10kw调频发射机.pdf
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1、第 1 页 共 31 页 10KW 全固态立体声调频广播发射机讲义全固态立体声调频广播发射机讲义 (共 32 页) 第 2 页 共 31 页 目录目录 一、 调频广播概述(共 1 页) 二、 KFT-914 型 10KW 固态调频广播发射机简介(共 6 页) 三、 MIRA30 立体声调频广播激励器简介(共 8 页) 四、 双激励切换器简介(共 3 页) 五、 发射机本机监控系统功能简介(共 5 页) 六、 发射机远程监控系统功能简介(共 4 页) 七、 SPS3000VH 开关电源使用说明(共 5 页) 一一、调频广播概述调频广播概述 第 3 页 共 31 页 调频作为对载波的一种调制方式。
2、其理论研究最早可追溯到上个世纪二十年代。而调频广播则是由阿姆斯特郎于 1935 年完成验证。1941 年美国首先进行了调频广播试验, 但发展缓慢。进入 50 年代,调频广播开始复苏,各国纷纷采用调频广播方式来弥补调幅广播频段拥挤、音质较差的不足。1958 年美国开始双声道调频立体声广播,1961 年美国联邦通信委员会 FCC 决定采用 AM-FM 制(即导频制)为立体声调频广播制式。随后原苏联、西德和日本等国也陆续开始了立体声调频广播。与此同时,各国对立体声、多路声调频广播制式也进行了广泛深入的研究。1966 年 CCIR 同时推荐导频制和极化调制制为立体声调频广播的优选制式。这两种制式均能与
3、单声道调频广播兼容,同属双通道调频广播系统。但实际应用中,除原苏联和东欧少数国家采用极化调制外,世界各国普遍采用导频制。我国经反复论证,最终选择了导频制,并先后在哈尔滨、北京、上海、广州等地进行了试播。1978年 CCIR 对多路声调频广播作了推荐性规定,随后又建议 FM-FM 式是多路声调频广播的最佳制式。至此调频广播步入了新的发展时期。 我国调频广播起步于 60 年代,开始仅限于调频广播中间试验。之后,中央及各省、地、市先后建立了一些调频广播发射台, 并逐步得到推广应用。70 年代至 80 年代是我国调频广播快速发展时期,调频广播如雨后春笋,在全国各地迅速成长、壮大。在此期间国家先后制定了
4、一批调频广播国家标准和行业标准,为调频广播的发展奠定了政策和技术依据。据不完全统计,到目前为止,全国共建不同功率级的调频广播发射台、转播台 12000 余座。广播人口覆盖率已超过 90%,广播形式也由传统的单声道调频广播转向立体声、双节目、多路声和立体声加附加信道调频广播。 调频广播以其音质好、频带宽、抗干扰能力强、可利用频率资源充足、便于移动接收等优点,越来越受到人们的青睐。它是目前立体声和多路声广播的最佳形式。可以说继电视和调幅广播之后,调频广播将是最具生命力的广播方式。 伴随调频理论和调频技术的发展,作为主要覆盖设备的调频广播发射机,也发生了巨大变化。传统的低性能、低效率、单声道、电子管
5、发射机将逐渐退出历史舞台。新一代立体声、多功能、高指标、全固态,智能化、数字化调频广播发射机将成为市场的主导产品。据广播电视行业协会统计,我国现有调频广播发射机生产企业 30 余家,其中能生产 3KW以上发射机的企业近 10 家,发射机的技术性能已接近国际先进水平,产品主要用于国内并部分出口国外。可以预见,随着技术进步和设备的更新,调频广播事业将产生新的飞跃。 二二、10KW 固态调频广播发射机简介固态调频广播发射机简介 第 4 页 共 31 页 1 概述概述 KFT 914 型 10KW 全固态调频广播发射机, 是我公司自主开发的新一代调频广播发送设备。该产品 2002 年设计定型,2003
6、 年通过省科委技术鉴定,并先后投放市场,获得用户的好评。该产品供固定发射单声道、立体声或立体声带附加信道调频节目用,广播制式符合国家标准GB/T4311-2000的要求, 主要技术指标优于行业标准GY/T169-2001的规定。本机结构合理,技术先进,功能齐全,自动化水平较高,是大中型调频广播电台的理想配套产品。 2 主要功能特点主要功能特点 2.1 本机按全固态化设计,体积小,效率高,寿命长,性能指标先进,工作安全可靠。 2.2 本机按双激励器配置,主、备激励器可实现自动或人工转换,减少了停播几率,提高了设备的可靠性。 2.3 激励器由意大利 ELETTRONIKA 公司原装进口,品质优,功
