DX发射机降功率PAL逻辑控制工作原理

摘 要：在DX-200发射机中设置多种检测保护电路，以实现对设备的运行状态监控与保护，使之在设备出现故障时不会导致故障扩大或损坏元器件。本文仅对DX-200发射机控制板（1A31）故障反馈降低功率的控制系统进行分析。

关键词：降低功率/恢复控制 衰减量 故障定时 测试向量

中图分类号：U2313 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（b）-0009-02

1 故障降功率PAL简介

降功率保护是DX-200发射机所采取的重要保护措施之一。它是在天线驻波比和网络驻波比越限、模块温度过高及风量减弱情况下对设备实施降功率保护。在实施降功率保护过程中，发射机输出功率一步步地降低，而决定功率输出的衰减量取决于故障的类型与时间长短。如果最初的故障持续时间很短，而且不再出现了，那么功率单元就可以一步一步地恢复到原来的功率。如果功放单元已处于极限功率衰减位置，但仍需要进一步的降功率，那么这个功放单元就会关断。

降功率保护是由降低功率PAL和降低功率时间PAL组成（方框图略）。需要对功率进行降低的那些故障信号加到降低功率PAL上，使输出信号DB1、DB2、DB3的数字量随之变化，这个数字量分别控制模拟输入板上电阻衰减器开关（U12）改变功放单元的功率输出电平；与此同时，降低功率计间PAL接收降低功率PAL的状态信号，开始对故障进行计时。计时结束后再一次检查故障输入，以决定是继续降功率还是开始恢复功率。

2 故障降功率PAL的分析

2.1 故障过荷降功率FOLDBACK

FOLDBACK=！DB2&！DB3&！DB1&！UP&！DOWN；（注：本文的逻辑表达式均是由22V10的烧点读出）从降功率表达式可看出，在没有降功率信号时DB1、DB2、DB3、UP、DOWN均为低电平，PIN 23为高电平。如果任意降功率信号OMAV X、OMON X、OTFB X、AFR X、出现低电平脉冲或低电平时，FOLDBACK转低，与之对应的降功率逻辑电平（DB1、DB2、DB3、）出现跳变，与此同时，减功率输出端（DOWN）变为0.25 ms高电平，至（U2-6）开始启动降功率时间PAL的4分钟降功率减计时。

从逻辑表达式可以看出，降功率控制器无论是降功率或升功率， FOLDBACK均为低电平出现。

2.2 降功率限值FBLIM

FBLIM=！DB2&！DB3&！DB1&！UP&DOWN；

如果在OMAV X、OMON X或者OTFB X故障连续降功率降低至-12DB，DB1、DB2、DB3逻辑电平分别为0、0、1时，为降功率的功率极限值。如果继续出现降功率信号，FBLIM（降功率限值）转为高电平信号，此信号送至U3（故障管理器）作关机处理。此时，DB1、DB2、DB3逻辑电平分别被清零0、0、0。

2.3 恢复功率UP

UP.D=OTFBX&OMAVX&OMONX&！UP&！DOWN&（AFRX&DB2&DB3&DB1&！O1

#AFRX&DB2&UPTIM #！DB2&DB3&UPTIM #AFRX&DB 1&UPTIM）；

在恢复功率UP的逻辑表达式可以很直观的看出，每一个逻辑表达式都有它的实际意义和操作，例如。

（1）第一个逻辑表达式为风量减弱（AFRX）恢复功率逻辑表达式，由于风量减弱降功率故障没有恢复功率计时。因此，在风量恢复正常后0.25 ms立即步进返回到全功率。

（2）第二、三、四逻辑表达式为OTFBX、OMAVX、OMONX。恢复功率逻辑表达式。例如：由于温度和驻波比故障功率衰减至-10 dB，此时，DB1、DB2、DB3降功率数字量为1、0、1。当UPTIM（恢复功率计时）脉冲上升延到来时，如果没有故障信号输入，第三或四逻辑表达式为1。DB1、DB2、DB3降功率数字量跳变为1、1、1，功率衰减升为-6 dB；与此同时，UP信号送至（U2）4分钟计时器，4分钟计时器结束后，UPTIM出现0.25 ms脉冲，在上升延到来时，如果没有故障信号输入，第二或四逻辑表达式为1。DB1、DB2、DB3降功率数字量跳变为0、1、1，功率衰减升为-3 dB；与此同时UP信号送至（U2）进行下一个周期的4分钟计时。以此类推。

3 VSWR故障降功率的分析

3.1 VSWR降功率故障分析

降功率控制器对天线或网络VSWR故障的处理是一样的，现以天线驻波比故障为例。

如果输出监测板上的VSWR PAL（U26）在20秒钟时间内就收到了5个天线VSWR脉冲，OM.AV.X.线就会变为低电平持续250 us。降功率控制器立刻（在0.25 ms内）变为第一个降功率电平点-0.5 dB。为了进一步地了解VSWR故障降功率原理，可通过VSWR测试向量了解整个升、降功率的全过程。如图1所示。

（1）左边的区域为降功率直至降功率极限FBLIM脉冲出现关机过程，可通过“DB”数字量对应降功率的等级。（2）右边的区域为降功率、恢复功率的全过程，也可通过“DB”数字量对应恢复功率的等级。

