500kW发射机PSM控制系统故障分析
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作者: 张彦文
【摘 要】本文主要从日常维护中出现的发射机PSM音周输入及信号处理控制板YCP24烧芯片CS5351KS故障入手，针对TSW2500型500KW短波发射机PSM系统YCP24功能结构开始，接着深度分析其内部数模转换CS5351KS芯片在YCP24控制及音频信号处理中的作用和工作方式，然后对其在PSM控制系统工作中功能做简要分析，最后针对CS5351KS芯片无法正常工作造成的发射机无调幅度及PSM控制系统异常故障及预防措施做了简要的描述和分析。
【关键词】发射机；YCP24；CS5351KS；控制；音周；自检
0 引言
PSM控制系统以音频信号作为参考与载波功率为基准，产生一个直流加音频的信号，该信号决定瞬间需要合上的功率模块数。PSM控制系统完全是基于信号处理器的数字信号处理，PSM控制系统包括10片DSP浮点处理器，1个微控制器，PLD，16位∑/△型模数转换器，18位立体声数模转换器等。整个音频信号的处理过程为全数字化。控制系统的计算能力相当于80MHZ的AT计算机，控制系统的所有输入输出信号均通过光电耦合器进行电气隔离并对地悬浮。这里主要介绍短波发射机系统中YCP24功能结构，然后从CS5351KS芯片具体结构和功能分析PSM控制部分的工作方式和原理及其无调幅度及PSM控制系统异常故障及预防措施做了简要的描述和分析。
1 YCP24主要功能和CS5351KS特性介绍
1.1 YCP24主要功能和特性
YCP24主要功能是：提供模拟、数字音频前端；调节模拟音频信号的电平值；过滤音频信号；音频信号调制；为PSM控制在初期提供一个正弦波振荡发生器；谐波均衡；以一个特定的冗余异步微处理机计算（乘）已处理的音频。模拟信号前端和A/D转换器被隔离与控制系统的其它部分。模拟信号前端被用相同的特性为它们分别设计二个独立的信道。输入的电压范围是可调节的通过设定跳线JP1―JP4和JP5―JP8，分别对信道1和信道2进行调节。数字信号前端为数据提供了以时间分割的多段工作区间，使用3针连接器的数字音频数据传输/接收格式，通常在一条双绞线电缆线上有两个独立工作的信道。数传输入特性：输入采样率32到96千赫兹；阻抗：110欧姆（平衡）；分辨率：16到24位。数字信号处理可得的滤波器特性；贝塞尔低通滤波器；10kHz低通滤波器；4.5kHz带通滤波器；没有滤波器被应用到被输入的音频信号中，音频信号无限制。有三种不同的调制：双边带调制DSB，差分脉冲编码调制DCC（峰值整流），单边带调制SSB。
1.2 CS5351KS结构
模拟信号前端和A/D转换器被隔离与控制系统的其它部分；其中108分贝，192千赫，多比特音频A/D转换器CS5351KS是一个完整的模/数转换器，用于数字音频系统。它具有采样及模/数转换和抗混叠滤波，以串行形式在比特值采样率高达每通道192千赫。该CS5351KS采用的是5阶多位Δ-Σ调制后的数字滤波和抽取，从而无需外置抗混叠滤波器；该CS5351KS是理想的音频系统具有高保真和低噪音特性，CS5351KS工作环境温度范围-10℃至70℃，24引脚SOIC。A/D转换器CS5351KS结构见图1：
1.3 CS5351KS工作模式及技术特性
