造成部件以及外围电路之间的短路故障导致的严重电路故障。对于关键部件的维修细节主要包括对焊点的选择上、对焊接速度的把控上、对于精确操作的掌握上等方面。
综上所述, 我们对数字电视发射机与模拟电视发射机表现在构成、技术以及使用维修上的差异都有了更加客观和深入的认识。笔者认为模拟电视通过技术革新完全是可以适应数字电视地面传输要求的, 而如何实现数字电视发射机技术与模拟电视发射机技术的高效结合是更为重要的课题。
参考文献
[1]刘博.数学电视发射机的技术特点及发展趋势[J].科技传播, 2011.
[2]宋文君.模拟与数字电视发射机的异同[J].广播电视信息, 2010.
[3]徐芳梅.数字电视发射机技术状态分析[J].信息与电脑 (理论版) , 2010.
模拟与数字电视发射机的异同 篇4
广播电视从模拟电视时代, 正进入数字化时代。一方面, 人们对广播电视产品的使用和依赖与日俱增, 画面的高质量、高清晰度成了人们的追求;另一方面, 数字、计算机和网络技术广泛深入地应用于广播电视领域, 从而使广播电视技术能够迅速发展。
数字技术的飞速发展, 也使得高标清电视应蕴而生。2008年1月1日, 国内首个高清地面数字电视——中央台高清33频道CCTV HD在中央电视塔开播;2008年5月1日, 国内首个标清地面数字电视——中央台标清32频道在中央电视塔开播;同日, 北京电视台高清14频道开播。新的技术给科技人员带来了机遇和挑战, 下一代的电视业务将是高清晰度电视和立体电视的天下。
目前, 国际上已经形成三种主要的数字电视标准, 即:美国ATSC标准、欧洲DVB-T标准和日本的ISDB-T标准。我国也就此颁布了自主知识产权的地面数字电视标准《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》。
不同的地面数字电视广播标准, 最主要的区别是在传输信道中采用了不同的信道编码与调制技术。ATSC标准采用了单载波8VSB编码调制技术、DVB-T和ISDB-T都采用了多载波COFDM调制技术, 这三种标准的视频信源编码和复用均采用MPEG-2标准相兼容的编码方案, 音频信源编码则有所区别, 美国ATSC标准采用dolby AC-3标准、DVB-T采用MPEG-2标准、日本的ISDB-T采用AAC音频编码标准。
下面将对模拟电视发射机的原理以及模拟电视发射机与数字电视发射机的区别进行介绍和分析。
2 模拟电视发射机
发射机的发展经历了从模拟到数字的转化。模拟电视发射机是将图像视频信号和伴音音频信号调制到规定的射频载波并放大到规定发射功率的无线电发送设备。模拟电视发射机以图像、伴音放大形式来分, 可分为双通道和单通道两种。
2.1 双通道和单通道模拟电视发射机
早先图像、伴音分开放大的发射机被称作双通道电视发射机, 是指已调图像载波和已调伴音载波分别经过两个放大器输出, 通过双工器合成送到天线。随着高线性、高增益功放器件的开发以及校正技术的不断进步, 已调图像、伴音信号合成起来, 在一个信号通道进行放大成为可能, 于是出现了现在通称为单通道的电视发射机。
单通道电视发射机框图如图1所示, 双通道电视发射机框图如图2所示。
单、双通道电视发射机均为模块化设计, 不同的是单通道在激励器中包含合成器和互调校正器, 双通道在激励器外有双工器。互调校正器就是小信号图像和伴音合成的位置, 从互调校正器以后, 信号合为一路去功率放大器;而双通道激励器的输出为图像和伴音射频信号, 分别去往图像和伴音功率放大器, 最后在双工器中进行合成。
单双通道激励器的前半部分基本相同。视频处理器用来稳定及调整输入的视频信号, 彩色均衡器用来补偿电视发射机的包络时延;伴音中频调制器采用直接调频方式, 将输入的音频信号直接调制到31.5MHz的伴音中频载波上, 其电路包括音频处理和中频调制;图像中频调制器是将输入视频信号调制到38MHz中频载波上, 并通过残留边带滤波器, 滤出所需边带信号, 供中频校正器使用。图像中频微分增益校正器 (DG) 用来补偿电视发射机功放单元造成的幅度线性失真;中频微分相位校正器 (DP) 用来补偿电视发射机功放单元产生的相位非线性失真。
2.2 单通道互调校正模块
互调校正模块信号流程方框图如图3所示。互调校正模块用于实现图像中频和伴音中频的合成以及校正整机的互调指标, 同时兼顾整机的微分增益指标。
互调校正电路由图像、伴音合成单元、同步扩张单元、互调校正单元以及中频AGC放大单元等4个部分组成。
同步扩张后的图像中频信号与伴音中频调制器输出的伴音中频信号经过合成后, 送到微分增益校正单元, 经过放大, 分成线性和非线性两条支路。非线性支路再分成两条校正支路, 经过非线性放大后, 会产生一定的失真, 经过合成器合成再与线性支路信号相加后输出。经过微分增益校正单元校正后, 信号幅度变化较大, 需要由AGC电路来稳定合成的中频基带信号的幅度。
2.3 双通道双工器
双工器的基本功能是将图像及伴音输出的射频信号相加并将其送到发射天线上。目前, 使用的双工器多为3d B定向耦合器式, 其基本构成为一微波无源四端网络, 所用器件为同轴元器件及谐振腔体, 其原理图如图4所示。
在图4中:W1、W2为3 d B定向耦合器;Z1、Z2两个腔体的谐振频率为f V–4.43MHz, 称为4.43腔, 目的是滤除图像频率左边4.43MHz处的干扰信号, 也称为fv–4.43MHz陷波滤波器, f V为图像频率;Z3、Z4两个腔体的谐振频率为f V+6.5MHz, 称为伴音腔 (或反射腔) , 反射腔对与腔体谐振频率f V+6.5MHz相同的频率信号呈现全反射, 不使其通过。
