GME1F53型5KW调频发射机系统分析

【摘要】GME1F53型5KW全固态立体声调频广播发射机是同方吉兆公司利用清华大学技术优势，在外形和结构上既考虑了标准化、系列化，又考虑了美观效果和实用性而开发的一款新产品。该发射机系统因具有技术先进、性能稳定、操作简单、维护方便，性价比高、故障率低等优点被全国各地广播电视发射台使用。结合从事广电播出发射技术工作近20年的工作实践，本文对该系统的特点、组成、各部分功能、原理及使用过程中的操作、维护维修、注意事项等方面进行简明扼要介绍，希望能为相关人员提供参考。

【关键词】GME1F53型；调频发射机；激励器；控制系统；双工器

中图分类号：TN929                     文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2023.09.010

莱西市人民广播电台目前使用的GME1F53型5kW全固态立体声调频广播发射机系统，由北京同方吉兆科技有限公司利用清华大学先进技术设计制造，是一款在外形及结构上既考虑标准化、系列化，又考虑美观效果和实用性而开发的新产品。该调频发射机系统具有技术先进、性能稳定、操作简单、维护方便，性价比高、故障率低等特点。自2015年6月安装启用，一直作为调频广播发射主机使用至今，7年来使用效果相当满意，为我台无线广播电视安全播出可谓是立下了汗马功劳。下面简要介绍该系统。

1. 调频发射机系统的主要特点

1.1 先进的技术及设计理念

①采用LDMOS（横向扩散金属氧化物半导体）技术，整机全固态化。②采用获得国家专利的分配、合成技术。③模块化设计理念。

1.2 并联冗余设计，降低停播率

①功率放大器采用并联冗余设计：由3个完全相同的2000W功率放大器组成，可互为备份，任意替换。②电源的备份冗余设计：4个开关电源模块并联均流供电，主控中央处理器实时监控电源工作状态。③激励器的备份冗余设计：主备激励器互为备份且自动切换。

1.3 智能化、网络化监控系统

①采用ARM处理器控制技术，具有强大的自诊断功能。②触摸屏设计，操作简单实用。③完善的数据检测技术、监控系统和功能完善的计算机控制软件。④CAN总线控制系统快速可靠，方便运用计算机管理和监控。

1.4 完善的保护措施，保障设备安全运行

①采用抗驻波比40：1的高性能大功率管功放管。②功率放大器设计有VSWR、温度、过激励等保护。③开关电源模块具有过压、过流、欠压、温度等保护。④整机设计VSWR、防雷、缺相等保护。

1.5 热插拔技术，方便维护与操作

①功放模块支持热插拔。②开关电源模块支持热插拔。

2. 调频发射机系统的组成、功能、原理介绍

GME1F53E型发射机系统主要由6大部分组成：激励器、RF系统（包括功率放大器、分配器、合成器、定向耦合器、滤波器等）、控制系统、风冷系统、电源和天馈系统。

2.1 激励器

激励器是调频发射机最重要的组成部分，激励器的性能好坏决定发射机整体指标的优劣，被喻为调频发射机的系统的心脏。主要功能是将输入的音频信号（单声道或者立体声）以及其他业务信号进行电路处理、合并、编码、限幅生成基带信号，再经过调频调制器调制到FM频段（87.5MHZ～108MHZ）载波上，最后由激励器功放放大RF输出，通过天馈系统完成电台信号发射。调频激励器依据信号处理方式的不同，分为模拟激励器和数字激励器。GME1F53E 5kW发射机配置为双模拟RVR PTX-LCD型激励器，互为备份，工作时不分绝对的主机或备机。当发射机上电开始工作，射频功率输出速度快的那台激励器为主机先工作，另一台自动被锁定为备用。只有当主机出现故障或者检测到指标失常时才由控制系统自动切换到备机工作。

2.2 控制系统

FM 5kW发射机控制系统是发射机运行的指挥控制中心，主控采用ARM9核心处理器，是基于CAN总线和RS485协议的分级式监控系统。负责对外联络和对内部其他子单元的数据采集与控制。结构上采用主板加核心小板的方式，方便系统维护。其功能包括：①发射机的逻辑控制：包括开、关机操作等。②设备故障保护与告警：比如VSWR、温度等。③运行状态指示。④主要工作参数测量指示：比如設备输出功率、电压、电流等。⑤设备工作参数设置。  ⑥与遥控设备（PC）通讯：接收遥控PC指令，上报设备工作状态、参数等。

