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摘要:對外接口電路是發射機與外部軟硬件系統設備進行信息交互的橋梁和窗口,是實現發射機自動監控不可或缺的重要組成部分。本文以XAM-10A型中波廣播發射機為例探討了其監測控制系統對外接口電路的設計與實現問題,根據發射機涉及的狀態參量和指令信息的對外輸入/輸出特性類型,完成了對外接口電路關鍵電路的設計和解析,該設計方法可以作為相關機型監測控制系統對外接口電路設計的參考。

關鍵詞:對外接口電路；輸入/輸出；外部連鎖；監測控制

1引言

近年來,隨著廣播電視監管要求的提高和監測技術的迅猛發展,無論是發射機的生產者還是使用者,均希望建立一套全自動監測控制系統使得發射機的操控和監測變得更加友好方便和智能高效,而對外接口電路正是實現發射機自動監控不可或缺的重要組成部分。對外接口電路是發射機與外部軟硬件系統設備進行信息交互的橋梁和窗口。發射機有著許許多多需要與外部軟硬件系統設備進行交互的狀態參量和指令信息,如發射機的各類技術狀態參數、故障告警信息、本地或遠程操作控制指令等等均是通過對外接口電路與外部控制或監測設備間進行交互的。對外接口電路設計的好壞,直接關系著發射機監測控制系統的穩定可靠運行,因此在發射機監控系統升級改造中有著重要的意義,本文以XAM-10A型中波數字調幅廣播發射機監測控制系統升級改造為例,對其對外接口電路的設計方法進行了詳細解析。

2XAM-10A型中波廣播發射機的監測控制信號參量的類型

XAM-10A型中波廣播發射機是目前國內比較先進的中波10KW數字調幅廣播發射機,其是在美國哈里斯公司(HARRIS)的DX-10系列發射機的基礎上研制改進而來的,該機型采用循環調制技術,克服了以往各種模擬調制難以避免的非線性失真,發射效率高,有較好的動態響應和電聲技術指標,設備運行穩定,適合自動監控和自動運行模式。XAM-10A型中波廣播發射機監測控制的狀態信息參量根據輸入輸出的功能特性主要可以分為七類,我們在這里分別以A、B、C、D、E、F、G類來表示,下面我們分別介紹各類的主要參量。A類:主要為發射機狀態參量的顯示輸出,用于遠程遙控顯示。A類中主要是發射機各類故障/錯誤的指示、電纜聯鎖和控制狀態的指示等,一共定義了36個狀態參量的輸入輸出特性,具體如表1所示。B類:用于完成指令輸入,主要為實現遠程(遙控)設備對發射機的操作和控制而需要的操作和控制指令輸入,B類中主要是發射機開機指令的輸入(含高功率、中功率和低功率)、關機/關功放指令的輸入、升/降功率指令的輸入、駐波遙控自測指令輸入和復位指令輸入等,共定義了18個指令狀態參量的輸入輸出特性,具體如表2所示。C類-G類共定義了15個狀態參量,其中:C類、D類、G類分別為±22VDC、±8VDC和±15VDC模擬電壓參量,用于給監視器和外部設備供電的遙控測量。E類為正向功率、反射功率、供電電流、主整電壓、射頻激勵、帶通濾波器駐波和天線駐波等其它模擬量的測量和輸出,供遙控儀表測量。

3關鍵電路的設計與解析

對外接口電路主要實現發射機的各類技術狀態參數、故障告警信息、本地或遠程操作控制指令等狀態參量和指令信息與外部控制或監測設備間的交互,對外接口電路設計的關鍵是完成前述A、B、C、D、E、F、G類七種類型狀態參量輸入輸出電路的設計,這里就對外接口電路的幾個關鍵電路進行設計和解析。

