雷达发射机自动化控制系统的设计与实现

刘爽张明韩润林

摘要：常规发射机调谐控制方法的调谐控制效果较差，无法降低发射机发射信号的失真度。针对此问题，本文以大功率中短波发射机为例，提出了一种全新的发射机自动调谐控制方法。首先，根据中短波发射机基本组成结构，使用采集设备采集发射机信号；其次，根据发射机运行特征与调谐需求，设定发射机PN码、帧格式与跳频等自动调谐控制参数；最后，以此为基础，分别从发射机前级与末级两个角度进行自动调谐控制，使发射机调谐控制状态达到最佳。由实验分析可知，新的方法应用后发射机信号失真度较低，发射信号质量较高，控制效果优势显著。

关键词：大功率；中短波发射机；自动调谐

1前言

在广播发射中，DAM发射机因其采用先进的数字式调幅和功率合成技术、各项性能指标优异而成为现阶段国内主流的中波广播发射机。随着中波广播台站智慧化运维的普及，如何保证发射机稳定和高效的运行，成为广播发射重点关注和解决的问题。DAM发射机模块化、集成化程度较高，在运行维护技术的研究过程中，应该按照故障的分类，进行模块化的分析研究。同时，也需要做好相应的运行维护工作，维护人员要及时更新技术知识储备，利用智慧化监管平台开展高效率的巡检工作，防患于未然，从而做好对设备的维护管理，实现发射机设备的长期稳定运行。

2大功率中短波发射机自动调谐控制方法设计

2.1中短波发射机信号采集

在本文设计的大功率中短波发射机自动调谐控制方法中，首先需要全方位分析中短波发射机的基本组成，获取发射机的载波功率与工作频率范围。射频子系统是中短波发射机的核心组成部分，能够对发射机的中短波射频信号进行处理并发射。射频子系统通过调制器、滤波器与变压器的分工合作，发射中短波射频信号，以保证发射机能够正常稳定运行。掌握发射机的基本组成后，可以使用采样板、工控机机箱与传感器设备采集大功率中短波发射机的信号。

2.2设计发射机自动调谐控制

参数采集完中短波发射机信号后，设计发射机自动调谐控制参数，为后续自动调谐控制提供有力的参数支持。大功率中短波发射机自动调谐控制参数主要包括3种，分别为PN码、帧格式与跳频。首先设计自动调谐控制PN码。现阶段应用范围较为广泛的PN码大多使用m序列与gold序列，本文综合考虑两种序列的优缺点，选取gold序列组成的长度为2047的PN码，其能够在信噪比较低的情况下保持稳定且良好的通信，抗干扰效果显著。帧格式的主要作用是保证大功率中短波发射机发射机信号不受外界不可控因素的影响，加速发射信号的捕获。为提高信息位调频完成的质量与效率，本文采用2047×7序列固定频点的帧格式。基于内奎斯特提出的采样理论，选取频率合成器控制大功率中短波发射机不同频率的载波。本文采用PTRMA042型号的频率合成器，其在运行过程中需具有足够稳定的时间，应设定频率合成保护时隙，以提高频率转换的稳定性。

2.3发射机前级与末级自动调谐控制

上述发射机自动调谐控制参数设计结束后，对中短波发射机前级与末级进行自动调谐控制。要想实现中短波发射机前级协调控制，要先找出发射机运行过程中末级栅流变化最明显的点并标记。其次，选取发射机前级阴流最小点，将阴流最小点设定为发射机前级谐振点。在此基础上，调节发射机前级马达的回转量。先快速转动前级马达，待发射机末级栅流从0逐渐上升后，降低前级马达的转动速度，通过小脉冲驱动发射机前级马达，保证在回转结束前能确定发射机前级最佳调谐点。在谐振点周围读取中短波发射机前级阴流表值，与上述获取的前级阴流最小点比较，得出最终的大功率中短波发射机前级自动调谐谐振点，实现发射机前级自动调谐控制。要想实现中短波发射机前级协调控制，首先应分析发射机高末电子管的负载变化，记录此时末级阴流与栅流的动态变化数据。基于中短波发射机自动调谐控制相关标准规范，结合发射机实际规格型号，设置末级阴流、末级栅流与屏压数值。采用工业控制计算机与控制板卡获取发射机末级网络处于谐振状态时末级阴流、末级栅流与屏压对应的表值，并比较。若调谐控制后表值与设置数值较为接近，则发射机自动调谐控制达到调谐点，完成末级调谐控制任务；若表值与设置数值偏差较大，则重新进行调谐，直至满足设置条件为止。

3实验

3.1实验准备

按照上述自动调谐控制方法流程进行实验分析。首先，选取DF100A型号的中短波发射机作为本次实验的依托，采用级联的方式组成与实验测试适配度较高的多阶电路。将89C51型号单片机作为调谐的主要控制中心，调节并控制频道编码的动态变化。根据大功率中短波发射机自动调谐控制的实际情况与需求，在发射机负载中随机选取6组不同的谐波频率，利用MATLAB模拟分析软件模拟天线并测试。

3.2实验结果分别

对发射机假负载中随机选取的6组不同谐波频率进行自动调谐控制。应用本文提出的自动调谐控制方法后，大功率中短波发射机信号失真度均不超过5%的允许范围，与另外两种自动调谐控制方法相比，其信号失真度，明显较低。由信号失真度与发射机自动调谐控制效果之间存在的关联可知，应用本文提出的自动调谐控制方法后，谐波能量与基波能量差异较小，输出信号质量较高，调谐控制效果优势显著。

结语

为改善目前中短波发射机自动调谐控制过程中控制周期较长，无法保障控制质量，无法有效降低调谐中产生的高频干扰，影响发射机正常工作的问题，本文提出了一种全新的自动调谐控制方法，制定了解决发射机运行中高频干扰的抗干扰措施，提高了中短波发射机的运行性能。通过自动化的调谐控制方法，减少了人工成本与人力资源，在降低工作强度的同时，提高了广播领域工作的安全性与可靠性，高效实现了中短波发射机调谐与频率置换的功能目标，对推动广播领域各项技术的发展具有一定意义。

参考文献：

［5］于成功.浅析TSW2500型500kW短波发射机瞬时反射功率过荷问题［J］.科学技术创新，2021（29）：194-196.

［2］陶金.水冷式可变陶瓷真空电容在国产500kW短波发射机的应用与运维探析［J］.装备制造技术，2022（4）：236-239.

［3］覃爱香.DF100A短波发射机部分电路的安装调试方法［J］.电声技术，2022，46（3）：98-100.

［4］程光磊，赵宇，郭颖.大功率短波发射机DRM智能化改造［J］.广播电视信息，2021，28（10）：70-74.