3d B定向耦合器是由一个金属外壳和壳内二根互相平行的λ/4波长金属板 (带状耦合线, 也称芯板) 组成的, 3d B定向耦合器的基本特点是:端子1和端子2为耦合端, 信号经耦合端后, 在端子2得到的信号其功率为端子1处信号功率的二分之一, 其相位与输入信号同相;端子1和端子4为直通端, 信号经直通端后, 在端子4得到的信号, 其功率也是端子1处信号功率的二分之一, 但其相位与输入信号相差90°。
当图像信号输入至W1端子1后, 端子2得到的是同相二分之一影入功率信号, 端子4得到的是相位相差90°的二分之一影入功率信号。这两路信号分别经同轴馈管传输到W2的端子2和端子4上, 中途Z1和Z2将影入信号频谱中位于f V-4.43MHz的频率信号反射至负载端R1吸收掉, 而Z3和Z4除对图像频响特性的高端有影响外 (这种影响在图像功率放大器和激励器内部可以得到补偿) , 对影入信号不构成其它影响。影入信号到达W2时, 经端子2、端子3构成的直通端后, 产生90°相移;而经端子4、端子3构成的耦合端后, 相位不变。这样, 由W1的1端送入的影入信号, 由W1的2、4端到达W2的2、4端后, 在到达W2的端子1时, 两路影入信号为同相信号, 相加后成为一路合成信号, 其功率与影入功率相同;与此同时, 信号也要从W2的端子4耦合到达端子1, 从W2的端子2直通到达端子1, 此时两路影入信号到达端子1时, 正好相位相反, 呈反相抵消状态, 不会对声入信号形成干扰。
声入信号经W2后也被分成两路相位相差90°的半功率信号, 但由于Z3、Z4是谐振在伴音载频fs上, 这种谐振特性对伴音信号构成全反射, 使两路半功率伴音信号返回W2, 在端子3形成同相相加, 且与图像信号一起送上天线, 但在端子1形成反相相抵消。当然, 所谓全反射仅是理论上的, 实际情况总有一部分伴音信号传输到W1的端子2和端子4, W1作用的结果使得端子3得到同相相加的伴音信号, 被吸收负载R1吸收掉, 而端子1得到反相相加的伴音信号, 从而不对影入信号形成干扰。
这样, 图像功率和伴音功率由3端合成输出至天线, 实现了图像和伴音的隔离, 吸收负载所吸收的功率只有f V-4.43MHz的分量。
2.4 单、双通道比较
根据实践经验, 合放方式时功率容量要比分放方式的图像通道容量大, 比如:10k W分放式的图像功放器件, 在合放时, 最多只能用来作5k W的功放。这就是说, 对相同等级的发射机来说, 合放时的功率器件要贵些。此外, 在分放时只需要对DG、DP进行校正;而合放时, 由于伴音的加入, 三者 (图像载波f V、伴音载波f S和色副载波FSC) 相互在非线性器件中作用, 从而形成±pf V、±qf SC、±rf S (式中p、q、r为任意正整数) 许多互调分量, 需要采取滤波措施。由于合放方式兼具了伴音通道, 省去了专门的伴音通道, 省去了大功率双工器, 因此, 体积、总成本等还是优于分放方式。
3 数字与模拟电视发射机的区别
随着数字电视技术的发展, 高清和标清电视的优势逐渐体现, 原来需要占用6个频道带宽播出的6套模拟电视节目, 标清只用1个频道就可以播出。数字电视发射机取代模拟电视发射机已成为必然。
下面详细分析数字和模拟两种发射机的不同。
3.1 信号源不同
与模拟发射机不同, 数字电视发射机的输入信号不是通常的视频和音频节目信号, 而是将视频、音频信号按MPEG-2标准压缩编码, 并与其它数据信息复用打包后的传输码流 (TS流) , 是一路信号输入。
TS流的形成具体过程如图5所示, 它是将模拟图像信号和伴音信号经过取样、量化和编码之后, 再经过图像和伴音编码器进行压缩编码, 形成基本数据流 (ES) 。基本数据流经过打包器将数据流按一定的长度分段, 构成具有特定结构和长度的单元包, 形成打包基本码流 (PES) 。然后再送入复用器中将三路码流进行复接形成符合MPEG-2标准的码流。这样的码流一般可分为两种, 一种叫节目码流 (PS) , 一种叫传输码流 (TS) 。一般节目码流不固定包长, 而且它有一个或几个公共的时基, 这样的码流一旦产生误码, 接收端很难进行纠错, 所以, 它不适合长距离传送;而传输流有固定的包长 (188字节) , 有利于接收端进行纠错, 所以数字电视发射机的输入信号为传输码流。
因为送到数字发射机输入端口的信号是一连串的复合数据信号 (TS) , 所以数字发射机一般都是合放式, 即单通道机。
3.2 激励器不同
数字激励器与传统的模拟激励器的区别在于处理信号的方式上。数字激励器首先把输入的TS信号进行数字处理, 转换成数字正交基带信号, 再对数字正交基带信号进行均衡和线性预校正, 然后转换成模拟基带信号, 最后送到调制器直接调制在所需的射频载频点上, 并送至功率放大器单元进行放大输出。
数字激励器主要由四部分组成:编码器、数字均衡器、调制器、频率合成器。数字激励器的框图如图6所示。
3.2.1 编码器
编码器的主要功能有三个方面:一是纠错编码, 编码采用的是前向纠错编码技术 (FEC) , 因为前向纠错码的码字是具有一定纠错能力的码型, 它在接收端解码后, 不仅可以发现错误, 而且能够判断错误码元所在的位置, 并自动纠错;二是按照一定的标准进行调制, 如果是DVB-T的标准, 它将采用COFDM调制技术, 这是一种多载波调制, 由于在每个字符的传输时间后面加入了保护间隔, 因而, 可以克服多径干扰, 这也同时使得这种调制方式适合建立单频网 (SFN) 来增加覆盖范围;三是延时控制, 当发射机用于建立单频网时, 就必须要求所有发射机在发射时间和频率上严格同步, 这主要是通过参考接收到的GPS秒脉冲 (1PPS) 和与GPS送来的10MHz参考频率的锁相同步来实现的。
3.2.2 数字均衡器
