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摘 要：150 kW短波发射机依靠电感和电容实现调谐，其中8路盘型线圈作为调谐允许误差较小的粗调电感，其实际位置对调谐结果影响较大，而由于各种原因，现有的计数显示并不能很好地反映实际位置。这会使安全播出工作留下严重隐患，因此在发射机维护过程中需要不断思考和改善对电感的精准定位，提升倒频效率以及设备和播出的安全性。文章结合工作实际，比较了多种方法，确定了利用漫反射光纤进行精准定位的可行性和可靠性。
关键词：短波发射机;光纤;电感;精准定位
中图分类号：TN931 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）05-0070-03
Exploration on Accurate Positioning of Disk Inductor in Shortwave Transmitter
RUAN Xiang
（State Administration of Radio and Television 831 Radio Station，Jinhua 321100，China）
Abstract：150 kW shortwave transmitter relies on inductor and capacitance to achieve tuning，in which 8-way disk coil is used as coarse tuning inductor with small tuning error，and its actual position plays an important role in tuning results. However，due to various reasons，the existing counting display can not reflect the actual position well. This will leave serious hidden dangers in the safe broadcasting work，so in the process of transmitter maintenance，we need to constantly think about and improve the accurate positioning of the inductor，improve the efficiency of frequency inversion and the safety of equipment and broadcasting. This paper combines with the actual work，the feasibility and reliability of using diffuse reflection fiber for accurate positioning are determined by comparing various methods.
Keywords：shortwave transmitter;optical fiber;inductor;accurate positioning
0 引 言
電感在电路中主要起到滤波、振荡、延迟等作用。在发射机电路中，用到电感的地方很多，并且所使用的电感也是多种多样的，小到几毫米，大到长达数米（TBH522型150 kW发射机中的2路腔体电感长达4米），所起到的作用各有不同。
作为在高周重要调谐器件之一的盘型电感，使用接点在其线圈上滑动使线圈电感发生变化，经过理论计算和长期的实践，发现作为“粗调”使用的盘型电感，其位置对应的频率几乎是固定不变的。但是由于调节电感是一个机械的过程，步进电机结合码盘也常存在着“丢步”现象，加上机械传动结构本身带来的误差，以及高频环境对电磁计步的干扰，使得盘型电感的位置有时和显示的计步位置并不一样。但是由于盘型电感安装位置的高频干扰和强电影响，目前国内并没有对此类电感进行精确定位的方法。本文通过实际测试和理论分析，对盘型线圈精准定位的方法进行了分析和比较，希望能抛砖引玉，和大家共同探究发射机维护的方法和经验。
1 背景和重要性
在各类短波发射机工作中，电容和电感都是发射机进行倒频调谐时的重要元器件，以TBH522型150 kW发射机为例，倒频调谐分为粗调和细调，一般粗调时调整电容和电感到达预置位置，细调则可视作频率跟踪自动调谐，继续调整电容到位[1]。
电感若是到达不了预置位置或者到达的实际位置与预置位置相差甚远，则会造成粗调不能完成，发射机不能进入细调，倒频调谐不能完成和播出;或者由于各种原因，显示的位置数据已到预置位置，如图1所示，而实际位置却并未到达预置位置时，则会造成调谐回路失谐，发射机的各表值严重偏离正常数值，影响安全播出，威胁发射机设备安全[2]。
在TBH522型150 kW发射机中，粗调时，可调谐电感主要有2路腔体和8路的盘型线圈，其中8路盘型线圈，如图2所示，其允许的实际位置和预置位置的偏差相对较小，最大放量为2厘米左右，若实际位置相差太大，会导致回路失谐，若此时在射频电路中加上高压，则可能导致射频回路中电流和电压过大从而击穿元器件，影响播出安全和设备安全。