3.2 VSWR正常恢复功率的分析

如果功率输出达到了安全的工作电平值（假定还没有被关断），在这个点上不再出现降功率故障了，4分钟之后，降功率计时PAL的加计时（UPTIM）输出端将会变为0.25 ms高电平。这个脉冲又传送回降功率控制器，给出信号再检测一下那个故障输入端，当降功率控制器查看到那个故障输入端已变为高电平时，它就会产生一个0.25 ms的升功率脉冲，这个升功率计时脉冲，使恢复控制器移到下一个衰减量小的步进档。

如（图2）右边区域所示，当VSWR故障降功率数字量为DB1、DB2、DB3=1、1、1（-6 dB）时，4分钟之后不再出现降功率故障，DB1、DB2、DB3在0.25 ms内跳变为0、1、0，并启动功率恢复程序，进行下一个4分钟计时器。这个过程在4分钟的步进时间内是连续的，如果在功率恢复过程中，OMAV X一直为高电平，从-6 dB功率的衰减恢复到全功率状态需5个计时脉冲周期20分钟时间，直至FOLDBACK跳变为高电平，升降功率停止，各存储器被复位置“零”，设备恢复到全功率运行。

4 温度过高故障降功率的分析

为了使功放模块在安全的温度区域内工作，机内设置两个温度传感器，使之在模块超温的情况下，对发射机实施降功率保护。

（1）在RF1#大台阶上安装了射频放大器温度传感器。（2）在扩展的发射机接口板上设置了环境温度传感器。

下面仍以测试向量证明温度故障降功率全过程。

4.1 温度过高故障降功率的分析

当OT.FB.X输入变成低电平时，0.25 ms内衰减量立刻从0、0、0跳变至第一个降功率电平点0、1、1，如（图2）左边区域所示：对应的是-3 dB功率电平点上，降功率控制器将等候4分钟再一次检查故障输入，如果OT.FB.X仍为低电平，功率电平下降另一个降功率点-6.0 dB功率电平点上，如果OT.FB.X一直保持低电平，每隔4分钟降下一档功率电平点，直至降功率极限（FPLIM）出现高电平，将功放单元关断。如果功放单元在降功率时达到关断状态了，就不能自动恢复了。功放单元必须要选择一个功率电平后才能重新起动。

4.2 温度正常恢复功率的分析

降功率PAL对温度故障与温度恢复的处理是不同的，对温度故障的处理是：第一个降功率点为-3.0 dB；而温度正常恢复功率时，则时一步步地恢复，而不是一步恢复到0 dB挡。下面测试向量图说明。

如（图2）右边区域所示，设定因温度故障降功率至第一个功率电平点-3.0 dB， DB1、DB2、DB3为0、1、1，4分钟后检测到故障消失，启动恢复功率程序，在第一个降功率电平-3.0 dB，而恢复功率为-2.0 dB，以此类推。也就是说，当温度故障时，0.25 ms内功率电平降至-3.0 dB；而当温度正常时恢复到0衰减状态则需要16分钟时间。

5 风量减弱故障降功率的分析

5.1 风量减弱降功率的分析

当某一风量检测电路检测到风量下降时，调制编码板输出AFR（风量减弱）为风量减弱低电平，此时，从风量减弱故障降功率测试向量（图3）得知，DB1、DB2、DB3数字量从0、0、0跳变为1、1、1。与之对应的功率降低-6dB功率。这是唯一的可衰减量。如果风量仍然不能使功放单元在已降低的功率电平上达到足够的冷却，调制编码器板和输出监测器板上的风流动监测电路就会产生一个风流动故障关机低电平，将功放单元关断。

5.2 风量正常恢复功率的分析

恢复功率过程比较简单，与驻波比、温度故障降功率的操作有所不同：风量减弱故障只有唯一的可衰减量，也是最低极限的衰减量；没有使用4分钟计时电路。所以，如果AR.F.X输入变为高电平，恢复控制器就会立刻（在0.25 ms内）步进返回到全功率；关机指令不是通过FBLIM（降功率限值）至U3进行关闭功放单元的操作的，而是从调制编码器板和输出监测器板上的风流动监测电路产生的风流动故障低电平，将功放单元关断。

6 结语

通过对DX-200发射机降功率控制的分析研究，感觉到设计者设计理念上十分清晰，在故障降功率的三个输入变量的处理上，采用3种不同的处理方式，使设备的运行更加稳定可靠。比如：驻波比降功率的处理：对于单次的驻波比越限，采用RF封锁，给调制编码器清零；对于连续的驻波比越限的处理则是在很短的时间（0.25 ms）降功率直至关机。对于温度过高故障的处理：首先把功率降到一个绝对安全的功率等级，再定时检测故障是否存在，若故障依然存在则降至下一个故障等级直至关机。而对于风量故障的处理与前者的处理方法有所不同。我们知道，不论是水冷或是风冷发射机，都采用闭环式冷却方式，因此，对风流量的要求比较严格，所以，当检测到风量减少时，发射机输出功率立即降至1/4功率输出，以确保设备在绝对安全的功率等级上运行。

参考文献

[1] 魏瑞发.数字化调幅发射机.

[2] 广播电视发送与传输维护手册.

[3] HARRIS公司DX-200技术说明书.