激励器的数字均衡器主要由群时延均衡器和线性均衡器组成。数字均衡器的作用有两个方面, 一是对数字基带信号 (I、Q) 电平进行预校正 (相位、频响) ;二是对基带信号进行数模 (D/A) 转换, 并将其送入调制器进行射频转换。
3.2.3 调制器
激励器中调制器的作用就是将经过调制并通过数模转换后, 两路相互正交的I、Q信号通过与合成器送来的本振信号混频并相加成为一路射频。
3.2.4 频率合成器
激励器中频率合成器的作用主要是产生本振信号和用于单频网建立时所需的参考频率和参考时间。
3.3 数字自适应预校正技术
数字自适应预校正技术是指在不须人工干预的情况下, 在刚刚启动发射机的几分钟内将发射机的性能调到最佳状态。它能够保证发射出去的信号始终处于高指标的状态, 主要是针对发射机功率放大器进行的校正。预校正的基本功能是数字电视发射机最重要的功能, 其基本原理是产生一个完美的幅度-幅度、相位-幅度补偿曲线, 与功率放大器的响应曲线互补。
3.4 放大方法异同
功率放大器决定了发射机的功率输出能力, 是发射机中成本最高的部分。数字和模拟发射机都采用了目前广泛应用的大功率LDMOS FET (横向扩散金属氧化物半导体晶体管) 。模拟发射机功放又分为图像功放和伴音功放, 而数字发射机功放是同一个功放。模拟发射机放大效率高, 可达到30%。而数字发射机放大效率低, 只有10%-20%。
模拟发射机和数字发射机的功放电路一致, 都采用多个平衡放大器的原理进行功率放大。以其中一个平衡放大器结构为例, 如图7所示。
射频输入后经过一个3d B分配的电桥, 分成两路, 进入两个独立且无任何内部连接的单管放大器, 通过两个LDMOS FET晶体管进行功率的矢量分配与合成。
3.5 RF输出单元
RF输出单元主要指输出滤波器, 它决定发射机的无用发射性能。模拟电视发射机的主要能量集中在视频载波、伴音载波和色度副载波这些离散频率点上, 无用发射也主要集中在这三个频率的组合处。模拟机的带外无用发射信号的频谱是离散的, 对离散型的无用发射, 一般采用多个陷波腔来滤除, 但这种陷波器式滤波器却不能用于数字电视发射机, 因为数字电视发射机的带外无用发射是连续的, 必须采用带通滤波器。如果模拟电视发射机的输出滤波器也采用带通滤波器, 那就有可能直接用于数字电视发射机。
以上论述了数字电视发射机和模拟电视发射机的主要的不同之处。综上所述, 模拟电视发射机过渡到数字电视发射机, 其激励器要更换。如果模拟电视发射机采用带通滤波器, 那么, 其它部分, 包括功放、RF输出单元等基本都可以共用。
在模拟发射机向数字化过渡中, 单通道模拟电视发射机占有明显的优势, 因为单通道电视发射机只要将激励器换成数字电视发射机激励器, 其余部分几乎不用进行改造, 就可以进行数字电视广播。而对于双通道模拟电视发射机, 除更换激励器之外, 还必须将功率放大器由双通道改为单通道, 并且要将双工器去掉, 原来的图像通道滤波器也必须换成更高性能的能满足数字电视播出需要的输出带通滤波器。
4 结束语
数字电视有着模拟电视无法取代的优势, 其取代模拟电视已成为必然。随着数字信号处理技术的发展, 传统信号的非线性、相位失真的累积和信噪比恶化的问题, 可通过模拟信号转变为数字信号并进行数字信号的处理、存储、控制和传输来解决。而激励器的数字化能极大地提高图像伴音的传播质量, 降低信号的噪声, 大幅度提高电视节目的清晰度。
研究模拟电视发射机和数字电视发射机的特点, 掌握模拟发射机向数字发射机转变的技术具有很大的现实意义。现在虽然数字电视发射机已经逐渐走进了发射领域, 但是模拟电视发射机依然占绝大多数, 多个频道依然是模拟电视发射机在播出。如何适应数字化改造的需求, 在充分考虑经济实效等各个方面的同时, 用最小的成本实现模拟向数字的改造和过渡是非常必要的。
参考文献
[1]郑志航.中国广播电视出版社.数字电视原理与应用.
模拟发射机 篇5
DX200发射机为美国哈里斯公司于上世纪80年代后期发明生产的数字化调幅发射机, 由几部相同的DX200发射机并机工作时又可组成DX600和DX1000发射机。该发射机大体可分为直流电源系统、音频处理和转换系统、射频放大和合成系统等。其中音频处理和转换系统又包括模拟输入板、A/D转换板和调制编码板, 本文所述主要是模拟输入板的功能。
2、模拟输入板原理简介
模拟输入板主要包括音频输入放大器、输出功率控制、电流故障监测处理三部分, 另外还有音频优化电路。
由图一可见, 平衡式音频信号接到贝塞尔滤波器的输入端, 它是低通无相移的现非锁存显示, 约数秒后即自动恢复正常工作。对于连续的VSWR越限, 反馈到功率控制框图的检测信号可以把输出功率降到安全值, 即设备处于低功率运行并出现锁存显示。
功率电平选择框图受控于高、中、低三个功率分档开机按钮。分别对应2 0 0 K W、1 0 0 K W、5 0 K W。无论选用哪一档开机, 都可以通过升降指令对在用功率进行细调控制, 范围是±10%。选定功率电平开机时, 还要受功率分步启动控制。其延时量分快 (0.5秒) 、中 (2秒) 、慢 (3秒) 三种, 可以通过可调分接头任选一种。音频和直流信号经过抖动信号加法器又加上少量的抖动信号, 最后形成复合信号由模拟板输出。
3、电路详述
3.1、贝塞尔滤波器和音频加直流放大器