实际工作中，导致盘型电感接点位置不准的原因很多，但如果我们能知道盘型电感的实际位置，就可以确保粗调时盘型电感位置的准确，甚至能在调谐时再反馈给调谐系统，督使它准确快速地达到调谐点，确保“粗调”的稳定，保证播出安全。同时也能在大数据中统计频率对应数据，为今后机器开新频率作数据支撑。
2 盘型电感的运行机制和环境 要对盘型电感作精准定位，需要了解它的运行机制和环境。150 kW发射机中的盘型电感通常被称为8路，作为高前级调谐电感，在粗调时用。调谐通过步进电机驱动的传动装置，如图3，输出机械转动力矩带动盘型电感上的接点转动，改变盘型电感电气参量[3]。
传动装置装有一个与盘型电感机械联动的光电码盘，通过光电码盘的计数脉冲实现定位，其计数值与被调元件的电气参量值完全对应。自动调谐装置具有驱动电机执行机构使被调元件的实际位置跟踪预置位置的功能。调谐时，由“预置位置”锁存器給出需要的位置，让“实际位置”计数器自动跟踪锁存器的位置进行调谐。图4为盘型电感的控制示意图[4]。
自动调谐系统在运行时，由于传动机构机械部分限位为行程开关限位，长期运行中由于行程开关误差可导致电感限位不准确。另外，步进电机偶尔会发生丢转现象，也就是丢数，丢数现象累积到一定程度会影响播出安全。电机发热也会影响电机的动态效应，速度一旦提高，容易出现失步故障，温度过高则会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降失步。而且，传动机构松动、销钉不紧等也都可能造成盘型电感接点位置的变化[5]。
所以我们需要有另外的系统对盘型电感进行督控，从而确保盘型电感的稳定和可靠。而由于150 kW发射机中的盘型电感的所在环境是在高频环境，且在发射机工作时，有大电流和高电压在盘型电感上，同时也产生大量的热。这对盘型电感的定位系统就提出了比较苛刻的要求。以至于到目前为止，国内的发射台站还没有可靠的对其进行精准定位和控制的系统。
3 方案的选择和确定
考虑到盘型电感具有强电流和高电压，而且又有强电磁和高频干扰，首先确定的方案是非接触式定位法，而不能利用霍尔传感器，容易被高频干扰。
在非接触法中，通常有视频法和激光法，视频法利用传输视频的方式，把触点的实时视频发送给上位机，然后由上位机软件对上传的视频进行分析，再由上位机算法计算，这需要在盘型电感上粘上或者绘上类似斑马线的条纹，用来计数。同时视频法对环境的光线有一定的要求，需要提高整体环境亮度和降低光污染。激光法则是利用不同物质材料和颜色的反射率不同，在图5所示的盘型电感线圈上等距离的均匀铺上反射材料，或者也粘上类似斑马线的条纹，利用反射率的不同，下位机使用脉冲计数，然后发送到上位机软件，进行精准定位[6]。
考虑到盘型电感所在位置，使用视频法的话容易受高频干扰，导致视频从清晰度和及时性方面都无法保证很好地达到效果，甚至出现掉帧的情况，那就和步进电机的失步一样，无法保证它们中的哪一个是精确的。所以不能使用视频法进行精准定位。
至于激光法，笔者之前用激光法来测量发射机风机转速，如图6所示，测得数据真实可靠，效果良好。但是对于盘型电感来说，它的高频干扰更重，而且电感上带有强电流和高电压，若用之前测试风机转速的方法，则会因感应而造成数据波动，甚至烧毁传感器。
因此，视频法和激光法都不能直接应用于盘型电感的精准定位。但利用光纤的抗干扰性，以及光纤在很大程度上是绝缘的，不会对发射机本身现有的电磁环境产生影响，我们可以实现对盘型电感的精确定位。当然，这里我们所使用的光纤为3头的漫反射光纤，如图7所示，这种光纤，有一边是双端，一边是单端。
在发射机高周以外的地方（避开干扰区）在光纤的双端中的一头加上光源，用单端作为检测端固定在盘型电感的接点，跟着接点转动，在盘型电感的每一圈的检测线上都贴上斑马线状色带，利用反射原理[7]，在光纤双端的另一头，接上光接收器，如图8所示，再连上光电转换模块，根据不同颜色和材料对光的反射率不同[8]，将斑马线条纹转换成脉冲信号，最终计算出实际位置[9]。
4 结 论
光纤良好的抗干扰能力，可以在发射机很多场合用到，比如电子管测温等。在盘型电感精确定位中，光纤不仅抗高频干扰，而且由于工作时电感表面会带有强电流和高电压，所以传感器元件不能直接安装在机体里面，正好电感所处环境的光污染很少，利用漫反射光纤的传导将盘型电感的实际位置“导出”到接收端。
由于取样过程很好地避开了干扰，能保证下位机脉冲计算时的准确，只要设置合适的斑马条纹宽度，比如每格0.2～0.5 cm，就能精确地计算出每个频率盘型电感的实际位置，又充分保证其位置在允许的范围之内（2～3 cm）。而由于8路属于“粗调”，在频段内需要被记录的点并不多，实时对电感位置的精确监测也可以显示8路运行的趋势，降低事故的发生率。
盘型电感的精准定位如果后续加上自动纠错，结合预置位置和实际位置的对照，就可以在倒频或者开新频率时，将电感实际位置自动调谐到预置位置，避免因盘型电感不到位引起的失谐。另外也可以避免因步进电机失步、传动机构不紧等原因造成显示位置不准，以及因机械原因需要经常对电感进行“清零”复位。另外电感在各类发射机中大同小异，此方法也可用于其他高频干扰较大的环境中进行精准定位（比如瑞士500kW短波发射机的4路电感）等。
参考文献：
[1] 黄晓兵.TBH-522型150 kW短波发射机维护手册 [M].北京：中国书籍出版社，2011.
