Mulitism仿真技术在DX发射机中的应用

冯东亮

(国家新闻出版广电总局554台)

摘要：在DX发射机的维护中需要对各个板卡进行大量数据测量和分析，尤其是在处理故障的过程中，要对故障检测电路进行电压测量和分析。Multisim仿真软件具有强大的模拟/数字电路板的仿真和分析功能，具有丰富的元件库和虚拟仪表，用Multisim仿真软件来对DX发射机的一些故障进行仿真分析给我们提供了很好的帮助，对整个发射机维护来说也是一个很好的保障。关键词：DX发射机 Multisim仿真 分析

1 引言

1.1 Multisim仿真软件介绍Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench）公司推出的以Windows为基础的仿真工具，具有丰富的仿真分析能力。对于在发射机的维护中，我们主要利用了Multisim的以下特点：1.Multisim提供了规模庞大的元器件库,使用者可根据需要选择相应的元器件。这些丰富的元件库基本涵盖了我们电路图中的绝大部分元器件，并且还支持元器件自建或者修改。2.Multisim提供了近20种常用的虚拟仪表,包括数字万用表、函数信号发生器、功率计、双踪示波器、波特图示仪、字符发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪和网络分析仪等,有了这些虚拟仪表，我们在做电路仿真时就能够得到我们想要的任何参数值，这就保证了我们在做电路分析时有非常坚实和直观的数据。3.Multisim为设计者提供了较为详细的电路分析手段,包括电路的直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、稳态分析、离散傅里叶分析、噪声分析、失真分析、灵敏度分析、温度扫描分析、零/极点分析、射频电路分析等等。Multisim几乎可以完全地仿真出真实电路的结果,这些电路分析手段极大满足了我们对发射机的各种电路的仿真分析，使我们的仿真手段更加丰富，使我们的仿真更加科学。正是Multisim软件有了这些优点，我们在进行电路建模仿真以及对电路进行分析会变得非常容易。1.2 DX发射机特点 DX发射机是美国HARRIS公司生产的数字化调幅中波广播发射机的一个系列，它具有效率高、自动化程度高、保护功能完善、较强的检测功能等突出优点。发射机设有多种故障检测电路，这些检测电路对发射机构成了很好的保护。而这些故障检测电路需要我们经常测量，校正，以确保对发射机能够起到很好的保护作用。这种特点决定了我们在维护的过程中要对各个板卡进行数据分析，对板卡测试点电压进行测量，校正，尤其是在处理故障中需要对故障检测电路进行分析测试。利用Multisim仿真软件，可以模拟出发射机上的大部分电路以及各种元器件，结合软件中丰富的虚拟仪表以及强大的电路分析功能，我们就能够在对发射机的维护和故障处理上面给我们提供很好的帮助。

2 发射机故障仿真分析

对故障检测点的电压值进行测量分析时，一方面缺乏参考电压，另一方面发射机板卡在工作中试验和调整参考点电压时会有较大安全隐患，因此充分利用Multisim仿真软件来进行仿真分析，可以为我们解决故障和维护发射机提供可靠的依据和保障，从而避免盲目测试和调整发射机参数而造成安全隐患，Multisim对我们维护DX发射机提供了很好的辅助。2.1低压主交流故障仿真如果PB LED板上DS14主交流故障指示灯亮红灯，而PS显示板上无故障指示灯亮红色，说明PB单元主交流电源出现异常，即出现低压主交流故障。交流220VAC经一个浪涌抑制管，通过CB1向24V未稳压电源以及通过CB2向B+/B-电源提供交流电压。这个24V的变压器可根据不同的输入电压输出一个未稳压的24VDC电压，低压电源板将这个未经稳压的+24VDC通过四个电压稳压器进行稳压输出+35VDC、+24VDC、±18VDC、+8VDC。低压主交流故障是对220VAC经过降压整流后产生的未稳压的24VDC进行检测，该故障检测点在低压电源板上，分别检测低主交流和高主交流故障，并且这2种故障均能够触发主交流故障，同时故障会在低压电源板上进行指示。