首先, 由PB接口板来的音频信号经J1的17和19端送入贝塞尔滤波器滤除带外信号, JP7和JP8为交直流耦合选择, 无ACC时为交流耦合, 有ACC时为直流耦合, 当ACC开和关时, 直流将发生变化。我台D X 6 0 0是交流耦合, 而DX1000为直流耦合, 当交流和直流耦合互相转换时, 将会使输出功率发生很大滤波器, 可以在不影响音频通带的情况下滤除带外的超音频信号;同时把平衡音频信号转变为不平衡的信号输出。滤波器后是音频和直流信号的加法器, 其中的音频信号用于调制;直流信号经可调电位器引入加法器, 是确定载波电平的。这两种信号都是控制信号, 它们经过模数转换和调制编码处理后, 最终用于控制拉合射频功放模块的多少, 从而产生相应的载波电平和适当的调幅度。同理, 调整这里的直流控制信号就可以调整发射机的载波输出功率。为使调制功率与载波功率相适应, 在调整载波电平控制信号的同时, 也要按比例调整音频控制信号, 即调整发射机输出功率时, 其音频和直流控制信号可以而且必须同步调整。
在音频和直流加法放大器之后是电源功率校正, 当外电电压波动, +250V直流电压发生变化时, 通过这个框图可以自动调整音频加直流的信号电平, 从而使射频功放的射频输出电压保持稳定, 这就使发射机的输出功率保持稳定。功率控制框图的作用是实行反馈保护。当发射机天线负载的电压驻波比 (VSWR) 或发射机输出带通滤波器前的网络电压驻波比变大而且越限时, 其检测信号将反馈到功率控制框图实行保护。对于不连续而又轻微的VSWR越限, 只是暂时关断射频功放并出的变化, 必须通过调整R56使输出为合适功率。R54为音频增益调整, 不论输入音频电平为多少, 通过调整R54可得到100%的调制。R56以前的仅为音频信号, 而R56以后的信号为音频加直流, 由U3的7脚输出至U16的6脚。
3.2、PS电源校准
电源校准电路补偿电源的波动变化, 即当外电变化时, 补偿使输出功率不变。如图二所示。
由保险板A39电源取样来的校准电压送至J1-9, 连到JP5, 当JP5在正常位置时, 在TP28的校准输入取样使用了U27-2的直流放大器和U27-9的交流放大器。在直流放大器输出端有一交直流信号, 即在TP31该电压的正常值为-5.5V左右的校准电压。交流放大器是一低通滤波器可调增益, 在低调制频率30Hz~50Hz之间, 通过调整R143可改善失真, 对其它的频率则无任何影响。交流放大器输出和直流放大器的输出合成送到U27-13, 电流限制电压加到U27-13, U27-14是缓冲放大器, 它的输出送到U 1 6-1。AD534JH为锁相环路, 这电路引起一预失真分量, 删除任何电源波动和交流哼声, 及内阻产生的跌落和低频调制信号引起的电源变化, 从而达到补偿输出功率的作用。U16-4的输出经U4缓冲放大。经R64连到Foldback R10-6送到U4-5差分放大器。
3.3、功率折降电路
任何功率折降的命令, 是控制AF+DC的电阻性衰减来实现, 用U12和电阻通过R69-75来完成。如图三所示。
开关U12得到二进制的命令, 开始连接上面的电阻。AF+DC由另一路径通地, 从而控制AF+DC的电平送到U4-5。U5是功率折降的比较器, 接受三种设置, 主体功率折降, 内部功率折降, 功率斜坡增长。无折降条件DB1、2、3总在低的位置, 开关不连, 开路有效。斜坡增长是启动PB时, 从相对低功率电平逐步增加到满功率电平, 步进的速率用JP9跳线选择, 16Hz时钟进入U5-1, JP9有三个位置可设置, 快速、正常、缓慢, 如下列表:快2~4, 0.5秒;正常3~4, 2秒;缓慢1~2, 3秒。
3.4、功率微调控制
功率微调控制允许功率输出变化正负百分之十, 用升、降控制钮, 用功率电平选择可以激活PAL U21, U20, U19。 (PAL可编程阵列逻辑) PAL电路对计数器有编程作用, 计数器送一数字字到数字电位器。如图四所示。
来自U4-1的信号送到缓冲输出U7-3然后送到数字电位器U18-15, U18是一数字控制电位器, 在输入端的数字字的值造成AF+DC在输出端有一定的衰减, 数字电位器U18-1的输出由U7-7, 缓冲连到JP6-3, 当JP6在正常位置时, 该信号就接到差分放大器U4-6。数字电位器阻值改变时, 差分放大器的电压值输出也变化, U18是8比特数字字控制, DBO-DB7, 在输入端U18-11-4, 来自于微调PAL电路, 当S 1在校准位置时, 载波输出为200KW, 这个电压U4-7是1.47V, U4-6为-0.64V。若S1为正常位置, 升控制时, 直到220KW, U4-7电压为1.54V, U7-7是-1.28V。降功率至180KW时, U4-7电压1.40V, U7-7为0V。
3.5、功率控制
具体电路如图五所示
差分放大器的输入AF+DC正常连到JP4为2-3, 把信号分配到U17的三个开关。当PB开通为高功率时, 控制器在J 2-2 7设置为高。A F+D C信号连接到R65, 经R65和R76分压输出, 实现输出功率的控制。顺时针旋转电位器功率上升, 反时针旋转则降功率。假如JP4选1-2, 旁路功率电平电位器R68作用, 不管功率的选择。
3.6、输出放大器功率控制电压的输出送到输出放大器U8-2的反相输入端, 在U8-3加入一较小的抖动电平U8-1的输出AF+DC有一定的偏移和零点调整, 在高调制电平产生更好的失真, 通过J3-5连接然后送到A/D转换器。这里调整R171和R173可补偿高调幅时的失真。
3.7、射频封锁
来自控制板的射频封锁信号, 或是来自模拟输入板的封锁信号, 使J2-9为低, 该低信号禁止功率控制开关U17和数字电位器U18, 关掉RF放大器, 使得模拟输入板的输出为零。当射频封锁撤销时, 功率步进作用激活。
3.8、过流检测
任何峰值电流过荷或平均电流过荷都将引起RF放大器电流故障。采样信号由两路合成, 一路来自分流器SH1, 采集直流电流;另一路来自整流柜197V输入端子互感变压器取样, 采集交流电流, 在模拟输入板TP30合成, 产生射频电流故障送到控制板。U 1 1-1是一差分放大器, 该放大器电压取样来自250V电流分流器SH1, 这个信号来自于分流器的反相端, R35是调零电位器, 在无射频功率输出时使U 1 1-1为零。差分放大器U11-1的输出接到TP25另一路由整流柜CR1取样, 送到PS控制板和PB接口板后到模拟输入板的J5-1。
