罗天涯
摘要 本文主要对DF500A型国产500kW短波发射机的调谐控制系统的构架组成以及主要功能进行介绍，并对其自动调谐的设计方法和工作原理进行详细分析，为安装该机型的台站同行们能够借荐互相学习，对今后的运行维护有所帮助。
关键词
短波发射机；调谐控制系统；组成；功能；设计方法；工作原理
中图分类号G2
文献标识码A
文章编号1674-6708（2016）157-0076-02
DF500A型500kW短波发射机是国内近几年来自主研制的大功率短波调幅发射机，该机型的电控逻辑系统主要以国产DFIOOA型lOOkW发射机为参考，高周系统仿照瑞士THALES公司生产的TSW2500型500kW短波发射机的设计制造。自动控制系统作为发射机的标配，本着安全播音，提高设备可靠性的目的，在吸取进口设备优点的基础上，采用CPLD+ARM7及工业控制计算机等技术平台自主开发设计。新开发出的自动控制系统经过几年来的不断升级优化基本上能够满足设备运行的需要，其中调谐控制系统作为发射机自动控制的核心部分，对发射机的安全稳定运行起到了至关重要的作用。
1 调谐控制系统的构架组成及主要功能
调谐控制的基本功能是通过控制调谐马过装置来调整射频系统的可调电容和电感，使射频系统工作在阻抗匹配最佳状态。DF500A型短波发射机的调谐控制系统包括调谐控制器，调谐切换板（A183），马达驱动器，调谐马达装置和调谐电源（图1）。
1.1 调谐控制器
调谐控制器是DF500A型短波发射机核心控制的一部分，主要由母板、通信模块（ARMI）、调谐模块（ARM2）、AD板、DA板、通信接口板组成，其功能如下。
1.1.1 母板
母板负责链接AD板、DA板、通信控制板（ARMI）、调谐控制板（ARM2）和通信接口板，进行各个电路板之间信号的链接和转换。
1.1.2 AD板
AD板的主要是把十二路马达位置数据和各种表值数据的模拟数据转换成数字量送给调谐控制板。
1.1.3 DA板
DA板主要是把调谐控制板传送过来的十二路马达控制信号由数字量转换成模拟量去控制十二路电机。
1.1.4 通信接口板
通信接口板主要负责控制板和外围设备的接口，光耦隔离进行电平转换，驱动外围设备。
1.1.5 通信控制板（ARMl）
通信控制板主要负责与上位机通信、与调谐控制板通信，并实现的一些逻辑功能。实现的逻辑功能有关机、黑灯丝、红灯丝、高压合、高压断、复位、快速灯丝、封锁音周、封锁PSM指令。
1.1.6 调谐控制板（ARM2）
调谐控制板主要负责调谐控制，与逻辑控制器、通信控制板通信，并实现一些逻辑功能。实现的逻辑功能有高功率、低功率、升功率、降功率和启动调谐。
1.2 调谐切换板（A183）
控制切换MP02，MP05，MPIO，MPII四路电机进行粗调或细调。粗调时将上位机的马达位置和A14板的马达随动信号分别送到马达驱动板的TBI-2和TBI-12两端。细调时将A10板的鉴相监阻信号和上位机下发的补偿信号分别送到马达驱动板的TBI-2和TBI-12两端。
1.3 马达驱动器
马达驱动器将输入的两路信号，A14板的马达随动信号（变化的直流电压）和上位机的调谐数据（经DA转换后的固定直流电压）进行比较、放大后，利用脉宽调制技术，控制一个±36V的直流电驱动调谐马达运行。调谐马达运行的速度根据运行的距离自动调节，并在快要到达指定位置时自动减速，从而达到精确定位。
1.4 调谐马达装置
全机共有12套调谐马达装置，对应调谐12路可调电感电容。
1.5 调谐电源
调谐时为12路调谐马达提供±36V直流电源。
2 自动调谐系统的设计方法及工作原理
