3DX-50发射机电缆联锁简析

段晶 朱明明 江苏省广播电视总台广播发射中心

1.引言

美国GATESAIR公司生产的3DX-50发射机使用了数字直接驱动技术，与DX系列发射机相比，该机型具有更高的安全性、更智能的故障诊断和更友好的操作界面。以安全性能方面的提高为例，该发射机含有一套可靠的生命支持系统，主要由控制器中的CPLD（复杂可编程逻辑器件）器件来实现，用于控制和监测发射机的工作状态，保护设备和人员的安全。

电缆联锁是生命支持系统的功能之一，主要用于保护滤波板、功放模块以及调制编码器这三类与母板相连接的设备的安全。当上述设备与母板之间连接不到位时，发射机将封锁高压并且发出电缆联锁故障指示，如果不及时查明原因并解决该故障，发射机将一直无法开高压，从而对安全播出造成影响。

为便于在工作中能更快捷的处理联锁故障，我们分析了与之相关的电路，总结了电缆联锁故障的特点及处理方法。

2. 电缆联锁的链路结构

电缆联锁的链路由2个独立的路径组成，一路在右边的母板（见图1中粗黑线所示），一路在左边的母板（见图1中细黑线所示）。

图1 电缆联锁链路

在路径内部，四块母板之间通过排插J3和J4相连，形成主体的链路。最底部的母板上J4通过跳线JP19接地（见图1中三角形），为联锁链路的起点；最顶部的母板上通过J3连接至功放控制分配板上的J5(或J6)，为联锁链路的终点。由此形成了一个由起点（接地端）至终点（J5或J6）的完整的串联链路。

在母板上，所有的功放模块和滤波板串联，形成母板内部的链路。母板内部联锁链路见图2。以左路联锁路径上的第一块母板为例，通过该母板上的J1和滤波板上的J5，依次将滤波板、射频变压器磁环以及八个功放模块串联在母板的J3与J4之间（图2黑线所示）。

滤波板通过螺丝安装在母板背面，功放模块和调制编码器通过插槽安装在母板正面。（见图3母板上的插接）。

如果滤波板接触不到位，或者是功放模块或调制编码器在工作的时候被拉出（没有使用“key”模块替代），射频变压器初级所感应的射频电压会因为失去负载而无泄放回路，电缆联锁监测电路将探测到这种情况，通过控制器封锁发射机，并发出电缆联锁故障信号，避免射频变压器磁环爆裂，对发射机造成不可逆的损伤。封锁状况将一直保持，直到联锁故障去除为止。

3.电缆联锁的监测电路分析

电缆联锁的连接状态由监测电路负责监测并发出相应的状态提示，必要时封锁发射机。

监测电路主要由三个部分组成，分别是电源控制器、功放控制分配板和发射机主控制器。此外，调制编码器也能对功放模块内部的联锁电路起到监测和指示的作用。

功放控制分配板是电缆联锁监测电路的中枢。如图4所示，它通过接头J5和J6分别监测左右两条联锁链路的状态，通过接头J3将状态信息传递给主控制器的J4，并通过接头J4连接电源控制器的J3。电源控制器原理图见图5。

图2 母板内部联锁链路

图3 母板上的插接

图4 功放控制分配板

图5 电源控制器原理图

当联锁链路断开时，功放控制分配板上依次发生如下动作：

（1）接头J5（或J6）无法通过联锁链路接地，J5-1（或J6-1）电平值由低电平（0V）转为高电平（5V）；

（2）U19监测到这上述变化，使电缆联锁指示灯（DS13）和功放柜故障指示灯（DS9）变红，同时，其3脚的联锁驱动电平由低转高，使Q14导通；

（3）继电器K1负极通过Q14接地，开关向下吸合，从而使J3-2通过J4-2连接至电源

控制器上的+12V电源。主控制器原理见图6。

在主控制器上，J4-3与功放控制分配板的J3-2是连接在一起的，通过其连接+12V电源后，使光电耦合器U34导通。U83（生命支持系统CPLD）检测到U34导通后，将发生如下动作：