2.3 RF系统

GME1F53E型发射机RF系统可以分为两部分：有源部分和无源部分。有源部分主要是功率放大器和放大器接口单元；无源部分包括功率分配器、合成器、输出滤波器、定向耦合器。在全固态发射机中，功率合成与分配技术得到了广泛的应用。由于单晶体管输出能力有限，因此大功率设备常采用多个放大器“并联”工作方式。在这些放大器前面需要使用功率分配器，而在放大器的输出端就需要使用功率合成器将所有功放的输出“相加”。5KW调频发射机末级共有3个2000W功放模块，使用了1个三功分器和1个三合成器。输出滤波器在设备中的作用是抑制高次谐波，消除设备中无用发射对其他设备的干扰。定向耦合器为设备提供RF取样信号，包括入射取样和反射取样，被用于设备的检测和保护等。

2.4 电源

发射机交流供电系统采用3相4线380V供电，包括配电单元、开关控制面板和设备地板上的避雷器。实现整机交流电源分配、控制、保护、报警和连锁功能。

发射机直流供电采用4个48V开关电源模块并联供电，输入AC380V，额定输出电流40A。每个模块具备温度、电压、电流等保护，可以热插拔。

2.5 风冷系统

发射机采用强迫风冷方式散热，需要冷却的部位包括激励器、功放模块、48V开关电源。激励器、开关电源直接内置风扇，功放模块冷却系统位于机柜中部，采用下面进风，上盖板出风方式。主风机采用离心风机，具有风量大、风压高、噪音小等优点。考虑到发射机的稳定性以及冗余度，5kW整机采用两台离心风机，互为备份。

2.6 天馈系统

5kW发射机天馈系统包括双工器、同轴开关、天线馈管和四层四面垂直极化双偶天线。双工器又称天线共用器，用于主备发射机共用天线之间的连接。同轴开关用于主备发射机之间的天线切换。使用时值班机务员必须牢记：启用备用发射机之前，首先需要通过同轴开关将天线切换到对应的发射机上才能加电开机。我台5kW调频发射机使用的天线为四层四面双偶垂直极化天线，具有结构简单，增益高，功率容量大，安装方便等特点。它既可作为定向又可作为全向发射天线使用，用户可根据实际需要灵活地组成不同的辐射场型使用。

3. 调频发射机系统的操作、维护及故障处理

GME1F53型发射机提供两种开关机方式，即“手动”和“自动”。“手动”方式主要用于发射机系统的调试和应急播出使用，通过设备总电源开关、前面板手动/自动开关、激励器开关进行发射机的开关操作。注意：“手动”方式只是发射机“自动”方式的一种备份措施，仅维修调试设备或监控系统出现故障时应急时使用，设备正常工作时不建议采用“手动”方式开关机。采用“自动”方式时，首先必须将前面板“手动/自动”开关置于“自动”位置，分为本地、遥控、定时三种自动开关机类型，用户可根据自己的实际情况灵活选用。

GME1F53型发射机使用时需要定期清除灰尘，以免风道灰尘积聚过多，受阻影响散热，造成功放温度过高报警。发射机房要常年保持室温在5～40度，环境温度过高过低，都将影响设备的安全运行，最好安装空调系统进行自动温度调节。为了保证发射机长期安全工作，需要定期检查测试天馈系统运行指标，尤其在雷雨大风天气之后，要保持天线系统驻波比VSWR≤1.10。

GME1F53型发射机相当智能，当控制系统监控到设备出现故障时，主控单元或故障单元自动会发出声、光报警信息，部分故障能在主控单元LCD上显示。连接PC监控系统的，监视画面会自动跳出故障告警提醒，还会自动提示是否执行关机、关闭故障单元或者降低功率输出等信息，等待值班机务员或者维修人员进一步选择确认，使用起来非常方便、直观、快捷。尤其进行设备维修维护时，通过PC监控系统可随时查询实时自动记录的各单元准确工作参数，根据提示能快速判断故障部位查找原因，可大大缩短设备维修维护时间，降低无线广播电视信号停播率。

参考文献：

[1]贾晓峰，吴吟明.关于调频激励器技术的探讨[J].通讯世界，2015（09）：21-22.

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作者简介：赵礼海，山东青岛莱西市人，发射传输部主任，研究方向：广播電视设备维修维护.