图1 低压主交流故障仿真

低压电源板对低压主交流故障进行检测，未稳压24V电压由R13到R34，由可调电阻R34对取样电压的上下限进行调整，U3是一个+-5%的窗口比较器，U4是一个+-15%的窗口比较器，当低压主交流低于5%窗口电压范围，DS1低主交流故障灯亮，继续降低时，超过-15%的窗口电压范围，主交流故障灯DS3亮，当电压逐渐升高恢复到15%范围内时，主交流故障DS3灯灭，继续升高到5%范围内，DS1低主交流故障灯灭，电压过高超过+5%，高主交流故障灯亮，继续升高超过+15%，主交流故障灯DS3亮。在日常维护过程中对于高低主交流故障只能加电试验调整，而通过Multisim仿真软件则能很方便的对整个故障检测过程进行仿真，如图1所示，是对低压主交流故障进行的仿真电路，在仿真软件中调整可调电阻R34，并对参考电压进行实时测量，图2显示当可调电阻在0位置时取样电压为2.712V，此时电压已经超过-15%范围，DS1低主交流故障灯亮，主交流故障灯DS3亮。图3当调整电压到3.618V时，达到15%范围， 主交流故障DS3灯灭，DS1低主交流故障灯保持亮，图4当继续调整R34使电压到3.948V时，取样电压在5%范围，DS1低主交流故障灯灭，故障消失。通过仿真试验分析出对于故障的临界电压，在日常维护中要注意对取样电压的上下限电压值的校正，防止出现低压主交流故障，通过仿真对于我们深入分析低压主交流故障提供了可靠的数据依据。

图2 初始电压值 图3 主交流临界值 图4 低主交流临界值

2.2 低驱/高驱故障仿真在PB LED板上，如果低驱动故障指示灯DS5亮红灯，说明送入功放模块的射频驱动电平不足，此时该故障PB单元将会关闭。在PB LED板上，如果高驱动故障指示灯DS4发红光，则表示送到功放模块上的射频驱动电平超过了上限，该故障PB单元将进行过荷关机，并进行一次重启，如果该故障消失，PB单元将恢复原功率输出；如果故障依然存在，该PB单元将一直关机，直至故障排除，手动开机。驱动级电平对发射机正常稳定运行有着极其重要影响，驱动电平过高或过低都会引起末级功放模块的损坏。为此，驱动编码板上设里有射频电平高驱动和低驱动故障检测电路，用来检测射频驱动电平的大小，并且对检测的电平进行实施控制。驱动编码板上的驱动电平检测电路的高驱动和低驱动比较器的门限值一定要设置正确，比如低驱动门限值不能设置太高，以免造成发射机误动作保护；也不能设置太低，否则失去保护，造成发射机设备损坏。所以这就要求我们在日常维护中要经常对高低驱门限电平进行测量和校准，而进行校准就需要有科学的数据作为依靠，我们通过仿真软件就可以很直观的反映出门限电平值，而不用发射机开机测量，这样就避免了发射机的安全隐患。

图5 低驱/高驱故障仿真

在故障检测电路中驱动电压取样分别送入比较器U17的11脚和6脚，分别用来进行低驱/高驱故障检测，可调电阻R86和R84分别对低驱/高驱门限进行设置。Multisim仿真软件进行仿真如图5所示，用15V电压经过可调电阻R1对驱动电压取样进行模拟，通过调整R1来观察当驱动电压为多少时会出现低驱/高驱故障。当低驱/高驱门限电阻R86/R84均在0位置时，对于门限电压为3.234V和5.189V。在仿真电路中对低驱/高驱门限进行调整，通过仿真技术可以实时记录低驱/高驱门限调整电阻在各个位置对应的门限电压，然后通过调整可调电阻R1来对驱动故障进行模拟仿真试验，并实时观察记录低驱/高驱故障时驱动电压值，这样对于以后板卡维护以及后期修复提供了辅助参考。

图6 初始低驱门限电压 图7 初始高驱门限电压

3 总结

DX发射机板卡分析测试是一项非常重要的工作，在实际维护中，需要对DX型发射机的每块电路板的各种门限值进行测试，对发射机的各种过荷保护也要定期进行整定，需要整理出低压状态下及开机中的正常门限值数据，并在日常维护中要定期对各个故障参考电压进行测量，而结合Multisim仿真软件来对发射机典型故障进行仿真，会极大减轻工作量，更为重要的是能够模拟发射机各个板卡的工作状态，从而避免在加电状态下测试带来的安全隐患，为我们进行板卡工作参数分析计算以及发射机各个保护值的校正提供了方便。本文对发射机故障分析引入了Multisim仿真技术，这是一种尝试，给大家提供了一种故障分析方法，希望能够对DX发射机维护带来更好的帮助。 参考文献[1] 无线局.广播电视发送与传输维护手册-DX型大功率中波发射机．2000．6[2] 无线局.DX型大功率中波发射机维护图纸．2000．6[3] 程勇.实例讲解Multisim 10电路仿真.北京：人民邮电出版社.2010.4[4] 张亚君，陈龙，牛小燕.Multisim 在数字电路与逻辑设计实验教学中的应用.实验技术与管理.2008.第8期 编辑：中国新闻技术工作者联合会