3.1A類電路的設計解析

A類電路用于給遙控設備輸出各種狀態顯示電平,輸出低電平(L)時,表示故障,高電平(H)時則表示正常,其設計電路如圖1所示,晶體管V采用截止電壓為40V,最大電流為100mA直流,最大損耗功率為300mW的晶體管,晶體管V構成反相器,當輸入低電平時,V截止,輸出則為高電平,這個高電平值由外部電路確定。當輸入為高電平時,V飽和導通,飽和電流由外部電路提供。+22VDC、VD1和VD2,用于防止輸出端出現高負壓。R1取350Ω,R2取27Ω,電容器C1(取0.1μF/50V)用于旁路高頻電流,濾除信號中的高頻噪聲和雜波。

3.2B類電路的設計解析

B類電路用于將有關的遙控指令輸入到發射機本機控制系統,達到遙控操作發射機的目的,其設計電路形式如圖2所示,D為光電隔離器,達到既有效傳輸操作指令,又能阻隔干擾信號的目的。電容器C2、C3(均取0.1μF/50V)為高頻旁路電容,用于濾除信號中的高頻噪聲和雜波,二極管VD3用于快速抑制瞬變電壓,以免對外部設備造成損害,電路中4個電阻R3、R4、R5、R6均采用91Ω電阻。當外部輸入為高電平時,光電隔離器D導通,兩輸出腳是導通(等電位),當外部輸入為低電平時,光電隔離器D截止,兩輸出腳處于開路狀態。

3.3C類和D類電路設計解析

C類電路為±22VDC監視輸出電路,該電路將±22VDC取樣后用于遙控測量,D類電路與C類電路完全相同,指示檢測對象為±8VDC。其電路形式如圖3所示。電路中C4采用0.1μF/50V的高頻旁路電容,在C類電路中,R7取10KΩ,R8取1.82KΩ,其開路電壓為±5.4VDC,在D類電路中,R7取2.74KΩ,R8取2KΩ,其開路電壓為±3.4VDC。

3.4E類電路設計解析

E類電路為模擬量輸出電路,其輸出的模擬信號供遙控測量。其電路形式如圖4所示,運放器N1組成電壓跟隨器,由于模擬信號輸入到同相端,其輸出量的變化與輸入完全相同,其最大值不超過3.4V,二極管VD5及電容C6(取0.1μF/50V)構成保護電路,用于對外部設備的保護,電路中4個電阻R9、R10、R11、R12均采用1KΩ電阻。

3.5G類電路設計解析

G類電路為三端穩壓電路,用于給外部設備供電,供電電壓為±15VDC,電流為175mA,如圖5所示,N2為三端穩壓塊7915,與其它穩壓電路不同的是輸出端接有二極管VD6,VD6在此用于抑制瞬變電壓,電容器C7采用0.47μF/100V、C8采用1μF/100V的高頻旁路電容,用于濾除信號中的高頻噪聲和雜波,R13采用35Ω的電阻。

3.6F類電路設計解析

F類電路為外部聯鎖電路,提供兩個外部聯鎖的接線端子。

4結語

對外接口電路設計除了要根據發射機與外部系統設備交互信息的參量類型,逐個完成七種類型對應狀態及指令參量的輸入輸出電路設計外,在對外接口電路的設計中還需考慮發射機電磁兼容性能和高頻干擾的影響,靈活運用屏蔽、濾波和接地等技術措施,減少傳導干擾和輻射干擾,以保證兩者之間信息交互的穩定性和可靠性。此外對外接口電路的設計還應考慮電路和外部設備的電源接入方式,并為發射機和外部信號之間提供隔離和保護,同時為外部電纜的瞬態電壓或意外不適當的電壓提供保護。對外接口電路是實現發射機自動監控不可或缺的重要組成部分,本文雖是以XAM-10A型中波廣播發射機監測控制系統為對象介紹和解析其對外接口電路的設計方法,其他類型中波廣播發射機盡管操作方式、故障種類和狀態參量不盡相同,但其對外接口電路的設計方法和原理是基本一致的,因此在其他機型的對外接口電路設計中也可以進行參考。

作者：周欣國 單位：國家廣播電視總局