7、能全,自动化程度高。该激励器设有附加信道和外基准频率输入接口,可实现立体声带附加信道调频广播或调频同步广播。 2.4 功放单元结构和电路完全相同,通用性好,互换性强。基本功放模块采用进口大功率场效应管,线性好,效率高,动态范围宽。 2.5 功放与激励器采取直通连接,避免了级间放大引起的瓶颈效应。 2.6 功放与电源采取一对一配置,功能相对独立,避免因电源损坏造成部分或全部功放停机。 2.6 整机采取多重防雷击措施,有效提高了设备的安全性。 2.7 主机采用离心式风机强迫风冷,风压高,流量大,功耗小,噪声低。 2.8 本机为模块化、 积木化结构。 各功能单元均装在一个标准的机箱内, 外观造形美观
8、大方。 2.9 本机监控功能齐全,主机和各功能模块的工作状态和工作参数均通过 CPU 进行采集、运算、显示、报警和控制。本机设有 RS485 通信接口,可实现发射机远程遥测、遥控。 2.10 本机主控单元采用 8 22 液晶屏显示,模块单元采用 2 8 液晶屏显示, 并辅有相应的控制键盘,人机界面好,使用操作方便。 3 设备软设备软、硬件配置硬件配置 a)主机硬件配置:30W 调频激励器(2 个) ,双激励切换器(1 个) ,1500W 功放单元(8 个) ,4:1 分配器、合成器(各 2 个) ,2:1 分配器、合成器(各 1 个) ,48V/60A 开关第 5 页 共 31 页 电源(8
9、个) ,交流配电装置(1 套) ,耦合器、同轴转换开关(各 1 个) ,平衡负载和冷却装置(1 套) ,本机监控单元(1 个) ,远程监控系统(1 套) 。 b)主机软件配置: 广播电视发射机监控系统 2.0一盘。 4 主要技术指标主要技术指标 4.1 工作环境 a)环境温度:10+45 b)相对湿度:95%(不结露) c)大气压力:86 106kPa d)机房内应尘土极少,无振动冲击,无腐蚀性气体,无易燃易爆物品。 4.2 供电电源 a)交流三相 380V 10,50Hz 3Hz b)功耗:20KW 4.3 连续工作时间:24h 4.4 外形尺寸:1000 mm(宽) 2000 mm(高)
10、1100mm(深) 4.5 质量:约 360kg 4.6 整机效率:60 4.7 安全要求 a)绝缘电阻:10M b)抗电强度:1500V(50Hz/5mA/1min) 4.8 工作频率:87 MHz108MHz(按用户要求设置任一频率点) 4.9 载频偏差: 500Hz 4.10 射频输出功率:10KW 4.11 负载阻抗:50,接口 3 1/8 4.12 本机对负载入口电压驻波比要求:1.2 4.13 残波辐射强度:-70dB(并低于 1mw) 4.14 音频输入阻抗及电平: 0dBm 6dB(600不平衡) 4.15 预加重时间常数:50 s 4.16 频率响应: 0.5dB(30Hz1
11、5000Hz) 4.17 额定频偏: 75kHz 第 6 页 共 31 页 4.18 音频谐波失真:0.5%(30Hz15000Hz) 4.19 调频信杂比:70dB 4.20 寄生调幅:50dB(无调制) 4.21 导频频率:19kHz 1Hz 4.22 导频信号调制度:8%10% 4.23 左、右信号电平差: 0.2dB(30Hz15000Hz) 4.24 左、右信号分离度:50dB(30Hz15000Hz) 5 工作原理描述工作原理描述 5.1 主机工作描述(见 KF2.019.022DL) 来自信号源的左声道(L)和右声道(R)音频信号首先进入双激励切换器,经切换后分别送给主、备激励器
12、。经编码、调制和放大后再次送给切换器。切换后的射频信号送入分配器,将射频信号一分为八,然后分别去推动 8 个 1500W 功放。功放的输出送合成器进行功率合成,最后经定向耦合器送给同轴转换开关。 定向耦合器为同轴传输线耦合方式,具有 3 个耦合端口,耦合量和方向性均可调整,通常控制在-50dB。3 个耦合端口中,1 个是正向耦合检波,用于输出功率指示;1 个是反向耦合检波,用于反射功率指示和驻波比保护;另 1 个是正向射频直接耦合,用于主机射频输出监测。 同轴转换开关主要用于双机运行方式,其内导体通过马达电动倒换。当主机接天线时,备机接负载,反之,当备机接天线时,主机接负载。为防止发射机在正常