DF500A型500KW短波发射机的自动调谐系统是按照先进的控制技术设计的，必要的预存数据使得系统可以快速、准确地粗调；鉴相器、负载阻抗以及电流检测器的使用，保证了系统能够更加快速准确地细调。发射机调谐系统主要分为两个执行步骤：粗调和细调，图2为自动调谐流程图。
2.1 粗调
粗调是通过将各路直流马达调整到预先存储的调谐数据位置或计算获取的调谐数据位置。发射机在调机期间，调机者通过上位机两个数据库存储两种调谐数据：即热播数据和出厂数据，存储的数据包括12路调谐马达的位置值和5路MS波段开关状态，以及屏压屏流、相位误差、调谐步长等工作参数。
当系统进行自动调谐的粗调时，首先到热播数据中去查找，如有保存的数据，则将该数据下发至调谐控制器将各路马达调谐到位。如找不到对应的频率数据，则系统会自动到出厂数据里去找，如果仍没有对应的数据，则系统会根据出厂数据自动采用内插法在相邻两个频率之间通过计算获得调谐数据（MS开关默认选择为较近频率的MS开关状态）。
粗调流程分为第一次置位和第二次置位两个步骤完成，第一次粗调为预调，将马达置位到目标位置的左侧（目标值减50）。第二次置位为再调过程，将马达置位到目标位置。当调谐元件到达相应的位置后，粗调结束，发射机高压合，前级屏压升至5KV开始进入细调阶段。
2.2 细调
细调是在粗调位置的基础上，通过鉴相器，鉴阻器和电压电流互感器实时鉴测到调谐数据进行微调，使发射机工作在最佳工作状态。细调分为前级细调和末级细谐两个步骤。
1）前级细调
前级细调以存储的前级鉴相值作为调谐参考，当检测到的鉴相值与存储的数值相比误差不在允许范围内，则根据误差和步长调整MP02调谐马达，开始MP02先通过试探性的小范围移动，来判断出转动方向（鉴相值减小的方向）。然后，马达再根据判断出的方向来控制MP02马达，使马达转动到鉴相器输出为零的位置。
前级细调完成后，解除封锁PSM调制器，按程序升屏压至lOkV时停止，开始进入末级自动细调阶段。
2）末级细谐
末级细调的目的在于使射频放大器的谐振回路调谐于当前的工作频率和达到预先设计的工作状态，并使负载上获得的功率最大。末极细调按三个步骤先后进行：调谐、调载、再调谐。
首先进行调谐，末级调谐与前级调谐的工作原理一样。同样以存储的末级鉴相值作为调谐参考，当检测到的鉴相值与存储的数值相比误差不在允许范围内，则根据误差和步长调整MP05或MPIO马达。（注意：IOMHz以上调MPIO，IOMHz以下调MP05）
当调谐完成后开始调载，调载采用ARM鉴阻器R=U/I的方式调整，在预存的数据中，利用已知的屏压除以屏流得出电阻值，当进行细调的时候，再根据实时检测到的屏压屏流计算出实时电阻，两者相减，如果差值为零，不再细调；如果不匹配，根据计算差值（或为正值或者为负值）换算成电压，输出到马达驱动器，直接驱动马达（MPII）进行细调。
调载完成后，系统会再次检查末级鉴相器的值来判断是否处于调谐状态，如果发现鉴相值不在允许范围内，则驱动调谐马达再次进行细调。当末级调谐完成后，系统立即切换至高功率开始升屏压，并根据程序设定的典型值：末级屏压14KV，末级屏流4IA，输出功率500KW，在升功率过程中只要有一个值达到要求，则停止升屏压，并解除音周，发射机开始播音。
3 结论
DF500A型500kW短波发射机的末级调谐网络由3个Ⅱ网络，共7个可调元件组成，组合方式有很多，比以往机型的末级网络更加复杂，这给自动调谐的设计带来很大的困难。目前，该机型自动调谐的基本方法和原理已经通过验证，现在厂家正在全力解决全频段内自动调谐的一致性、可靠性问题。
