天线闭锁信号断电保持系统的设计与应用

　　【摘要】本文通过分析天线控制柜闭锁信号丢失的原因，然后从天线控制柜选取关键电压值作为取样点，在外部加装交流接触器，作为闭锁信号断电的自动保护装置，从而使天线自动控制系统能正常提供天线闭锁信号，保证安全播音。

一.前言

　　短波广播发射系统中，根据播音任务，一台短波发射机会涉及多次的天线倒换，从而完成发射机对不同方向不同频率的播音任务。而天线倒换的工作会通过天线控制柜对天线交换开关矩阵的直通或偏转的状态倒换而完成。为了保证天线交换开关矩阵动作时发射机处于射频封锁状态，天线交换开关矩阵控制柜会在动作时封锁输出至发射机的天线到位信号，即闭锁信号。可以看到，闭锁信号是发射机能否加高压播音的重要逻辑条件之一。但是当天线控制柜电源存在问题时，就有很大可能导致闭锁信号丢失，引起停播事故，因此对于天线控制柜故障断电时闭锁信号的保持就显得尤为重要。

　　为了更加了解当前使用的天线控制柜中，由于电源系统故障导致闭锁信号丢失的故障点，我们结合天线控制柜供电图1进行理论分析，同时结合实际操作实验，发现了以下四点问题：

　　1.当天线控制柜内UPS输入电源故障时，天线控制柜照明故障，其他设备由于是由UPS供电的暂时不会出现异常，但是当UPS电量耗尽后，天线控制柜内所有设备彻底断电，天线闭锁信号丢失，发射机无法播音。

　　2.天线控制柜内UPS故障，天线控制柜内除照明正常外，其他设备全部断电，天线闭锁信号丢失，发射机无法播音。

　　3.天线控制柜内发射机板卡供电故障时(供电通路中断路器跳断、AC/DC开关电源故障)，天线闭锁信号丢失，发射机无法播音。

　　4.天线控制柜UPS电源输入、输出及发射机板卡电源无监测。

图1 天线控制柜供电

　　对图1述问题进行归纳可得，天线控制柜UPS输入供电故障时，短时间不会出现闭锁信号丢失而引起的停播事故；天线控制柜UPS输出故障或其他导致发射机板卡供电故障的情况出现时，会立刻导致天线控制柜内发射机板卡无24V闭锁信号输出至发射机。

三.系统需求及实施方案的确定

　　对于目前存在的问题，结合实际情况，确定为UPS输入电源增加监测设备，当UPS输入电源异常时，及时发出声光报警信号；为天线闭锁信号增加断电自保装置，当UPS输出异常或发射机板卡电源异常而天线交换开关正常时，送出闭锁信号，保证发射机正常播音，同时送出声光报警信号。

　　在基本确定了系统需求后，就需要确定实现系统需求的实施方案。第一种方案，联系了天线控制柜制造方，经过沟通后得出的改造方案为：改动天线控制柜内部分板卡，即重新设计、印制、安装新线路板，原有电路板下机，需要上万元的费用，同时原有备件也需要淘汰更新为新电路板；第二种方案，沿用使用中的天线控制柜，同时利用外部电路中的预留线路，从天线控制柜选取关键电压值作为取样点，在外部加装闭锁信号断电自动保护装置。这样只需要重新布少量取样电缆配合外部装置就可实现系统功能，不需要改动天线控制柜，同时成本也较低。经过两种方案的对比论证及综合考虑，我们决定使用第二种方案以达到系统需求。

四.系统设计

　　根据图1对天线控制柜UPS供电部分及发射机板供电部分进行分析。

　　1.对于天线控制柜内的UPS，其输入电源由发射机房低压配电盘提供，从图1中可以看到，当低压配电盘电源故障或断路器Q0、Q11跳断时，UPS输入失电，UPS转换至逆变状态为天线控制柜内设备供电。综合考虑后将UPS输入电源检测点选定为断路器Q11输出端2、4端，在2、4端分别接交流接触器线包的A1、A2端，线包电压为交流220V。交流接触器的常闭接点串接一声光报警器后与加装的闭锁信号断电自动保护装置中的24V直流电源构成回路。这样就可以当UPS输入电源异常时，交流接触器线包失电，其常闭接点闭合为声光报警器接通24V电源，发出报警信号，原理图如图2。

