Авторы:
А.Е. Хоменко, начальник отдела радиопередающих устройств, ОАО «Мощная аппаратура радиовещания и телевидения»
И.О. Киселев, начальник сектора, ОАО «Мощная аппаратура радиовещания и телевидения»
И.Е. Щербаков, заместитель начальника лаборатории, ОАО «Мощная аппаратура радиовещания и телевидения»
С.А. Сидоров, начальник регулировочного участка, ОАО «Мощная аппаратура радиовещания и телевидения»
На ежегодных отраслевых выставках всегда можно увидеть новые иностранные разработки радиовещательных передатчиков мощностью 0,1−5 кВт. Их поставщики отмечают такие характеристики своего оборудования как повышенный до 70% КПД, оперативность интеграции передатчика в систему контроля и диагностики сети, восприятие как аналогового так и цифрового программного сигнала (digital compatible), соответствие всех качественных показателей европейскому стандарту по системе с пилот-тоном.К этим характеристикам можно также добавитьэлегантный внешний вид передатчиков и компактные габаритные размеры, достигнутые за счет многослойной печати в маломощных узлах, широкополосных печатных трансформаторов и экономичных схем сложения мощностей.
В России федеральная радиовещательная сеть ОВЧ-диапазона оснащена в основном передатчиками «Дождь» и «ИНЕЙ» предыдущего поколения, которые уже физически и морально устарели. Правда, сейчас реализуется программа обновления более 500 передатчиков мощностью 4 кВт. В условиях международных санкций и принятого на государственном уровне курса на импортозамещение российские предприятия возобновляют разработки и выпуск ОВЧ ЧМ передатчиков, не уступающих зарубежным [1].
Российский стандарт на ОВЧ передатчики- ГОСТ Р 51 741−2001- после утверждения приказа № 149
В качестве примера разработки, удовлетворяющей новым техническим требованиям, можно привести обновленные радиовещательные передатчики серии «ИНЕЙ-М» производства ОАО «МАРТ» (г.Санкт-Петербург), в которых был проведен целый ряд доработок узлов, позволяющих на более высоком уровне выполнять функции радиовещания и требования стандарта ГОСТ Р 51 741−2001 [2].
Передатчики «ИНЕЙ-М» предназначены для стереофонического и монофонического радиовещания в диапазонах частот 65,9−74,0 МГц или 87,5−108,0 МГц (в зависимости от исполнения) кратностью 10кГц с номинальными выходными ВЧ мощностями 100 Вт, 250 Вт, 500 Вт, 1000 Вт, 2000 Вт и 4000 Вт.
Установка усилителя состоит из предварительного усилителя, предназначенного для усиления сформированного ВЧ сигнала, и оконечного усилителя, предназначенного для усиления ВЧ сигнала до уровня, необходимого для получения номинальной мощности на выходе передатчика. Для запаса электрической прочности, эффективности, надежности и стабильной работы в широком диапазоне температур оконечный усилитель выполнен из двух ячеек (передатчик с выходной номинальной мощностью 1000 Вт) с использованием мощных широкополосных (до 500 МГц) транзисторов Ampleon (NXP)BLF578XR [6]. Оконечный усилитель имеет размер 300×168 мм, а каждая ячейка усилителя — 115×155 мм.
Работа в перенапряженном режиме, то есть когда коэффициент стоячей волны (КСВ) равен 2, может привести к значительному повышению токов на мощных транзисторах в ячейках оконечного усилителя до порога срабатывания защиты по превышению тока. Эта проблема решена с помощью автоматической регулировки усиления, которая удерживает стабильные значения токов путем плавного снижения мощности на выходе передатчика, одновременно сигнализируя оператору об этом.
Для поддержания номинальной мощности на выходе, усилитель охвачен обратной связью (ОС). В передатчиках номинальной мощностью до 1000 Вт сигнал ОС берется с выхода оконечного усилителя, а мощностью более 1000 Вт — с предусилителя.
Фильтр гармоник (ФГ) передатчика разрабатывался для обеспечения требуемой характеристики АЧХ. В соответствии с требованиями ГОСТ Р 51 741−2001 он должен обеспечивать хорошее подавление высших гармоник внеполосного излучения при одновременном допустимом ослаблении на частотах полос пропускания. Поэтому за основу при расчетах [7] был взят фильтр Чебышёва [8], а его параметры выбирались, исходя из требований ГОСТ Р 51 741−2001 (см. таблицу).
В рассматриваемых передатчиках благодаря переработанным схемам усилителей и использованию мощных ВЧ транзисторов удалось достичь достаточно высоких значений КПД. Например, для передатчиков номинальной выходной мощностью 1000 Вт и диапазона 87,5−108 МГц промышленный КПД составляет 57−60%. Развитие схемотехники позволило уменьшить размеры функциональных узлов передатчиков без потери качества их работы и тем самым сократитьобщие габариты изделия. Например, габаритные размеры передатчика нового поколения «ИНЕЙ-М» с номинальной выходной мощностью 1000 Вт составляют 483×600×135 мм, вес — 30 кг. Управление и мониторинг передатчиков осуществляются как в местном режиме — кнопками на лицевой панели, так и в дистанционном по сети Ethernet через Web-интерфейс или используя протокол SNMP. Кроме того, для глубокой диагностики усилителя мощности возможно подключение к передатчику персонального компьютера.
ЛИТЕРАТУРА
- Концепция развития телерадиовещания в России на период 2006 — 2015 годов. Министерство культуры и массовых коммуникаций Российской Федерации. Департамент массовых коммуникаций.
- ГОСТ Р 51 741−2001 «Передатчики радиовещательные стационарные диапазона ОВЧ. Основные параметры, технические требования и методы измерения».
- Приказ № 149
от 17.12.2007 г. «Правила применения систем радиовещания. Часть II. Правила применения эфирных радиовещательных передатчиков, работающих в диапазонах частот 65,9−74,0 МГц; 87,5−108 МГц». - Rec. ITU-RSM.1268. Method of measuring the maximum frequency deviation of FM broadcast Emissions at monitoring Station.
- Рек. МСЭ -Р BS.412−7. Стандарты планирования для ЧМ звукового радиовещания в диапазоне ОВЧ.
- AN10858. 174 MHz to 230 MHz DVB-T power amplifier with the BLF578. Rev. 02 — 26 March 2010.
- Справочник по расчету фильтров. Г. Ханзел. Перевод с английского В.А. Старостина. Под редакцией А.Е. Знаменского. Москва. «Советское радио», 1974 год.
- http://www.dsplib.ru/ — Теория и практика цифровой обработки сигналов. Расчет аналогового нормированного ФНЧ Чебышева первого рода.