Meilleures pratiques pour les systèmes directionnels AM

Les DA sont des merveilles d'ingénierie mais peuvent sembler intimidantes. Voici des conseils utiles !

Par Mark Persons

Notre article précédent "Find Your Modulation Sweet Spot", publié dans le numéro du 9 octobre 2019 de Radio World, est toujours disponible en ligne, juste Google ce titre. Il prépare le terrain pour une discussion en deux parties sur les directions AM, commençant ici.

Comme vous le savez sûrement, moins d'ingénieurs sont aujourd'hui qualifiés pour travailler sur les systèmes d'antennes directionnelles AM. Les plus jeunes qui entretiennent ces merveilles d'ingénierie ne sont peut-être pas aussi versés que leurs prédécesseurs.

Si vous êtes un membre de la nouvelle race, mon conseil est de faire attention à ne pas faire la mauvaise chose lorsque vous vous attaquez à un problème. Ne faites pas d'ajustements sans avoir préalablement analysé une situation.

Si vous trouvez que les lectures de phase et de rapport du moniteur d'antenne sont décalées de plus de quelques degrés ou qu'une radio de tour est décalée de plus de 5%, ne commencez pas à ajuster le phaseur pour compenser. Garde ton calme. Notez toutes les lectures du cadran de phaseur pour référence future. Effectuez une inspection physique complète, notamment en examinant l'intérieur de l'armoire de phaseur et les réseaux de couplage d'antenne. Recherchez les connexions brisées partout et sur les lignes allant aux tours. Sortez et mesurez les points de contrôle. Vous constaterez peut-être qu'ils sont conformes aux spécifications et que votre véritable problème réside dans le moniteur d'antenne ou dans une autre partie du système d'échantillonnage.

Sauter à la mauvaise conclusion pourrait vous obliger à poursuivre votre queue pour résoudre un problème d'antenne que vous n'avez pas.

Un ingénieur responsable de la maintenance d'une station d'antenne directionnelle AM ​​à deux tours m'a récemment appelé pour obtenir des conseils. Il fait partie des ingénieurs que j'encadre.

L'impédance de point commun d'une station (entrée RF vers le phaseur) était difficile à régler car la bobine de résistance de point commun variable se trouvait à une extrémité de sa course. Tout allait bien quelques mois auparavant. Les émetteurs à semi-conducteurs d'aujourd'hui veulent voir exactement 50 ohms avec une réactance proche de zéro, comme vous le savez, il est donc très important de régler correctement l'impédance du point commun.

Il s'avère que le phaseur a des commandes de phase et de rapport pour les deux tours. Dans ce cas, c'était trop de potards.

Les commandes de rapport pourraient être modifiées sur l'une ou l'autre des tours pour maintenir la station dans les spécifications. Cela a conduit au problème du point commun lorsqu'il a utilisé les deux pour obtenir les bons nombres de phase et de rapport du moniteur d'antenne. Le réseau d'adaptation d'entrée du phaseur examinait une impédance de "bus" de phaseur qui n'était pas conforme au plan d'origine.

Il est important de comprendre comment les systèmes de phasage sont conçus et construits. Un émetteur alimente la puissance RF dans une armoire de phaseur, où se trouve un réseau d'adaptation d'impédance à trois bobines. Il alimente l'énergie RF en un point appelé "bus". C'est là que la puissance est rationnée aux commandes de phase et de rapport pour chaque tour. Le bus est rarement de 50 ohms, et il est normal que l'impédance change un peu lorsqu'un ingénieur modifie les commandes de phase et de rapport pour maintenir les spécifications sous licence FCC. Le réseau d'adaptation d'entrée a normalement une plage de fonctionnement suffisante pour compenser ces ajustements.

Tous les phaseurs n'ont pas de contrôle de rapport ajusté sur le panneau avant pour la tour de référence. C'est pour une bonne raison. La tour de référence reçoit normalement plus de puissance que l'autre ou les autres tours. Il n'est normalement pas nécessaire d'ajuster la puissance de la tour de référence une fois que la station a été initialement syntonisée et autorisée. C'est la norme/référence à laquelle les autres tours ou tours sont comparées/référencées.