　　2.因为UPS输出异常，或天线控制柜内发射机板供电通路出现故障时，天线闭锁信号会丢失，结合图1进行分析实验后得出，当UPS输出、VCC电源、VCCOUT电源、Q12、Q21、Q22、Q301故障时，即发射机板VCC端和VCCOUT端任意一个或同时无输入24V电压时，闭锁信号丢失，因此在Q301的2、4端分别取两个24V，做“与”逻辑判断。当故障时，继电器“与”逻辑电路动作，对应常闭触点闭合，发出故障告警信号，同时天线闭锁信号自保，原理图如图3。

　　虚框内为原有闭锁信号原理图，天线控制柜内的发射机板送出24V闭锁信号使BS继电器动作，其常开接点闭合，为发射机提供闭锁信号，而当VCC、VCCOUT电源异常时将无24V闭锁信号输出。而虚框外的电路就是“与”逻辑电路，可以看到VCC的24V电压与VCCOUT的24V电压为电路的两个输入信号，继电器K3线包的得失电为“与”逻辑电路的输出结果。当VCC异常VCCOUT正常时，K2线包失电，其常开接点断开，虽然VCCOUT电源正常但是K3线包由于同路中的K2接点断开而失电，K3常闭接点1、9端接通，报警蜂鸣器动作，同时K3常闭接点的2、10端接通，继续为发射机提供闭锁信号；当VCC正常VCCOUT异常时，K3线包失电，后续电路同样会报警并送出闭锁信号；当VCC和VCCOUT均异常时，同样会产生报警并送出闭锁信号；只有当VCC和VCCOUT均正常时，继电器K2线包动作，其常开接点闭合，使K3线包回路正常，K3线包得电，其常闭接点1、9端断开，切断报警蜂鸣器供电，同时K3常闭接点的2、10端断开，由天线控制柜内发射机板为反射机提供闭锁信号。我们规定VCC或VCCOUT正常为1异常为0，自保系统未启动为1，启动为0，所以上述情况归纳如表1。

　　可以看到使用图3中的简单电路很好的实现了对发射机板因电源故障而引起闭锁信号丢失的问题。

五.系统安装应用

　　在系统电路中接触器、继电器线包均需要长时间通电，考虑到系统稳定性和可靠性，在设备原件选型时，使用了已经在发射机系统中使用的同品牌、同型号的设备原件，同时制定了定期检修维护的工作计划，最大程度的保证了系统可靠稳定的运行。

　　整个天线闭锁信号断电自保系统中的信号基本都为24V直流信号，在布线和接线过程中都要注意与其他强电的隔离，避免其他交流信号因感应串入信号线中，引起系统误动作。

　　在系统模拟实验时，当发射机板断电启动自保系统时某些发射机机型会短暂因闭锁信号丢失而掉高压重加，而有的机型则不会掉高压。结合图3可以看到虚框内为发射机构成闭锁回路的电路是由原有的闭锁继电器的常开接点和自保系统的继电器常闭接点2、10端组成的，当系统动作时可能会出现常开接点先断开，常闭接点后闭合的情况，这样回路就会产生一个即为短暂的断开时间，而之所以不同机型最后结果不一样应该是由于发射机内部电路中含有的滤波储能电路不同所导致的，因此对于短暂掉高压的机型可以将原有的闭锁继电器换为断电延时继电器，从而避免这<1秒的断开时间。

六.小结

　　天线闭锁信号断电自保系统在安装应用后，很好的解决了因天线控制柜内电源故障而引起的闭锁信号丢失的问题，最大限度的保证了安全播音工作，同时制作安装成本较为低廉，安装维护技术水平要求不高，方便一般水平维护人员操作。很适合使用同类型天线控制柜的台站进行改造安装。