4、结束语
模拟输入板是DX200发射机音频通路的重要组成部分, 特别是其中的功率电平控制电路和过流保护电路, 对发射机的安全稳定运行起到非常重要的作用, 因此在更换或调整该板时, 务必要小心谨慎, 防止功率电平调整不当造成输出功率过大, 从而烧毁发射机元器件。对于由多部D X 2 0 0发射机并机播出的D X 6 0 0或DX1000发射机, 还应使各个单机之间的功率和调幅度保持一致, 以满足并机要求。
摘要：本文对DX200发射机模拟输入板功能进行简要分析, 对一些重点线路如贝塞尔滤波器、功率折降电路、功率微调控制电路、功率控制电路等进行详细分析。
关键词：DX发射机,模拟输入板,功率控制,保护电路
参考文献
模拟发射机 篇6
一、电路结构与工作原理
模拟输入电路包括实现音频信号超调优化校正的贝塞尔滤波器, 平衡音频信号输入的阻抗变换电路, 设置浮动载波和最大功率调整电路, 功放电源采样电路, 进行自动功率补偿的模拟乘法器电路, 功率控制数字衰减器电路, 用于改善发射机噪声的音频末级处理电路和电源等。电路结构框图如图1所示。
1贝塞尔滤波器
贝塞尔滤波器由电感、电容和电阻等无源器件构成, 它可以在不引入失真的前提下滤除高于音频信号带宽频率的杂音, 同时不会引起过冲。输入音频信号很强时会导致强烈的限幅, 音频信号近似于方波。输入10k Hz的音频调制信号后, 频响将下降至0.9d B以下, 当输入信号的音频处理器与该滤波器匹配时方波过冲不严重, 过调失真也很小。模拟输入电路提供了三组阻抗不同的音频输入端, 可根据不同的信号源输出阻抗来选择音频输入端。
2阻抗变换电路
阻抗变换电路实现将输入的音频信号从平衡输入到不平衡输出, 同时可以抑制输入信号的杂音电平。阻抗变换电路的放大器前一部分是两个同相放大器, 且它们的增益是一样的;后一部分是一个差动放大器, 差动放大器的两个输入端有不同的输入阻抗和增益, 反向输入端的增益为1, 同相输入端的增益为2。音频信号经双向二极稳压管和电阻组成的保护电路后由耦合电容输入阻抗变换放大器, 由同相放大器的输入端输入, 由差分放大器输出, 实现了平衡输入与不平衡输出的转换, 通过调整音频电位器可以使音频输入电平在-10d Bm到+10d Bm间变化。差分放大器输出的信号经过分压网络后被增益为2的缓冲器放大, 在调制度100%时, 无直流分量的音频信号幅度约为1.5VP~P。
3浮动载波设置与最大功率调整电路
由最大功率调整电位器、3组浮动载波设置电位器、反相放大器和差动放大器组成最大功率调整和浮动载波设置电路。调整最大功率电位器给音频信号叠加一个直流分量, 用来设置发射机的最大载波功率, +15V电压经电位器分压后和音频信号相加, 然后先经反相放大器送至增益为-1的差分放大器的同相输入端, 差分放大器输出的信号是负的“音频+直流”信号。当调制信号为零, 设定最大载波功率时, 在差动放大器的同相输入端测得电压直流分量约-0.7V;通过按键来升降功率时 (此时的载波功率小于全载波功率) , 该点测得电压的直流分量将在-0.7V~0V之间 (它的直流分量与发射机输出的载波电压成反比) ;在100%调幅时, 它的信号约为3VP~P的音频信号加上一个-0.7V直流分量。通过调整浮动载波电位器组和跳线设置, 可以设置-3d B载波浮动和-6d B载波浮动。
4功放电压采样电路
功放电压采样电路由保护电路和同相放大器电路组成。功放电压取样来自熔断器取样板, 功放电源采样信号通过电感线圈进入模拟输入电路。熔断器、稳压二极管和电感线圈组成的取样电压保护电路, 它的作用是使在电源取样变得太低或电源取样故障时, 发射机的输出功率不至于增加过大。电感线圈用于滤除熔断器组件板与模拟输入电路之间信号连接线所感应的噪声。同相放大器是一级缓冲放大器, 其增益略大于1, 它的输出的是送至模拟乘法器电路的电源电压取样信号。
5模拟乘法器电路
起自动功率补偿作用的模拟乘法器电路由集成电路AD534和外围电路组成, 它补偿了功放电压的变化并减小电源哼声和杂声。模拟乘法器通过10kΩ外接-15V电源, 该电阻为标度因子K, 模拟乘法器的电源取样电压正常时为5.1V, 模拟乘法器的输入的是“音频+直流”信号, 模拟乘法器的正常输出为U= (音频+直流) ×K/5.1。当功放电压发生跌落时, 发射机的射频输出电压也会随之下降, 电源取样信号也会减小, 而模拟乘法器的输出就会增加一点, 以补偿射频输出电压的跌落, 保持“音频+直流”中的直流分量恒定。
6数控衰减器电路
数控衰减器电路由数字控制电位器AD7525, 锁存器及相关放大器电路组成。控制电路来的12位功率控制数据BCD码在送至数控衰减器前暂存在两个TTL锁存器中, 控制电路的控制时钟到来后锁存器输入端锁存的数据信号送到锁存器的输出端, 进入数字控制电位器。数字控制电位器AD7525接收功率控制BCD码, 它的4~15脚为BCD码接收端, 输入BCD码的D1~D12位数据, 组成功率因子为“0.000”到“0.999”的编码。数子控制电位器的17引脚输入来自模拟乘法器的“音频+直流”信号, 输出信号为输入信号“音频+直流”的0.000~0.999的倍率, 以此来调节输出功率的大小。运算放大器是增益为-1的反相运算放大器, 它使数控衰减器获得好的线性, 为后接电路提供恒定的输出阻抗。
7音频末级电路
