S W 1 0 0-Ⅱ型P S M短波发射机, 高前级 (推动级) 槽路的细调谐采用的是电感调谐方式。高前级调谐用的电感线圈 (设计) 是由内圈和外圈两部分组成。原理是通过改变内圈与外圈的水平夹角就可改变该电感线圈的电感量, 改变了以往电感线圈带电调谐时, 因滑动刷片或接点接触不良, 而造成的打火问题, 彻底克服了调谐器件依赖接触的问题, 从而大大地提高了发射机的稳定性和可靠性。而高前级槽路电感线圈的内圈与外圈水平夹角的改变是通过调谐驱动装置来完成的。而该驱动装置的控制信号是由高前级的鉴相器提供的。鉴相器通过比较高前电子管栅极电压与阳极回路电流之间的相位, 产生直流误差电压信号, 经驱动放大器和调谐驱动装置, 带动电感线圈进行高前级的细调谐。
1 发射机高前级细调原理
SW100-Ⅱ型PSM短波发射机高前级细调谐原理是:在高前阳极回路正调谐时, 高前电子管栅极的高频电压Ug与阳极的高频电压Ua互为反相, 即其相位相差180°;而高前级阳极电压Ua的相位是随着阳极回路谐振情况和阻抗的变化而变化的, 其与栅级电压Ug相位相比, 可能是大于180°, 也可能是小于180°, 要想使其相位保持180°, 这就需要对高前阳极回路的调谐、调配元件进行调整, 这一调整的过程就是细调。为了实现上述过程, 在电路中使用了鉴相器这一检测器件。
在鉴相器中, 利用磁场耦合的原理, 通过电流互感器得到阳极电压Ua的取样, 利用电阻分压的方法得到栅级电压Ug的取样, 然后再将这两个信号进行相位比较和矢量叠加。
图1为高前级鉴相器功能性原理图。在图1中, Ua和Ub是两个需要进行相位鉴别的高频信号源, 二极管V1、V2是检波二极管, 且两个二极管的安装方向是相反的, C为滤波电容器。
Ua和Ub两个信号源可被看作是具有方向的矢量, 两个矢量叠加后的电压分别加到二极管V1和V2上, 由于两个二极管是互为反向安装的, 因此经过检波后, 可得到极性互为相反的两个直流信号。
设二极管V1、V2的检波效率为η, 则检波后的直流输出电压E1、E2分别为:E1=ηUv1=η|Ua+Ub|E2=ηUv2=η|Ub-Ua|
在图1中, 二极管检波器输出电压E1、E2和电阻R1、R2组成直流电桥, 当细调调整完成, 且Ua、Ub相位相差90° (此时, 栅级电压Ug与阳极电压Ua的相位相差180°) 时, 则直流电桥处于平衡状态, 此时E1/E2=R1/R2, 没有误差信号Us输出;如果没有调整完成, 且相位不是90°时, 则电桥将会有误差信号Us输出, 该误差信号可能是正极性的, 也可能是负极性的。正、负极性的误差信号经放大后, 将使电感线圈内圈与外圈的夹角发生变化, 最终达到使电桥处于平衡状态, 并使相位达到90°。
2 发射机鉴相器电路
高前级鉴相器原理图如图2示。电子管V1栅极电压Ug是由Rg、Cg、R3组成的阻容分压支路获得的, 分压后在电阻R3上得到栅极电压Ug的取样信号U2。即:U2= (R3Ug) /[Rg-j1/ (ωC2) +R3]…… (1)
在短波工作频率3.2MHz~26.1MHz范围内, 1/ (ωC2) <
以上表明:U2与Ug的相位相同。
电子管V1阳极电压Ua的取样信号是通过电流互感器L1从阳极回路的电流Ia耦合来的, 在一般情况下, Ia在相位上与电子管V1阳极电压Ua相位相差90°。
在图2中, 设电流互感器初级电流为Ia, 电流互感器次级电流为IL, 电阻R1=R2, 则有:IL= (jωMIa) /[R1+R2+jωL1]…… (3)
式中:M为电流互感器初次级间互感L1为电流互感器次级电感量
在短波工作频率3.2MHz~26.1MHz范围内, ωL1>>2R1, 因而分母中2R1可忽略不计, 则 (3) 式可简化为:IL= (jωMIa) / (jω) =MIa/L1…… (4)
上式可知:电流IL与Ia是同相的, 因此IL与Ua相位相差90°。
在电阻R1、R2得到的电压UR1、UR2分别为:
由上面分析可推理得出如下结论:
(1) 在电阻R1、R2的电压UR1、UR2与Ua相位都是相差90°。
(2) 在电阻R3上的电压U2与Ug相位是相同的。
(3) 在高前阳极回路正调谐时, 电阻R1、R2上的电压UR1、UR2与电阻R3上的电压U2在相位上是相差90°的 (α角) , Ua与Ug相位相差180° (β角) , 如图3所示;如果不是正调谐, 则它们之间的相位将发生变化, 因此只要鉴别电压UR1、UR2与U2之间的相位变化, 就可以很容易判别高前细调谐是否完成。