图6 主控制器原理

图7 模块内部联锁电路

（1）通过寄存器U51通知微控制器，由其发出封锁命令，发射机关机；

（2）发射机前面板功放指示（POWER AMP）红灯亮；

（3）由U83的149脚输出一个高电平信号，使Q22导通，继电器K1向下吸合，从而使J4-2也接通+12V电源；

（4）J4-2通过功放控制分配板使电源控制器上的继电器K1向下吸合，电源控制器上的U51（CPLD）检测到这种变化，使电缆联锁指示红（DS2）灯亮。

在功放模块和二进制模块内部，联锁电路为有源电路。模块内部联锁电路见图7。

图7中黑线所示为功放模块内的联锁电路。模块正常时，+12V电源使场效应管Q13饱和导通，联锁接点P1-39和P1-41经由Q13把模块串接在联锁链路中。

如果联锁接点接触不良，或者Q13损坏，或者+12V电源缺失，则会使上述联锁链路开路，故障检测器U15的2脚电平值由高电平转变为低电平，触发故障，并将故障信号传递给调制编码器。调制编码器接收到故障信号后，一方面通知主控制器封锁发射机，另一方面使电源、联锁和封锁的红灯亮，并在其显示屏上指示故障模块的编号。

4. 电缆联锁的故障现象及处理方法

当发射机因电缆联锁故障关机时，监测电路或调制编码器会有明确的故障记录和红灯提示，为该故障的排查和处理提供了极大的便利。

当发射机因发生故障而关机，并且有以下故障灯指示时，则应怀疑是由电缆联锁故障造成的关机：

（1）前面板功放指示（POWER AMP）红灯亮；

（2）功放控制分配板上电源/故障（POWER/FAULT ）指示灯和电缆联锁（CABLE INTLK）指示灯同时变红。

如果上述三个红灯都亮，应进一步观察四个调制编码器是否有指示：

如果某调制编码器上电源、联锁和封锁的红灯亮，并且其显示屏上有某模块编号的提示，可以判定是该模块内部故障引起的电缆联锁故障，更换或修复模块，故障即可消除；

如果调制编码器上电源、联锁和封锁指示灯没有变红，说明所有功放模块和二进制模块都正常，则可按照以下方式进一步确认是否为电缆联锁故障：

（1）尝试复位故障或者断电重启发射机；

（2）点击显示屏查看故障记录内容是否有CABLE INTLK；

（3）必要时可尝试RECALL该故障，以便观察故障现象。

如果复位或断电均无效，并且有相应的故障记录，则可以确定是电缆联锁故障造成的关机。

根据电缆联锁电路的特点可知，造成该故障的可能性主要有以下两种：

（1）左路或右路联锁链路开路；

（2）监测电路的故障造成的误判。

由于功放控制分配板上的接头J5和J6是联锁链路与监测电路之间的接点，可以测量此处电平值，以判断故障原因所在。

若J5-1和J6-1均为低电平，说明左右联锁链路都正常，联锁故障是监测电路的故障造成的误判。

根据监测电路的构成特点，可按如下步骤排除故障：

（1）重新插拔功放控制分配板上的接头J3和J4；

（2）重新插拔电源控制器上的接头J1和J3；

（3）重新插拔主控制器上的接头J4和跳线JP6；

（4）依次用备件更换上述三块电路板。

若J5-1或J6-1为高电平，说明是某路联锁链路开路造成的联锁故障。

根据联锁链路的构成特点，可按如下步骤排除故障：

（1）重新插拔该链路上所有母板上的接头J3和J4；

（2）重新插拔该链路上所有母板上的接头J1和滤波板上的接头J5;

（3）重新插拔该链路上最底部母板上的跳线JP19；

（4）依次用备件按照从上至下的顺序更换电路板。电缆联锁故障处理流程见图8，在进行操作时，随时注意观察各指示灯的状态，只要红灯都消失，故障排查工作就可以结束。

5. 结束语

在日常的维护过程中，尤其是更换电路板或模块时，要仔细检查各电路板之间的接头是否插接到位，跳线是否松动，模块的插接是否紧固。做到以上几点，就能大大降低电缆联锁故障发生的概率，为安全播出打下良好的基础。

图8 电缆联锁故障处理流程