音频末级处理电路包括缓冲器, 差动放大器和“音频+直流”取样电路。缓冲器是一个增益为2的同相放大器, 将“音频+直流”信号放大后送至差分放大器的反相端。差分放大器的同相端输入的是72k Hz抖动信号, 经差分放大器放大后72k Hz抖动信号被叠加到“音频+直流”的信号上。当全载波100%调幅时, 差分放大器输出信号为6Vp~p音频信号加上-3V直流成份以及少量的72k Hz的抖动信号。这个抖动信号固定于72k Hz, 可以被输出带通网络滤除。差分放大器输出的“音频+直流+抖动”信号, 一路送至模数转换电路, 另一路送至“音频+直流”取样电路用于B﹣电压信号调整。
二、故障分析
用示波器或万用表观察模拟输入电路的各级信号波形和电压, 可以找出大多数故障范围 (测试正弦波的幅度时, 应在100%调制电平下) 。下面是对一些常见的故障进行分析总结。
1模拟输入电路输出端无“音频+直流”信号输出
用示波器检查模拟乘法器AD534输入端有“音频+直流”信号输入, 数字控制电位器AD7525输出端无信号, 检查模拟乘法器的+15V和-15V电源, 如果电源正常, 输出端无信号则说明模拟乘法器AD534损坏。如果模拟乘法器的输出端 (即数字控制电位器的输入端) 有“音频+直流”信号, 而数字控制电位器AD7525的输出端仍然无信号输出, 这种故障的原因较多:可能来自控制电路的BCD码控制信号都是零, 用示波器或万用表检查锁存器的输入端, 如果输入信号全部是低电平, 则没有功率控制信号, 检查功率控制部分;也可能锁存器被清零或数据选通低电平, 检查选通和复位清零信号;如果BCD数据和控制选通电路都正常, 但两个锁存器还是部分输出端无信号, 可能锁存器失效;锁存器输出信号在进入数字电位器BCD数据4~15脚的接收端前, 需要TTL电路驱动, 驱动电路失效也是导致该故障的原因。
2点击升降功率按钮, 升功率的过程中有不连续现象
这种故障说明BCD码控制信号中有不变化的情况, 锁存器或TTL驱动电路失效也是出现该故障的原因之一, 检查在不同的功率电平下, 锁存器和TTL驱动电路输出端对应BCD码的逻辑电平值。
3+15V和-15V电源故障
可能的原因是电源电路有器件损坏或逻辑电路故障。检查±22V非稳压输入电压, 如果电压正常, 保险管开路, 加上新保险管后仍开路, 说明稳压集成块或齐纳二极管有问题, 检查器件对地电阻, 如果对地电阻非常低, 则逐个去掉与故障电源有关的稳压集成块和相关元件, 找出短路原因。如果有电源故障指示, 则在电源输出端测量电压, 如果电压是正常的, 但故障指示仍存在, 可能故障指示电路出了问题, 检查电源故障指示电路的窗口比较器。
结语
本文对DAM中波发射机的重要组成部分模拟输入电路的结构和工作原理进行了深入的分析, 同时也对电路出现的一些故障原因进行了总结, 希望能够给发射台维护人员提供一些帮助, 提高维护设备的技术水平。
参考文献
模拟发射机 篇7
关键词：数字电视,发射机
1 数字电视发射机的特点
早期的数字电视发射机是用外接的COFDM或8-VSB激励器简单取代模拟Vision/Sound激励器, 用射频波段滤波器取代射频输出滤波器和Vision/Sound双工器。但是近来, 一些大的电视发射机制造商却以全新的理念和技术来设计生产新一代数字电视发射机, 纵观主要有以下特点:
1.1 数字自适应预校正技术 (DAP或RTAC)
数字自适应预校正技术已经在美国和欧洲的制造商生产的数字电视发射机上应用。数字自适应于校正技术是指在不须人工干预的情况下在刚刚启动发射机的几分钟内将发射机的性能调到最佳状态, 而且, 这个系统还能够监测和自动校正来自于发射机的老化、温度和发射机自身失效等波动的调整, 这样能够保证发射出去的信号始终处于高指标的状态, 使维护变得非常简单。
1.2 功放中广泛应用大功率LDMOS晶体管
LDMOS (Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor) 即:横向扩散金属氧化物半导体。起初, LDMOS技术是为900MHz蜂窝电话技术开发的, 蜂窝通信市场的不断增长保证了LDMOS晶体管的应用, 也使得LDMOS的技术不断成熟, 成本不断降低, 因此今后在多数情况下它将取代双极型晶体管技术。
1.3 N+1系统使拥有多台发射机的台站更经济
N+1是指用1部发射机给多部 (N部) 做备份。本来固态发射机是用像放大器、电源等较不稳定设备冗余累积起来的, 模块化的激励器又一般采用双激励器自动倒换的形式, 设备运行的可靠性明显提高。在通常情况下, 也不用像电子管、速调管发射机那样进行备份。因为全固态的数字电视发射机所应用的积木化的功放和并行运行的电源等都足以实现N+1系统, 而且大多支持热插拔。
1.4 冷却系统采用风、液冷供选择的方式
为了满足不同客户对冷却系统的需求, 发射机生产厂家开发了风冷和液冷系统, 在客户购机订货时可供用户选择适合自己的冷却方式, 改变了过去固态机中只有风冷的单一方式。如THALES公司推出的VHF OPTIMUM和UHF ULTIMATE系列发射机就已采用此种技术。
1.5 无线连接、GUI界面、故障自我诊断和远程遥控
在新设计的数字电视发射机中, 功率放大器、电源和RF合成器省去电缆而采用插、拔的方式直接连接在一起。这样使整机结构更加紧凑、维护更加方便。微处理器的应用, 能够监控发射机的状态和提供每个组件的有用信息。LCD的应用提供了直观友好的图形用户接口 (GUI) 使得用户操作更加容易, 用户可以很直观的察看设备的运行状态。先进的故障自我诊断系统和DAP技术使得用户容易查找故障部位, 加快设备的维护、维修进度。远程遥控功能使得用户可通过因特网对设备进行监控。
2 数字电视发射机与模拟电视发射机的比较
2.1 激励器