J'ai dit à l'ingénieur d'ajuster soigneusement le contrôle du rapport de tour de référence à plein, ou presque plein, tout en gardant le rapport et la phase de l'autre tour corrects. Ensuite, ne touchez plus à la radiocommande de tour de référence. Marquez-le comme "ne pas ajuster". Cela a résolu son problème de point commun. Il disposait alors d'un bon contrôle de la résistance et de la réactance car l'impédance du bus était comme prévu dans la conception. De plus, l'exécution des deux commandes de rapport jusqu'à leurs extrémités inférieures pourrait entraîner la surchauffe de certains composants de phaseur.

Les systèmes Phaser n'avaient généralement pas de réseaux d'adaptation d'entrée réglables sur le panneau avant il y a des années, lorsque les émetteurs à tube étaient la norme. Cela a changé lorsque les émetteurs à semi-conducteurs sont apparus. Désormais, des contrôles de résistance et de réactance d'entrée sont nécessaires pour maintenir une puissance réfléchie faible et des émetteurs satisfaits.

La figure 1 montre un phaseur à trois tours Gates de 1967. Il n'avait pas à l'origine de réseau d'adaptation d'entrée réglable depuis le panneau avant. J'ai ajouté ces boutons pour aider à contrôler l'impédance d'entrée et la puissance de l'émetteur lors du passage de 5 kW non directionnel jour à 5,4 kW directionnel nuit. Un contrôle concerne la résistance, qui est ajustée pour maintenir l'entrée aux 50 ohms sous licence. L'autre est la réactance de point commun. La figure 2 est le cadran que j'ajuste normalement pour que l'émetteur produise juste la bonne quantité de puissance la nuit.

Dans ce cas, l'unité de couplage d'antenne non directionnelle de jour comporte des clips sur des bobines fixes pour les réglages. Une fois réglé, c'était bon d'y aller. La procédure de maintenance consiste à faire fonctionner l'émetteur au niveau de puissance correct en mode jour, puis à passer en mode nuit et à régler la commande de réactance du point commun de nuit pour obtenir la puissance d'antenne directionnelle correcte. C'est aussi simple que cela.

Vous remarquerez également que les paramètres de fonctionnement requis par la FCC sont indiqués à l'avant du phaseur et du transmetteur. Ils sont là où on en a le plus besoin.

Oui, c'est un émetteur Gates BC-5H à côté du phaseur. Il fonctionne à plein régime, fonctionnant à 5 000 watts le jour et 5 400 watts la nuit depuis 1973. Cela fait 46 ans ! Cet émetteur est sur son troisième transformateur haute tension, son troisième ensemble de contacteurs CA, son cinquième ensemble de redresseurs haute tension et la section de pilote audio à semi-conducteurs a été reconstruite quatre fois sur site sans l'envoyer à une usine pour réparation. L'émetteur continue de vivre, mais sera probablement remplacé par mon successeur en ingénierie lors de la prochaine panne grave. Heureusement, il existe un AM Collins 5 kW pour le sauvegarder. Les deux sont d'excellentes conceptions de tubes.

Pouvez-vous supposer que tout va bien lorsque les points de surveillance sont inférieurs aux limites FCC ? Pas nécessairement. Vous pourriez avoir de graves décalages d'impédance et des décalages de diviseur de puissance, comme décrit ci-dessus. La puissance RF pourrait se transformer en chaleur.

Vous pouvez obtenir une lecture de l'efficacité de l'antenne en consultant la documentation originale de preuve de performance et en effectuant six mesures ou plus dans le ou les lobes principaux. Les lectures devraient s'accorder, bien qu'il y ait des variations saisonnières. La radiofréquence se propage mieux sur un sol gelé, de sorte que les signaux hivernaux sont intrinsèquement un peu plus élevés. Ce n'est pas un gros problème dans les premiers kilomètres de l'émetteur. Les changements de perte au sol deviennent plus apparents au fur et à mesure que vous avancez, en particulier à 20 milles et au-delà.

