北广ZF-10C与ZF-10A 10kW DAM中波广播发射机的运行情况及异同点

发表时间:2019/4/22   来源:《电力设备》2018年第31期   作者:欧国敏 王廷富
[导读] 摘要:本文讲述北广10kW DAM中波广播发射运行情况及ZF-10A 10kW DAM发射机与ZF-10C 10kW DAM发射机主要异同点。
        摘要:本文讲述北广10kW DAM中波广播发射运行情况及ZF-10A 10kW DAM发射机与ZF-10C 10kW DAM发射机主要异同点。
        关键词 DAM 数字幅度调制 调机 浮动载波 循环调制 电缆联锁
        一、发射机简介
        ZF-10A 型10KW DAM 中波广播发射机是北广科技股份有限公司借鉴国际上各类中波发射机的先进技术,研制开发的一种运用数字技术进行调幅广播、全新的固态中波广播发射机,
        适用于 531~1602KHZ 中波频段播送语言和音乐节目。
        它采用数字幅度调制方式,所谓数字幅度调制即将音频信号和载波所需的直流电压经过模/数变换量化成 12 比特的数字字,再对它们进行编码,使每个比特数对应控制一定数目功放模块的开通,通过各个功放模块输出电压叠加合成,最终形成与音频信号相同的包络实现调幅。而受控制的末级功放模块是由42块输出电压相同的大台阶功放和6块输出电压为二进制关系的小台阶功放组成,因此这种调制方式也称为量化的幅度调制。
        在调制度为 100%,即 m=1 时,42 个大台阶功放中开通约 36 个,即通常情况下有 6 个以上的功放作为备份,既使有损坏,也可在不停机情况下实现代换。这就有力地保证了不停播的额定输出。
        ZF-10C型10KW DAM 也是北京北广科技股份有限公司生产的全固态 10KW 数字调幅中波广播发射机,其工作原理与ZF-10A 型10KW DAM 中波广播发射机一样。
        由于采用数字调制技术,有效的抑制了模拟调制难以避免的各种非线性失真,有极好的动态响应,各项电声技术指标均优于其它各类模拟调制的中波广播发射机。
        DAM 中波广播发射机由于其自身完备的控制、检测和保护系统,大大地提高了发射机工作的稳定性和可靠性,明显减少机房维护经费和人力,并为技术人员的业务水平的提高创造了条件。
        二、调机、运行情况
        ZF-10A 10KW DAM 中波广播发射机(208号机)是2008年4月下旬进行安装调试,5月1日进行播音,频率1359KHZ,播出中央台中国之声广播节目。近10来年机器运行正常,指标稳定在甲级,故障率较低。
        但是,一直以来是单机运行,维护及播出尤其是重要播出时压力大。在台领导的争取及上级领导支持下于2016年立项中央台10KW备机项目。
        从设备维护和设备备件的角度考虑,再次购买北广科技的广播发射机,为ZF-10C 型10KW DAM 中波广播发射机(217号机),于2017年7月中旬进行安装、调试;在厂家及在台技术人员经过几昼夜辛劳的安装、调试正常之后,机器经过24小时老炼运行,于7月17日进行播音工作。(11月份进行验收)
        安装、调机的过程:机器拆包装、就位机房预定位置旧控制室与贵州台108号机之间、连接电源线、音频输入信号线、连接机器地线(铜带)、安装机器输出(硬)馈管,由于与旧北广机器形成主备机,因而安装主备机器切换上天线的同轴切换开关。
       
        (ZF-10C 10KW DAM 中波广播发射机正面视图)
        三、机器构成、工作原理
        整机从结构上分为三个单元箱:
        右侧为电源箱,主要由高压,低压电源供给部份组成,中间箱前半部是本机的核心部分,拉开中间前门可看到左、右侧壁上分别装有(见下图):
       
        A27  输出检测板        A28  对外接口板
        A35  模拟输入板        A30  直流稳压电源
        A34  模/数转换板      A17  振荡板
        A36  调制编码板
        中间箱的后半部装有功率推动及合成部分,自上而下分别是 (如下图左所示)
        A14  推动合成母板
        A18  二进制功率合成器
        A19  主功率合成器
        A20  主功率合成器
        左侧为输出网络调谐机箱及冷却风机。 (如下图右所示)
       
        射频输出口在左后顶部,输入电源线可从右后顶部接入。
        ZF-10A型 及 ZF-10C型10KW DAM 中波广播发射机由于在音频数字处理系统、控制检测系 统采用大量微功耗的数字集成电路,而射频系统采用高效的丁类开关放大器和功率合成器,使整机效率提高,大大地节省了运行费用。 10KW DAM 中波广播发射机由四大部分组成(如下图所示):
        1.数字音频处理系统;
        2.射频功率系统;
        3.监测控制系统;
        4.电源供电系统。
       