在图3中表示了电压UR1、UR2、Ua、U2、Ug之间三种调谐关系和矢量合成的图形。
由图3中可知: (1) 当α<90°时, |UD1|>|UD2|, Us>0, 回路呈感性失谐。 (2) 当α=90°时, |UD1|=|UD2|, Us=0, 回路谐振。 (3) 当α>90。时, |UD1|<|UD2|, Us<0, 回路呈容性失谐。
如果回路不是正调谐, 经过矢量合成、二极管检波、直流电桥判别后, 将产生误差信号Us, 驱动调谐驱动装置, 带动电感线圈, 改变电感线圈内圈与外圈之间的夹角, 使误差向减小的方向转动, 实现回路的正调谐。
对于SW100-Ⅱ型PSM发射机其误差信号的取样值设计在:|Us|≤40mV时, 认准回路调谐到位。
当Us<-40mV时, 回路呈现容性失谐, 对于推动级槽路, 要求驱动电机带动电感向与水平夹角减小 (电感增大) 的方向移动。
当Us>40mV时, 回路呈现感性失谐, 对于推动级槽路, 要求驱动电机带动电感向与水平夹角增大 (电感减小) 的方向移动。
该鉴相器电路输出的直流误差信号Us与相位夹角α的变化如图4所示。
上图表明:高前电子管栅级电压Ug和阳极电压Ua间相对相位的变化, 可转化成一个直流误差信号Us, 其幅度表示相位的大小, 其极性表示相位差α是超前还是滞后。
3 故障实例
在实际工作中, 利用发射机高前鉴相器的细调工作原理, 可排查解决发射机无法自动调谐、高末级无栅流或发射机调谐不到位等故障。
实例1, 故障现象:发射机开机发出调谐工作指令后, 发射机无法自动调谐, 高末级无栅流, 高前电感线圈调谐驱动装置指示灯被点亮, 高末级调谐、调配误差指示表均没有指示信号, 宽放电流升至4.5A, 高前调谐驱动装置误差指示表打表头。经检查发现高前电感线圈已处在与水平夹角最小位置上限位, 处于电感最大的位置, 判定为感性失谐。立即倒至手动进行谐, 将高前电感线圈向与水平夹角增大的方向调整 (减小电感) , 整机各表值工作正常, 此时只有高前调谐驱动装置误差指示表仍打表头。
分析判断:根据上述现象, 由鉴相器原理分析可知:高前电感线圈无法向与水平夹角增大的方向转动 (以减小电感量) 。说明此时误差信号始终是负值 (Us<0) , 且处于数值最小的状态, 在则说明在电路中已经失去了正检波信号UD1。由此判断故障出在D1管支路 (参见图2) 。
故障处理:拆开高前鉴相器, 测得二极管D1已经被击穿, 由于二极管D1直通, 使得高频取样信号无法检波, 直接被电容C2滤除, 失去了UD1信号, 只有D2一条支路输出, 因此使得误差信号为负值。更换检波二极管D1后, 高前调谐驱动装置的自动调谐正常。
实例二, 故障现象:发射机开机发出调谐工作指令后, 发射机可以调谐, 但是无法调整到位, 屏幕上显示细调未完成故障。此时, 发射机功率仅为原来的60%, 高前级电感线圈处在与水平方向夹角最大的位置, 处于电感量最小位置限位, 高前调谐驱动装置误差指示表打表头, 判定为容性失谐。倒用手动位置进行调谐, 将高前级电感线圈向与水平夹角减小方向转动, 使电感量增大后, 整机正常, 但此时高前调谐驱动装置误差指示表仍然打表头。
分析判断:分析上述现象, 根据高前鉴相器原理可以得出, 无法使高前级电感线圈向与水平夹角减小的方向转动 (使电感增大) , 说明此时的误差信号Us是正值 (Us>0) , 且处于数值最大的状态, 判定电路中已失去了负检波信号UD2, 故障出在D2管支路 (参见图3) 。
故障处理:拆开鉴相器, 测得二极管UD2已开路, 造成该支路无信号输出, 只有D1一条支路输出, 因此呈现正值最大。更换检波二极管D2后, 故障排除。
在实际工作中, 鉴相器二极管损坏的故障是经常发生的, 只要掌握鉴相器细调的工作原理, 既可迅速排查处理各种类似故障。
4 结语
本文通过对SW100-Ⅱ型PSM短波发射机高前细调原理的阐述, 以及故障实例的分析论述。希望能给类似故障的判断、处理提供一点参考。
摘要：本文简要介绍了SW100-Ⅱ型PSM短波发射机高前级细调谐原理。针对此类型发射机高前级鉴相器的细调谐驱动装置, 在实际运维中出现的故障, 进行了分析, 并提出了排查处理方法。
关键词：发射机,鉴相器,调谐,故障
参考文献
[1] 国家广电总局无线局.射放技术广播电视手册 (第六分册) [M].国防工业出版社, 2001.
[2] 苏永昌.电工原理[M].电子工业出版社, 2003.
[3] 杨金法.非线性电子线路[M].电子工业出版社, 2003.