13、播出时进行倒换引发故障,同轴转换开关中专门设有机械连锁开关。该开关与激励器供电连锁,倒换时激励器供电中断,发射机无输出,倒换到位后激励器供电恢复,发射机有输出。 主机分配器、合成器均采取正交组阵方式,其基本四端网络为 3dB 耦合器。仅因承受功率不同,在结构形式和材料选用上略有差别,前者为微带线形式,后者为带状线形式。 3dB 耦合器级间隔离性好, 工作频带相对较宽, 便于实现与外电路的匹配, 是 FM、 VHF和 UHF 频段普遍采用的一种电路。 本机 1: 2 分配器和 2: 1 合成器为单级 3dB 耦合器形式,1:4 分配器和 4:1 合成器为 3 级 3dB 耦合器组阵形式。因相位关
14、系,放大器与分配器、合成器的连接关系必须正确。 第 7 页 共 31 页 10KW 主机分配、合成示意图 主机采用交流三相 380V 供电。风机电源、功放电源、激励器电源均受控于主机监控单元,并按开、关机设定的程序顺序通、断。为防止 CPU 死机或自动控制程序失效,本机专门设有应急开关板。当开关板上的 K1 置于 自动 位置时(按扭向下) ,开、关机的供电程序受控于主机监控单元。当开关板上的 K1 置于 手动 位置时(按扭向上) ,自动供电程序切断。开、关机的供电顺序只能靠 K2、K3、K4 的通、断完成(按扭向上为通,按扭向下为断) 。其开机顺序是;先通 K2(风机供电) ,再通 K3(功放
15、电源供电) ,最后通 K4(激励器供电) ,关机顺序是;先断 K4,再断 K3,最后断 K2。 5.2 调频广播激励器描述 KFTJ-921 调频广播激励器是我公司开发的新一代产品,采用先进的 8 级软开关编码技术和 PLL 数字频率合成直接调频方式,性能好,指标高,工作稳定可靠。本机具有附加信道输入接口,可实现立体声带附加信道广播,是调频广播发射机的理想配套产品。为满足输入 输出 第 8 页 共 31 页 不同用户需要,我公司还从国外进口了一批调频广播激励器,其性能优越,品质较高,供用户选择。详细说明请参阅MIRA30 立体声调频广播激励器简介 。 5.3 双激励切换器描述 双激励切换器是音
16、、射频同步切换装置,主要用于主、备激励器之间的相互转换。它具有自动和人工两种工作方式,并可以保持关机前的切换状态。详细说明请参阅双激励切换器简介 5.4 1500W 调频功放单元描述 该单元由分配器、合成器、30W 功放、6 300W 功放、CPU 监控板、低通滤波器和定向耦合器组成,合装在一块散热器平面上。单元供电为直流 48V,满功率电流消耗约 46A,总增益 36dB,效率70、谐波输出小于-70dB。功放管和主要射频电容由国外进口,30W功放采用单极性场效应管 MRF148A,300W 功放采用双极性场效应管 BLF278,射频电容为 ATC-100B。30W 功放工作在甲乙类,满功率
17、电流消耗约 1A,300W 功放工作在丙类,满功率电流消耗约 7.5A。 射频输入信号首先由 30W 功放放大,然后经 1:6 分配器将信号分为幅度相等相位相同的 6 路,分别去推动 6 个完全相同的 300W 功放。300W 功放的输出由 6:1 合成器进行功率合成。最后经低通滤波器和定向耦合器输出。1:6 分配器和 6:1 合成器均为威尔金森同相合成网络,工作原理相同,仅因承受功率不同,结构尺寸和材料选用略有差别。 6 300W 功放 30W 功放 低通滤波器 定向耦合器 CPU 监 控 板 RS485 输入 输出 第 9 页 共 31 页 该单元内部装有 CPU 监控板,负责输出功率、反
18、射功率、激励功率、工作电压、工作温度、各管工作电流的采集,运算,显示和报警。一旦出现过热、过流、过激励、输出驻波比过大任一过荷现象,均能自动传给主机监控单元,由主控单元实施控制或保护。本单元设有RS485接口, 可将工作状态和工作参数实时传至主机监控单元。 本单元面板设有+12V和+48V 电压正常发光指示灯,并安装了一块 2 8 液晶显示屏及上下操作键,通过操作键可以观察所需状态和参数。 低通输出滤波器主要用于拟制高次谐波,降低无用发射,其带内反射损耗20dB。该滤波器出厂时己经调好,正常情况下无需重新调整。 定向耦合器用于提供正向耦合检波和反向耦合检波,并将其送给监控板作为输出功率、反射功
19、率指示和驻波比过荷报警。 5.5 主机监控单元描述(见发射机本机监控系统功能简介) 5.6 远程监控系统描述(见发射机远程监控系统功能简介) 6 使用与维护使用与维护 6.1 整机的安装 设备运到目的地后,应对照运单检查数量是否齐全,外包装有否损坏,如有问题应及时向承运方交涉或索赔。开箱后,首先检查外观有无损伤,机器内部有无脱焊、断线或紧固件松动等异常现象。然后按装配图要求安装就位。 确认供电电源为三相 380V 10,电源地线应接地良好,不可悬空。机壳安全接地端子应与机房大地妥善连接,以确保人身及设备安全。 整机内部连线应对照接线图正确连接,特别是分配器、合成器与放大器之间的射频连接电缆应正