激励器主要包括音视频处理、调制、本振、变频和RF小功率放大器, 它是电视发射机的核心。发射机的绝大部分技术指标由激励器决定。模拟电视发射机激励器和数字电视发射机的大部分不能通用。
如果模拟电视发射机激励器采用数字音视频处理, 调制采用软件无线电方式在基带部分实现, 那么它与数字电视发射机激励器的共同部分可以增加, 但不能完全共用。
2.2 功率放大器
功率放大器决定了发射机的功率输出能力, 是发射机中成本最高的部分。模拟电视发射机有分放式和合放式之分。分放式指图像载波信号和伴音载波信号经不同的功率放大器分别放大, 合放式指图像载波信号和伴音载波信号用同一个功率放大器放大。而数字电视发射机不可能采用分放式, 因为数字音视频信号总是复合在一起进行调制解调。因此, 要想使模拟电视发射机的功率放大器直接用于数字电视发射机, 就必须采用合放式。
2.3 RF输出单元
RF输出单元主要指输出滤波器。它决定发射机的无用发射性能。模拟电视发射机的主要能量集中在视频载波、伴音载波和色度副载波这些离散频率点上, 无用发射也主要集中在这三个频率的组合处。对离散型的无用发射, 一般采用多个陷波腔来滤除。但这种陷波器式的滤波器完全不能用于数字电视发射机, 因为数字电视发射机的带外无用发射是连续的, 必须采用带通滤波器。而且, 为了抑制其对邻频道的干扰, 还必须采用椭圆函数带通滤波器, 以达到一定的ACPR性能。如果模拟电视发射机的输出滤波器也采用带通滤波器, 那就有可能直接用于数字电视发射机。
2.4 电源
电源分为激励器用电源和功放用电源。激励器用电源一般含在激励器机箱内。功放用电源应该具有共用性, 从模拟电视发射机向数字电视发射机过渡时, 功放电源不用改变。
2.5. 监控
发射机监控系统是发射机长期稳定工作的保证。它包括对发射机各部分工作状态和信号流程以至于主要性能指标的测量, 对开关机和主要故障处理的控制, 对输出功率电平的自动控制等。监控系统由传感器、接口电路、微处理器和PC机及相关软件构成。现在已实现三遥 (遥测、遥控和遥讯) 。当模拟电视发射机过渡到数字电视发射机时, 监控系统要作相应改变。激励器部分的监控随着激励器的更换而全部改变。整机的监控软件要更新。
模拟发射机 篇8
现代雷达装备技术复杂, 造价昂贵, 列装数量有限, 仅靠实际装备进行训练, 不仅会出现训练滞后、效率低等问题, 还会因为装备损耗大、故障率高等情况, 产生高额的维护费用。雷达模拟器[1,2]是针对实装训练所产生的问题而研制和开发的一种模拟训练系统, 操作人员不仅可以在此系统下进行雷达的常规操作训练, 还可以通过设置相应故障, 进行维修保障训练。
目前, 基于Lab Windows/CVI的虚拟仪器技术广泛应用于各类模拟训练系统[3,4,5,6]。本文针对某雷达发射机模拟器中的故障监控模块, 设计了一种基于Lab Windows/CVI的故障监控系统。该系统根据故障监控模块的任务进行所需的功能设计及上位机软件的控制流程设计, 最后通过Lab Windows/CVI编程, 实现对雷达发射机故障的有效监控。
1 雷达发射机模拟器组成
雷达模拟器一般采用软硬件相结合的模拟方式, 这种方式使得雷达模拟器通常具有逼真的硬件物理环境以及相应的软件平台, 采用虚拟与现实相结合的方式, 构建雷达工作物理环境, 模拟雷达相应的工作状态。本文涉及的某雷达发射机模拟器也采用软硬件相结合的方法, 其系统结构如图1所示。
整个模拟器是基于硬件模拟部分构建的, 硬件模拟部分由真实装备的发射机部件构成, 在各部件之间设置控制单元及各种连接电缆, 以提供组件正常工作所需的各种电源与信号。而操作控制系统、故障监控系统、组网联动系统均是在Windows平台上进行设计开发的, 本文重点是对故障监控系统进行软件设计。
2 故障监控系统设计
对于故障监控系统的设计实现, 按照下列步骤进行:
(1) 列出系统的主要任务;
(2) 设计系统所需功能;
(3) 设计系统软件控制流程;
(4) 编程实现故障监控系统。
本节主要根据前三个步骤对系统进行设计。
2.1 系统任务
故障监控系统的任务主要有以下几点:
(1) 按照预定的时间顺序接通雷达发射机。
(2) 保护行波管, 防止由于错误操作而导致损坏。为此, 发射机系统监测电路在大量“关键”点上进行监测。如果故障发生, 发射机被暂时关断, 然后再接通。若按规定接通数次不成功后, 发射机发出故障报警信号, 并且完全关断, 等待排除故障后才可再次开机。
(3) 借助于硬件模拟部分指标灯面板上的发光二极管指示故障。雷达发射机各部分电路都设置有相应的故障监测电路, 该电路产生一系列检测信号, 用于判断发射机的故障。
2.2 功能设计
根据以上任务, 故障监控系统应包含故障特征库, 从而可以根据注入的故障显示出雷达的多种典型故障现象、参数特征;还应能够控制硬件模拟部分面板上的表头、输出插孔等, 直接表现故障现象, 结合专家知识库的引导, 操作人员可以在实装面板上测量、比对信号, 从而实现雷达维修训练模拟。具体功能设计如下。
2.2.1 控制信号
故障监控的实质是通过产生相应的信号实现的, 因此首要的功能是对所需信号进行控制:
(1) 来自中央配电箱的接通信号, 即“预热”、“准备”、“工作”等控制信号, 其中“准备”和“工作”两种状态均通过主开关控制;
(2) 运行中所需的定时信号, 即发射机内部产生的定时信号, 保证行波管阴极被加热到合适的工作温度;
(3) 故障表征信号, 包括各种短暂故障以及永久故障;
(4) 各种电源的控制信号, 用于确定雷达工作状态的转换。
2.2.2 发射机监测
在对发射机硬件模拟部分的监控中, 如果分部件出现故障, 相应的检测电路就将检测到的故障信号送至内存储器;内存储器为每个故障信号设置了独立的存储电路 (触发器) , 每个存储电路的输出信号送至检测连接器, 同时产生故障表征信号, 如行波管高压断掉引起的故障, 启动高压电源可能引起的故障等。