        射频系统包括由激励器、功率放大器、滤波器到 T 型匹配网络的各部分,这是本机的高频通路部分。
        音频和调制系统将音频输入信号经过模数转换转化为 12bit 的数字信号,再对数字信号进行调制编码,去控制功率放大模块的通断,从而实现本机的音频调制功能。控制系统是控制该机各部分功能的正常实施及各类故障的检测和保护。
        四、ZF-10C型与ZF-10A型10KW DAM 中波广播发射机不同之处
        (一)新机器在外观、结构上的改进
        1.外观上LED状态指示区域与开关按钮区域进行分格,有利于状态的观察与开关操作;
        2.旧机器前后机门的拆装由N个螺杆固定,检修维护费时费力;新机器按钮锁扣开关、
        拆装简单省时省力;今天将对旧机器机门进行改造,以节省检修维护时间。
        3.旧机器调谐旋钮置于面板存在有误动作机率,新机器改为置于机门后,需要时才打
        开机门进行调整时才动作,安全性高。
        4.机器功能板块间走线更规范、用料精细、稳定性更高。
        5.新机器风机风压开关受风压力板面积相对于旧机器有所加大,使受风压力稳定、风压
        开关接点工作正常稳定,旧机器的受风压力板面积小而造成风压开关触点接触不稳定而易造成
        掉风故障(维护组于14年已进行改造)。
        (二)最主要的分别是在模拟输入板和调制编码板新增两个功能
        1.浮动载波(CCM功能)
        为了节约能源,数字调制发射机在模拟输入板上设计了浮动载波功能控制电路。浮动载波控制就是载波电平随调幅度的大小变化的控制方式。它与固定载波电平作比较,可大量节约电耗。简称CCM。
        关于浮动载波的设定:
        如果采用浮动载波功能播出,则在每次开低压之后都要对浮动载波进行设置(浮动载波没有停电储存记忆,在停电或机器故障修复之 后开机,浮动载波一般会在载波的四分之一处也即-6dB处),一般情况下,浮动载波分-1dB、--3dB、-6dB和全载波几个等级,通过拨动等级选择开关来设定所要使用的浮动载波等级。(如下图所示)
       
        2.循环调制
        调制编码板接收 12 位数字音频信号,经编码后成为 48 只功模块的开关信 号。调制编
        码板系统包括: a、数据输入锁存器; b、二进制台阶数据控制器; c、大台阶编码器; d、大
        台阶锁存器; e、倒相驱动器组; f、故障检测电路。
        ZF-10C型10KW DAM 中波广播发射机在原ZF-10A型机基础上采用了先进的循环调制编码技术,具有如下特点:
        1.数字循环调制技术能使功放模块处于循环导通状态,发射机正常工作时,各功放模块处于循环导通状态,各功放模块的输出功率机会均等,温度一致,因而使发射机的故障停机率降低,发射机运行更加稳定可靠,维护费用相应降低。
        2.该机正常工作时,故障功放模块可以自动退出运行状态,发射机三大指标(失真、信噪比、频响)及输出额定功率无变化。
        3.该机在过调幅削波电路方面有独特技术,削波系统能够随着正常工作的功放模块数量进行削波控制,特点是功放模块退出运行数量较多时,不影响发射机额定输出功率、只影响到最大调幅度的削波点。
        4 .该机循环调制系统增加了功放模块、工作状态指示电路,能使操作人员随时了解各功放模块的工作情况。
        5. 当出现 7 块以下功放模块退出运行时,可以给出报警信号,提醒值机工作人员及时检查、排除故障。
        6. 该机在循环调制编码板上还增加了+5V和B-电压状态指示灯,方便了技术人员维护设备。
        7. 该机测试指标时,由于处于循环工作状态,若有功放模块性能不好,调试人员会立即发觉,给予及时检修。
        8. 该机设置了循环和不循环两种调制方式,可通过拨码开关S1灵活设置。如下图所示
        (三)调制编码板数字电路集成度更高
        新型集成电路(块)应用使得调制编码板电路更加精简、稳定性更高,故障检测保护功能更加完善。比如日电缆联锁故障的检测,旧机器只能指示出“电缆联锁故障”H1红灯指示,具体是哪条电缆接触不良还得用多用表进一步进行检测判断,而新机器ZF-10C能进一步缩小故障范围、指示是哪一条电缆的问题,为故障的分析判断缩小范围尽快予以处理。(如下图所示):
       
        参考资料:
        1.《现代中短波广播发射机》
        2.《全固态中波广播发射机使用与维护》
        3.《广播发射与卫星传输理论基础》
        4.《中波广播发射台理论基础与实践技术手册》
        5.《脉阶调制设备》
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