20、确无误。主机输出口应与天线或假负载正确连接,接头部位的内外导体应接触良好,在工作状态下射频输出不可开路或短路,尽可能保证天线及假负载驻波比1.2,否则影响设备正常工作,严重时甚至损坏设备。 6.2 初始上电 在确认机器安装和连线正常后方可上电,初次上电最好采用手动应急方式, 并关断激励器电源以免开机后输出功率过大。上电步骤为:先合主机总电源,再将应急开关板上的K1 置于 手动 位置(按扭向上) ,并顺序置 K2、K3、K4 于通的位置(按扭向上) ,观察风机和功放电源是否正常。然后接通激励器的电源,调整激励器的输出功率使整机的输出功率为额定值的一半,在此状态下工作 1 小时,观察设备有无异常和
21、局部发热现象(如有,第 10 页 共 31 页 应及时关机,找出问题,妥善处置) 。最后,调整激励器的输出使整机的输出功率达额定值,再次工作 1 小时后,即可关机改为自动工作方式。自动工作的开机步骤为:先置应急开关板上的 K1、K2、K3、K4 于 自动 位置(按扭向下) ,再合主机总电源,然后启动主机监控单元面板上的开机键,此时,主机将按予置好的程序顺序接通风机电源、功放电源和激励器电源。 设备初次上电工作后,应对照随机检验记录,检查实际指示和显示值应与出厂检验记录基本符合,若有大的差别应及时查找原因。 6.3 音频输入电平及阻抗 音频输入电平和阻抗应满足激励器的使用要求,设备出厂前已按 0
22、dBm/600(平衡)校准,如差别较大可适当调整。 6.4 输出功率调整 主机额定输出功率为 10KW,出厂时已调好,最好不要大动,若功率变化太大可适当调节。 6.5 手动应急开关机的使用 本机通常按自动开、关机运行,当监控系统死机或自动程序无法执行时,可改用手动应急开关、机方式,其方法和步骤如上所述。 6.6 当交流供电电压超出380V 10V时, 应考虑使用三相交流稳压器, 稳压器的容量20KW。 6.7 使用环境应保持清洁卫生,空气流通,否则将使故障率升高并影响机器寿命。 6.8 在使用过程中,若设备出现报警和保护动作,应根据显示部位查找原因,排除故障。若故障严重,无法排除,应及时与厂家
23、联系。 6.9 本机监控单元、功放模块监控板和激励器均具有完善的显示、控制和报警功能,可方便地判断整机工作状态。具体操作见使用说明书。 6.10 本机日常维护的重点是交直流供电系统、风机冷却系统、天线和负载系统、同轴转换开关和双激励切换器是否正常。功放模块和激励器可借助于各自的监控系统检查。 6.11 本机为全固态化设备,工作在大功率状态,维护(修)时应小心慎重,避免故障扩大。 6.12 随机检验记录记载了本机出厂时的各种参数值,对于使用和维护有极大参考价值。 6.13 本机按用户指定频率调好后出厂,若需更改发射频率,需由专业人员进行,请勿随意变动。 第 11 页 共 31 页 三三、MIRA
24、30 立体声调频广播激励器简介立体声调频广播激励器简介 1 概述概述 MIRA30 立体声调频广播激励器是意大利 ELETTRONIKA 公司生产的新一代产品,其指标先进、功能齐全、自动化水平较高。 该机由音频处理器、立体声编码器、调频调制器、射频放大器、基准频率发生器、微处理器监控系统和电源等电路组成。各部份合装在一个宽 19,高 1 个 U 的台式机箱内,结构合理,安装简单。 主机前面板设有大尺寸触摸屏,主要运行参数均可通过它进行设置和显示,触摸屏两侧各有一排发光管,用于故障和状态显示,人机界面好,使用操作十分方便。 该机电源输入插座,音频输入插座,外参考频率输入插座,射频输出插座,射频监
25、测插座,复合信号或导频信号监测插座,遥控和数据信号插座都设在后面板,便于线缆连接。 该机即可作小功率发射机单独使用,又可作大型主机的激励器,市场前景看好,是各调频广播台站的优选产品。 2 主要功能特点主要功能特点 2.1 采用表面贴装元件与技术,电路简捷,集成化程度高,工作稳定可靠。 2.2 失真小,信杂比高,性能指标先进。 2.3 具有外参数频率输入接口,可自动或人工同步锁相,提高了频率稳定性 2.4 可手动控制输出功率。 2.5 可设置不同时间不同输出功率的时刻表。 2.6 具有复合信号输入功能,可外接立体声编码器。 2.7 功放电路全部采用 MOSFET 场效管,增益、效率高。 2.8
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