[2] 刘可真，王健，任查学.发射机维护与管理（三）短波发射机的技术维护（下） [J].广播与电视技术，2001（9）：148-154.
[3] 王春生，侯丽亚，李兴华.广播发送技术 [M].合肥：合肥工业大学出版社，2006：92-105.
[4] 臧春华.电子线路设计与应用 [M].北京：高等教育出版社，2005.
[5] 杨菁.基于FPGA的步进电机发射机控制系统设计 [J].数字技术与应用，2014（6）：7-8.
[6] 阎石.数字电子技术基础：第五版 [M].北京：高等教育出版社，2006.
[7] DJAFAR K. MYNBAEV LOWELL L. SCHEINER.光纤通信技术 [M].徐公权，段鲲，廖光裕，等译.北京：机械工业出版社，2002.
[8] KEISER G.光纤通信：第3版 [M].李玉权，崔敏，浦涛，等译.北京：电子工业出版社，2002.
[9] 赵红赟，张友鹏，郑伟.基于CPLD和单片机的脉冲计数器设计与实现 [J].北京电子科技学院学报，2009，17（2）：82-88.
作者简介：阮翔（1982—），男，汉族，浙江金华人，工程师，本科，研究方向：短波发射机运行维护。
关键词：短波发射机;光纤;电感;精准定位
中图分类号：TN931 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）05-0070-03
Exploration on Accurate Positioning of Disk Inductor in Shortwave Transmitter
RUAN Xiang
（State Administration of Radio and Television 831 Radio Station，Jinhua 321100，China）
Abstract：150 kW shortwave transmitter relies on inductor and capacitance to achieve tuning，in which 8-way disk coil is used as coarse tuning inductor with small tuning error，and its actual position plays an important role in tuning results. However，due to various reasons，the existing counting display can not reflect the actual position well. This will leave serious hidden dangers in the safe broadcasting work，so in the process of transmitter maintenance，we need to constantly think about and improve the accurate positioning of the inductor，improve the efficiency of frequency inversion and the safety of equipment and broadcasting. This paper combines with the actual work，the feasibility and reliability of using diffuse reflection fiber for accurate positioning are determined by comparing various methods.
