短波发射机自动调谐系统改进

孟铮

（国家新闻出版广电总局五九四台）

摘要本文在分析目前短波发射机现有的调谐方式工作原理的基础上，介绍了跟踪频率自动调谐系统的控制原理及电路的设计框图，分析了以跟踪频率自动调谐方式改进发射机的调谐系统的设计，该系统的改进有效地提高了发射机调谐系统的可靠性，提高了发射机的整体自动化水平，具有一定的实际应用推广价值。关键词短波 发射机 跟踪频率 自动调谐1 前言在高科技迅猛发展的今天，短波发射机实现自动化控制已成必然，短波发射机实现自动化的关键是如何实现调谐自动化。现在国内的短波发射机自动调谐基本分为两类：频率预置半自动调谐和跟踪频率全自动调谐。两种调谐控制方式各有优劣，但是要实现短波发射机自动工作，跟踪频率调谐是唯一的选择。当前新型发射机中多数采用频率预置调谐，这给实现短波发射机自动化控制带来一定的困难，急待改进。一般短波发射机完成自动调谐分为两个过程：粗调和细调。粗调是在不加高压的情况下，将发射机各调谐元件调整到距调谐点较近的位置，以保证加高压时发射机失谐不严重。细调是在粗调的基础上，进一步控制调整调谐元件使高频放大器谐振在发射频率，使发射机满功率输出。2 频率预置自动调谐方式原理频率预置自动调谐方式中粗调和细调区分不明显，多半是采用记忆调谐元件记忆具体频率谐振频率时的位置，在调谐过程中需要人的干预，其缺点是必须针对各频率谐振频率谐振点提前预存各调谐元件位置，改换频率时需要重新预置调谐元件位置并存储， 使用不方便、不灵活，很难实现整个短波波段自动调谐。存储调谐元件位置的方法一般有两种：机械记忆和芯片记忆。机械记忆采用电位器来实现，芯片记忆依靠单片机来实现。芯片记忆采用单片机处理数据，具有能力强、存储空间大、体积小等特点，弥补了机械记忆的不足，现在运用较为广泛，这种调谐方式实现起来比较简单，但不能达到真正意义上的自动调谐，频率预置自动调谐控制方式如图1所示。

图1频率预置自动调谐框图

418E/F型100KW—PSM短波广播发射机调谐系统就采用频率预置方法进行调谐，每个调谐元件都有对应的驱动马达和随动电位器以及控制面板上预置电位器，随动电位器和调谐元件在直流电机的驱动下同时转动，电位器滑片上得到的电压值可以代表调谐器件电器值（电容量或电感量）的大小，这样发射机调谐期间每个调谐元件的电器值就可以被实时采集到。每个调谐元件不仅对应一个随动电位器，还对应一个预置电位器，用预置电位器输出的电压值来对应调谐元件在某发射频率谐振时的电器值，其值就是发射机播某一频率前对应的调谐元件预置值。当发射机开始调谐时，调谐元件的驱动马达带动随动电位器转动，随动电位器输出的电压值与预置电位器输出的电压值进行比较，当随动电位器输出的电压值大于预置电位器输出的电压值时，比较器给出一个极性电压（如正电压）控制驱动马达带动随动电位器朝着一个方向（如顺时针）转动，使得随动电位器输出的电压值逼近预置电位器输出的电压值。当随动电位器输出的电压值小于预置电位器输出的电压值时，比较器给出一个反极性电压（如负电压）控制驱动马达带动随动电位器朝着反方向转动，使得随动电位器输出的电压值逼近预置电位器输出的电压值。当随动电位器输出的电压值与预置电位器输出的电压值相等时，控制电路切断驱动马达的电源，由于调谐元件和随动电位器在马达的驱动下同时转动，因此调谐元件此时也停止转动，它此刻的电器值就是发射机对发射频率谐振所需的值，发射机每个调谐器件的调谐均如此。采用这种调谐方式的短波发射机，对要播出的频率必须预置，在预置频率时需人为干涉，不同的人调整会有不同的结果，每改一次频率都需要调整预置电位器，非常麻烦，而且采用预置电位器作为预置频率的发射机一般最多可预置11个频率，对实现短波发射机在3.2~ 26.1MHz自动调谐控制十分困难。3 跟踪频率自动调谐原理这种方式是依据高频放大器揩振后栅极高频信号和屏极高频信号之间相位的固有关系，利用鉴相器来判断高频放大器工作是否谐振，并控制调谐器件进行调谐，直到满足高频放大器谐振时栅极和屏极高频信号之间的相位关系为止。该调谐方法可以在调谐过程中实时跟踪高频放大器调谐状况，从而不需人为干涉即可实现短波频段内任意频率的调谐，即跟踪频率自动调谐，其实现方式如图2所示。