当故障持久存在时, 即送至内存储器的输入故障信号维持故障状态, 此时内部的脉冲发生器开始计数;当计数器达到一定脉冲数量 (如设置4个脉冲) 时, 在其输出端产生永久故障信号。
2.2.3 故障指示
根据产生的故障表征信号, 在硬件模拟部分指示灯面板上出现相应的指示。指示灯分为电源单元、射频振荡器、波导单元、微波单元等, 各单元的故障信号触发相应的指示灯;并且只要指示灯面板上出现一种指示, 就产生检测信号“F1”, 此信号送至故障监控系统, 使系统显示“雷达子系统故障”的指示。
2.2.4 测试信号
发射机硬件模拟部分的监测电路提供给各部分连接器许多测试信号。所有送至内存储器的输入故障信号都提供给“检测信号缓冲存储器”, 即供给大量的检测信号源。这些输入故障信号经过去耦电阻 (测试信号缓冲存储的主要基本元件) , 作为测试信号输出至测试连接器。如果指示灯“电源单元”提示故障, 借助于内存储器供给的检测信号, 就能确定故障信号来自哪个单元。
2.3 软件控制流程设计
为了使故障监控系统具有良好的人机交互显控功能, 根据2.2节中的任务功能, 对系统的上位机软件控制进行设计。
整个雷达发射机在工作过程中, 分为低压和高压两部分。在显示器中低压部分主要以一个模块 (M1模块) 体现出来, 高压部分主要以灯丝的几种状态 (M2~M6模块) 体现。在信号流向正常的情况下, 从加电到发射机正常工作要经过低压正常工作 (M1) 、灯丝预热 (M2) 、灯丝80% (M3) 、灯丝120% (M4) 、灯丝正常 (M5) 和高压正常 (M6) 六个环节。在整个加电过程中, 上位机软件需要完成以下几项动作:
(1) 从加电开始到低压模块, 所有的低压信号在显示器上, 只以一个模块体现出来。这时, 为具体体现其工作过程, 又与实际情况贴近, 软件设计部分还要对各处信号监测情况进行具体体现。具体有:+4V1, +4V2, +12 V, -12 V, +12VK1, -12VK2, +24V1, +24V2, +24 V外电源。本部分设计有低压故障指示灯。
(2) 从低压模块到发射机工作正常, 要对发射机各部分模块进行监测, 同时根据实际需要, 要对外部硬件进行控制。具体要对发射机故障指示、输出功率指示、电源指示、放电管电源指示、RF发生器指示、晶体电流1指示、晶体电流2指示、置位指示、开关电源K1、24V3、24V4、24V6、时钟脉冲1、时钟脉冲2进行控制。本部分设计有故障选择控制部分。
(3) 对以上的信号检测和信号控制部分, 要根据信号流程对面板信号走向进行调整。
(4) 灯丝的状态转换过程对转换时间有要求, 要对时间和转换进度进行体现。具体有:预热过程为6 min, 开关瞬间接通为40 s。
控制程序总流程如图2所示。
3 结论
故障监控系统主要在Windows平台上使用Lab Windows/CVI进行编程, 实现控制显示界面。
选用Lab Windows/CVI进行编程是由于它可以完成以下工作[7]:交互式程序开发;具有功能强大的函数库, 用来创建数据采集和仪器控制的应用程序;充分利用完备的软件工具进行数据采集、分析和显示;为其他程序开发C目标模块、动态链接库 (DLL) 、C语言库。
根据设计要求和信号流程的分析, 在设计面板时, 以CVI中List Box作为模块 (M1~M6) 面板, 代表信号流通过程中的状态转换。在模拟器设计过程中, 为符合实际情况, 要有故障检测指示、故障软件设置选择、故障说明等内容。为达到此要求, 在设计面板时, 分别以Ring作为故障选择部分, 以Text Box作为故障说明部分, 以LED作为低压故障指示灯部分。此外, 还有一个TWT控制开关用于控制信号从低压到灯丝过程的流通。
故障选择部分用来实现软件故障控制。为实现系统的功能, 要求有软件控制硬件模拟部分的故障设置环节。总共有20个故障点:发射机、输出功率、电源等。当选择一个故障时, 面板中会出现该故障的种类;同时, 面板的信号流通也会发生相应变化, 并由面板和PCI向硬件送出5 V数字信号, 由此结合硬件部分进行控制。
最终界面实现如图3所示, 该图是正常工作状态下界面的显示情况。
4 结语
本文设计了一种雷达发射机模拟器的故障监控系统, 根据该系统需要完成的任务, 设计了应具有的功能和上位机软件控制流程;使用Lab Windows/CVI进行编程, 实现了具有人际交互操作界面的故障监控系统。该系统不仅可以为现代雷达装备的故障监控部分提供设计思路, 还可以配备到部队中, 完成相关的保障训练, 加速提高操作人员和保障人员的技术水平和维修技能, 具有广泛的军事应用前景。
参考文献
[1]孟庆虎, 陶青长, 梁志恒, 等.一种基于FPGA的通用雷达回波实时模拟器[J].电子技术应用, 2012, 38 (3) :82-84.
[2]路文龙, 王和明, 张启亮, 等.基于FPGA+PC104的雷达目标模拟器设计[J].电子技术应用, 2012, 38 (4) :27-30.
[3]宰辰熹.虚拟仪器技术在航空机载气象雷达测试系统中的应用[J].测控技术, 2012, 31 (1) :112-115.
[4]唐大全, 吴晓男, 戴洪德, 等.惯导模拟训练软件的设计[J].仪表技术, 2011 (9) :7-10.
[5]李万军, 王宏军, 王航宇, 等.Lab Windows/CVI在飞行模拟器中的应用[J].电子设计工程, 2010, 18 (5) :66-68.
[6]吴坤, 蔡金燕, 韩春辉.基于Lab Windows/CVI和数据库的雷达测试软件系统的设计[J].仪表技术, 2010 (11) :29-31.