Keywords：shortwave transmitter;optical fiber;inductor;accurate positioning
0 引 言
電感在电路中主要起到滤波、振荡、延迟等作用。在发射机电路中，用到电感的地方很多，并且所使用的电感也是多种多样的，小到几毫米，大到长达数米（TBH522型150 kW发射机中的2路腔体电感长达4米），所起到的作用各有不同。
作为在高周重要调谐器件之一的盘型电感，使用接点在其线圈上滑动使线圈电感发生变化，经过理论计算和长期的实践，发现作为“粗调”使用的盘型电感，其位置对应的频率几乎是固定不变的。但是由于调节电感是一个机械的过程，步进电机结合码盘也常存在着“丢步”现象，加上机械传动结构本身带来的误差，以及高频环境对电磁计步的干扰，使得盘型电感的位置有时和显示的计步位置并不一样。但是由于盘型电感安装位置的高频干扰和强电影响，目前国内并没有对此类电感进行精确定位的方法。本文通过实际测试和理论分析，对盘型线圈精准定位的方法进行了分析和比较，希望能抛砖引玉，和大家共同探究发射机维护的方法和经验。
1 背景和重要性
在各类短波发射机工作中，电容和电感都是发射机进行倒频调谐时的重要元器件，以TBH522型150 kW发射机为例，倒频调谐分为粗调和细调，一般粗调时调整电容和电感到达预置位置，细调则可视作频率跟踪自动调谐，继续调整电容到位[1]。
电感若是到达不了预置位置或者到达的实际位置与预置位置相差甚远，则会造成粗调不能完成，发射机不能进入细调，倒频调谐不能完成和播出;或者由于各种原因，显示的位置数据已到预置位置，如图1所示，而实际位置却并未到达预置位置时，则会造成调谐回路失谐，发射机的各表值严重偏离正常数值，影响安全播出，威胁发射机设备安全[2]。
在TBH522型150 kW发射机中，粗调时，可调谐电感主要有2路腔体和8路的盘型线圈，其中8路盘型线圈，如图2所示，其允许的实际位置和预置位置的偏差相对较小，最大放量为2厘米左右，若实际位置相差太大，会导致回路失谐，若此时在射频电路中加上高压，则可能导致射频回路中电流和电压过大从而击穿元器件，影响播出安全和设备安全。
实际工作中，导致盘型电感接点位置不准的原因很多，但如果我们能知道盘型电感的实际位置，就可以确保粗调时盘型电感位置的准确，甚至能在调谐时再反馈给调谐系统，督使它准确快速地达到调谐点，确保“粗调”的稳定，保证播出安全。同时也能在大数据中统计频率对应数据，为今后机器开新频率作数据支撑。
2 盘型电感的运行机制和环境 要对盘型电感作精准定位，需要了解它的运行机制和环境。150 kW发射机中的盘型电感通常被称为8路，作为高前级调谐电感，在粗调时用。调谐通过步进电机驱动的传动装置，如图3，输出机械转动力矩带动盘型电感上的接点转动，改变盘型电感电气参量[3]。
传动装置装有一个与盘型电感机械联动的光电码盘，通过光电码盘的计数脉冲实现定位，其计数值与被调元件的电气参量值完全对应。自动调谐装置具有驱动电机执行机构使被调元件的实际位置跟踪预置位置的功能。调谐时，由“预置位置”锁存器給出需要的位置，让“实际位置”计数器自动跟踪锁存器的位置进行调谐。图4为盘型电感的控制示意图[4]。
自动调谐系统在运行时，由于传动机构机械部分限位为行程开关限位，长期运行中由于行程开关误差可导致电感限位不准确。另外，步进电机偶尔会发生丢转现象，也就是丢数，丢数现象累积到一定程度会影响播出安全。电机发热也会影响电机的动态效应，速度一旦提高，容易出现失步故障，温度过高则会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降失步。而且，传动机构松动、销钉不紧等也都可能造成盘型电感接点位置的变化[5]。
所以我们需要有另外的系统对盘型电感进行督控，从而确保盘型电感的稳定和可靠。而由于150 kW发射机中的盘型电感的所在环境是在高频环境，且在发射机工作时，有大电流和高电压在盘型电感上，同时也产生大量的热。这对盘型电感的定位系统就提出了比较苛刻的要求。以至于到目前为止，国内的发射台站还没有可靠的对其进行精准定位和控制的系统。
3 方案的选择和确定
考虑到盘型电感具有强电流和高电压，而且又有强电磁和高频干扰，首先确定的方案是非接触式定位法，而不能利用霍尔传感器，容易被高频干扰。