Ce n'est pas parce que le phaseur n'a pas de composants actifs qu'il doit être ignoré. Les rongeurs entrent parfois et doivent être traités. Le matériel lâche est courant sur les contacteurs RF car ils sont généralement actionnés deux fois par jour avec beaucoup de vibrations dans le processus. Les contacts RF s'usent et doivent être remplacés avant qu'ils ne tombent complètement en panne.

Procurez-vous un de ces thermomètres infrarouges et passez par le phaseur, puis les réseaux de couplage d'antennes à la recherche de points chauds. Utilisez-le également autour des centres de charge électrique. Vous pourriez être étonné de trouver des contrats électriques chauds et des fils sur le point de tomber en panne. Il est préférable de régler le problème avant qu'il ne provoque une urgence hors antenne à un mauvais moment.

Conservez une bonne documentation de visite en visite sur un directionnel AM (Fig. 3). C'est un historique de la façon dont le système s'est comporté. Vous ne vous contentez pas de vous connecter que tout va bien. Les directionnels AM ont de nombreux paramètres à suivre. Cela inclut les lectures de phase et de rapport sur chaque tour de non-référence, les réglages de cadran sur le phaseur, les lectures de PA de l'émetteur, le courant de point commun et les lectures de point de surveillance. ainsi que la date et l'heure. Vous verrez probablement des changements saisonniers sur les mesures des points de surveillance.

La figure 4 montre une manivelle de réglage de phaseur. Notez que la lecture normale du cadran du compteur est étiquetée à proximité pour une référence facile. C'est une façon de plus d'éviter qu'un "oups" ne devienne un problème majeur.

Vous devez conserver une documentation schématique précise du phaseur à portée de main sur le site de l'émetteur. Les conceptions et "tel que construit" sont souvent un peu différentes. Je vous recommande de noter tout changement sur le schéma original. Notez également le nombre de tours actifs sur chaque bobine du système. Comme vous le savez, des sangles plaquées argent avec des clips sont utilisées pour court-circuiter les tours inutilisés sur les bobines fixes. Ils sont définis une fois, puis ne sont normalement plus touchés. Cela ne prendra qu'une heure pour faire la documentation et vous évitera beaucoup de maux de tête à l'avenir. La foudre peut faire exploser une bobine ou un condensateur au-delà de toute reconnaissance. Avoir des valeurs et des paramètres de pièces sur un diagramme schématique peut être une bouée de sauvetage.

Une gare voisine a été visitée par des vandales une nuit. D'une manière ou d'une autre, ils sont entrés dans les réseaux de couplage d'antennes et ont retiré les clips des bobines fixes. Aucun autre dommage, juste du mal. Il n'a fallu qu'une heure à l'ingénieur pour remettre les clips de la bobine aux bons endroits, et faire quelques ajustements pour que le système d'antenne fonctionne à nouveau correctement. Imaginez essayer de repartir de zéro pour rendre le système opérationnel sans cette connaissance. Aie!

Soit dit en passant, les pièces de rechange et les manuels d'équipement appartiennent là où se trouve l'équipement, pas au studio. Cela inclut des livres et des informations de programmation pour les systèmes de contrôle à distance.

Le meilleur est à venir. Restez à l'écoute pour un prochain numéro, où vous trouverez une histoire vraie sur une tour de 197 pieds qui s'est effondrée dans le parking d'une station AM directionnelle.

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Mark Persons, WØMH, a construit quatre nouveaux systèmes directionnels AM, à partir de zéro, en utilisant uniquement des schémas et des pièces. Il est ingénieur de diffusion professionnel certifié SBE et a été nommé ingénieur SBE de l'année en 2018. Mark est maintenant à la retraite après plus de 40 ans dans les affaires. Son site Web est www.mwpersons.com.

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L'auteur, WØMH, est un ingénieur de diffusion professionnel certifié SBE, maintenant à la retraite après plus de 60 ans dans l'ingénierie de la diffusion radio, dont 44 ans en affaires. Il a commencé par tourner les cadrans des émetteurs de diffusion à l'âge de 11 ans et reste actif en encadrant quatre ingénieurs de diffusion radio. Il est membre du National Radio Systems Committee et récipiendaire du John H. Battison Award for Lifetime Achievement de la Society of Broadcast Engineers. Son site Web est www.mwpersons.com.

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