图2跟踪频率自动调谐框图

短波发射机的发射要依靠地面和电离层的多次反射来完成，电离层的最佳反射频率与电离层的电子浓度有关，电离层的电子浓度随季节的变化而变化。为得到好的播出效果，发射频率要随季节变化而变化，再加上现在的实验节目较多，频率更换也十分频繁，预置频率方式模式下的半自动调谐显得不太适应现实的要求，急需要改进，而且在预置方式调谐方式基础上改为自动跟踪频率调谐是可行的。将其现在的调谐方式设计成发射机的粗调谐过程，再加入鉴相器完成发射机的细调谐过程，以实现发射机在短波频段内的自动调谐，达到短波发射机自动化控制的要求。Riz 100KW—PSM短波发射机自动调谐系统设计比较完善，能够准确将发射机频率调整到3.2~ 26.1MHz范围内任意给定的工作频率上，对频率进行跟踪调谐，使发射机达到最佳工作状态，输出100 KW的载波功率。该发射机将3.2~ 26.1MHz频率范围分为11个波段，加高压前，能够准确分辨整个短波波段中每一个频率属于11个波段中哪一个波段，同时控制马达驱动单元调整调谐器件的电器值在该波段上。加高压后利用自动跟踪频率调谐原理，使发射机调谐元件谐振于发射频率上，直到发射机输出满功率，在整个调谐过程中无须人为干涉，这也是该发射机实现全自动调谐优势所在。但该发射机调谐器件波段定位采用机械方式——波段控制筒，其结构复杂，容易出一些机械故障。4 改进后的的跟踪频率自动调谐系统介绍Riz 100KW—PSM短波发射机调谐控制电路均为逻辑电路，如果将其移植到418E/F型PSM短波发射机上是很容易实现的。采用随动电位器记忆调谐元件实现发射机的粗调过程，克服了100KW—PDM短波发射机调谐元件粗调波段定位机械方式的复杂，减少了机械故障，改进后的跟踪调谐框图如图3所示。

图3改进后跟踪调谐框图

图中单片机的作用是用存储的波段信息与频率综合器输出的频率进行比较，并判断该频率属于哪个波段，把代表这个波段的电压值与随动电位器送回的电压值进行比较，比较的结果控制马达的旋转方向或使马达停止转动，当所有的调谐元件均完成粗调时，单片机产生封锁发射机粗调信号，整个发射机调谐系统粗调过程完成。一般情况波段划分的多，有利于发射机状态的调整。加高压后，鉴相器的输出送到马达驱动控制单元，控制细调元件进行调谐，鉴相器的输出同时经过绝对值放大电路送给一个比较器，与基准进行比较，产生细调到位信号，控制细调完成。基准信号一般为40mV就可以满足调谐精度的要求。鉴相器可以模块化，高频电压信号采用电容分压得到，高频电流信号采用线圈耦合得到。推动级和末级的鉴相器可以制作在一起，控制高周推动级调谐的鉴相器栅极高频信号通过电容分压取得高频电压信号，屏极高频信号通过线圈耦合得到屏极高频电流信号；控制高末级调谐的鉴相器栅极高频信号通过线圈耦合得到栅极高频电流信号，高末屏级高频信号通过电容分压得到屏极高频电压信号。5 结束语本文通过分析频率预置自动调谐方式及跟踪频率自动调谐方式所存在的问题，提出了在跟踪频率自动调谐系统基础上的调谐方式的改进思路，通过改进将两种调谐方式的优势结合起来，实现了稳定、可靠的短波调谐方式，使短波调谐方式模块化，不但满足了广播电台安全播出的要求，还有利于广播电台发射机房自动化控制以及实现发射台现代化管理平台的推进、实施，具有一定的实际应用推广价值。 作者：孟铮 工作单位：国家新闻出版广电总局五九四台联系电话：18991003588 E—MAIL：mz6227@163.com 编辑：中国新闻技术工作者联合会