在非接触法中，通常有视频法和激光法，视频法利用传输视频的方式，把触点的实时视频发送给上位机，然后由上位机软件对上传的视频进行分析，再由上位机算法计算，这需要在盘型电感上粘上或者绘上类似斑马线的条纹，用来计数。同时视频法对环境的光线有一定的要求，需要提高整体环境亮度和降低光污染。激光法则是利用不同物质材料和颜色的反射率不同，在图5所示的盘型电感线圈上等距离的均匀铺上反射材料，或者也粘上类似斑马线的条纹，利用反射率的不同，下位机使用脉冲计数，然后发送到上位机软件，进行精准定位[6]。
考虑到盘型电感所在位置，使用视频法的话容易受高频干扰，导致视频从清晰度和及时性方面都无法保证很好地达到效果，甚至出现掉帧的情况，那就和步进电机的失步一样，无法保证它们中的哪一个是精确的。所以不能使用视频法进行精准定位。
至于激光法，笔者之前用激光法来测量发射机风机转速，如图6所示，测得数据真实可靠，效果良好。但是对于盘型电感来说，它的高频干扰更重，而且电感上带有强电流和高电压，若用之前测试风机转速的方法，则会因感应而造成数据波动，甚至烧毁传感器。
因此，视频法和激光法都不能直接应用于盘型电感的精准定位。但利用光纤的抗干扰性，以及光纤在很大程度上是绝缘的，不会对发射机本身现有的电磁环境产生影响，我们可以实现对盘型电感的精确定位。当然，这里我们所使用的光纤为3头的漫反射光纤，如图7所示，这种光纤，有一边是双端，一边是单端。
在发射机高周以外的地方（避开干扰区）在光纤的双端中的一头加上光源，用单端作为检测端固定在盘型电感的接点，跟着接点转动，在盘型电感的每一圈的检测线上都贴上斑马线状色带，利用反射原理[7]，在光纤双端的另一头，接上光接收器，如图8所示，再连上光电转换模块，根据不同颜色和材料对光的反射率不同[8]，将斑马线条纹转换成脉冲信号，最终计算出实际位置[9]。
4 结 论
光纤良好的抗干扰能力，可以在发射机很多场合用到，比如电子管测温等。在盘型电感精确定位中，光纤不仅抗高频干扰，而且由于工作时电感表面会带有强电流和高电压，所以传感器元件不能直接安装在机体里面，正好电感所处环境的光污染很少，利用漫反射光纤的传导将盘型电感的实际位置“导出”到接收端。
由于取样过程很好地避开了干扰，能保证下位机脉冲计算时的准确，只要设置合适的斑马条纹宽度，比如每格0.2～0.5 cm，就能精确地计算出每个频率盘型电感的实际位置，又充分保证其位置在允许的范围之内（2～3 cm）。而由于8路属于“粗调”，在频段内需要被记录的点并不多，实时对电感位置的精确监测也可以显示8路运行的趋势，降低事故的发生率。
盘型电感的精准定位如果后续加上自动纠错，结合预置位置和实际位置的对照，就可以在倒频或者开新频率时，将电感实际位置自动调谐到预置位置，避免因盘型电感不到位引起的失谐。另外也可以避免因步进电机失步、传动机构不紧等原因造成显示位置不准，以及因机械原因需要经常对电感进行“清零”复位。另外电感在各类发射机中大同小异，此方法也可用于其他高频干扰较大的环境中进行精准定位（比如瑞士500kW短波发射机的4路电感）等。
参考文献：
[1] 黄晓兵.TBH-522型150 kW短波发射机维护手册 [M].北京：中国书籍出版社，2011.
[2] 刘可真，王健，任查学.发射机维护与管理（三）短波发射机的技术维护（下） [J].广播与电视技术，2001（9）：148-154.
[3] 王春生，侯丽亚，李兴华.广播发送技术 [M].合肥：合肥工业大学出版社，2006：92-105.
[4] 臧春华.电子线路设计与应用 [M].北京：高等教育出版社，2005.
[5] 杨菁.基于FPGA的步进电机发射机控制系统设计 [J].数字技术与应用，2014（6）：7-8.
[6] 阎石.数字电子技术基础：第五版 [M].北京：高等教育出版社，2006.
[7] DJAFAR K. MYNBAEV LOWELL L. SCHEINER.光纤通信技术 [M].徐公权，段鲲，廖光裕，等译.北京：机械工业出版社，2002.
[8] KEISER G.光纤通信：第3版 [M].李玉权，崔敏，浦涛，等译.北京：电子工业出版社，2002.
[9] 赵红赟，张友鹏，郑伟.基于CPLD和单片机的脉冲计数器设计与实现 [J].北京电子科技学院学报，2009，17（2）：82-88.
作者简介：阮翔（1982—），男，汉族，浙江金华人，工程师，本科，研究方向：短波发射机运行维护。