输出采样率可以从频率2kHz到192kHz范围内调整，其有3种模式：单速模式，双速模式和四速模式；支持两种主机模式，其中左/右和串行时钟是同步操作，这需要外部产生的左/右和串行时钟；可靠的上电顺序可以通过保持设备处于稳定的可复位状态。通过复位来决定是否启用模拟或数字电源，对于低于指定的最低工作电压时防止电源故障造成的有关问题；内部基准电压必须是稳定的装置，以产生有效的数据。在输入电路中运算放大器驱动CS5351KS可能产生一个小的直流偏移转换在A/D转换器。如果在HPF引脚被拉高正常操作期间。这一特性使得它能够进行系统的DC偏移校准。在OVFL引脚是LRCK转变后更新2个SCLK周期。接地和电源去耦与任何高分辨率转换器。VD可从系统逻辑电源上运行或者可以由通过电阻器的模拟电源供电。所有的信号应远离FILT+和VQ引脚，以避免不必要的耦合进入调制器。该FILT+和VQ的去耦电容。
为了尽量减少数字噪声，连接ADC数字输出只能使用CMOS输入。多设备同步在多个ADC所需的系统，以实现同步采样，保证了失真分量低于噪声电平，并且不影响测量。总谐波失真+噪声的信号均方根值是所有其它频谱分量在指定的有效值之和的比率带宽（通常为10赫兹至20千赫兹），包括失真分量。
2 PSM系统单元的运行模式和工作方式
发射机的运行模式和载波功率大小的选择是由YCP24板来完成的。载波功率的改变规律是由AF-ENABLE和顺序RAMP控制控制，来自A/D转换器的数字音频信号首先被送到运行模式单元进行处理，然后与载波电压幅值相乘，载波电压控制负责对这一放大系数的监测。PSM系统控制与发射机控制系统之间的接口都设有电气隔离，接口由9根单线和一个RS422接口组成。PSM控制与发射机控制的通讯信号，这里只提及YCP24参与工作的信号工作模式：双向接口中的调制模式；音频滤波器；音频允许；音频电平；PSM系统正常与否；PSM允许音频；音频滤波器；PSM允许；PSM控制允许。PSM控制系统内的系统单元、A/D转换器、接口和缓冲器共同完成PSM控制系统的测试功能。
3 CS5351KS无法正常工作原因分析
通过上面的描述，对PSM系统中的YCP24板卡结构和工作方式以及CS5351KS的结构和技术特性有了一定的了解。引起芯片损坏有以下3方面的原因，电源干扰，音周，电磁干扰。首先通过技术改造加装了先进的100KVA的大功率不间断UPS电源，排出了由于电源引起的CS5351KS的损坏；信号前端和A/D转换器被隔离与控制系统的其它部分，同时加装了数字滤波小盒，排出了音周本身引起的CS5351KS的损坏；由于机房内部电磁环境复杂多变，做好屏蔽就显得尤为重要；模拟地、参考地、数字地、射频地和PSM控制系统自身的屏蔽尤为重要，经过一系列的改造系统现已可靠运行。
4 CS5351KS无法正常工作对发射机的影响
PSM系统提供的A/D转换器单元包括多种功能配置，其功能和特性是由PSM控制系统决定，各种功能配置是以音频矢量的形式送到A/D转换器来进行的。发射机告警PSM系统与ECOS2通信故障表现有PSM控制系统自检不过；YCP24自身保护故障；YCP24故障提示灯显示为告警红灯指示等故障信息，不允许发射机加高压等系统损坏类故障，直接影响着发射机PSM部分的正常运行，因此得知它们是参与500KW发射机PSM工作和运算不可或缺的系统组成部分。
5 结束语
本文针对发射机PSM系统YCP24功能结构开始，接着深度分析其内部数模转换CS5351KS芯片在YCP24控制及音频信号处理中的作用和工作方式，然后对其在PSM控制系统工作中功能做简要分析，最后针对CS5351KS芯片无法正常工作造成的发射机无调幅度及PSM控制系统异常故障及预防措施做了简要的描述和分析。能够更加清晰的了解发射机PSM部分的工作方式和可靠性都有了更加清晰的认识，明确了PSM系统单元在发射机工作系统中所承担的重要作用，同时对YCP24在PSM工作的重要作用有了一定的了解，对于YCP24烧芯片CS5351KS故障有了一定的判断和解决办法，有效的提高了PSM部分的可靠运行。
[责任编辑：王楠]
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