DCM10 kW中波發射機母板故障分析與處理

唐 鵬

（作者單位：中山中波轉播臺）

DCM10 kW中波發射機母板故障分析與處理

唐 鵬

（作者單位：中山中波轉播臺）

摘 要：本文介紹了哈爾濱廣播器材有限公司生產的DCM10 kW數字中波廣播發射機二進制功率合成母板的原理，以及在設備運行中遇到故障的處理方法。

關鍵詞：DCM；二進制功率合成母板；原理；故障

中波廣播是一種以地面波的繞射傳播為主、電離層的反射波傳輸為輔的區域廣播方式，中波廣播信號較為穩定，而且解調簡單容易實現，接收機成本低，便于普及和運用。

中山中波轉播臺引進了4臺10 kW發射機，從發射機運行情況看，三大指標穩定，故障率低。但隨著發射機長期運行工作、元件老化，時常出現各種故障隱患。現根據發射機工作原理，結合臺在發射機使用過程中出現的問題，對故障進行分析及處理。

1 工作原理

1.1 功率合成器工作原理

射頻功率放大器中的48路RF放大器模塊的輸出信號是在功率合成器上進行電壓合成的。它是一個射頻功率合成變壓器。其初級線圈就是各塊功率放大器的輸出線圈，次級是用一根銅棒穿過各塊功率放大器輸出線圈的磁芯來耦合的，負載阻抗為4 Ω

每一個射頻放大器的輸出均聯接到鐵氧體磁環變壓器上。一個磁芯的基本原理是導體每穿過磁環的中心或內部一次，它就算作一匝。射頻變壓器的所有次級都通過一個連續的導體（一根銅棒）串聯在一起。根據一個“繞組”或“匝”穿過磁環的中心的基本原理，用一根銅棒或銅管作為次級導體，即所有射頻變壓器的次級串聯，且它們的匝數都是一圈。

合成變壓器次級（銅棒）可分為幾段，并通過螺釘連到一起，這樣有利于安裝和拆卸。每塊母板上有16個磁環變壓器和16塊射頻放大器模塊，它們排成兩排，每排8個。

所有的“大臺階”射頻放大器（42塊）都有一個匝數比為18∶1的變壓器，即初級繞組18匝，次級繞組1匝。二進制（小臺階）放大器是用“大臺階”放大器加不同電源電壓和變壓器匝數比的合成來得到的二進制加權。

射頻激勵信號分配和射頻功率合成網絡圖如圖1所示。

圖1　射頻激勵信號分配和射頻功率合成網絡圖

1.2 功率合成器電路介紹

功率合成器由兩塊主功率合成母板和一塊二進制功率合成母板組成。二進制功率合成母板上裝有16只功率放大板插座J1～J16，其中J1～J6為六只二進制小臺階功放板插座，依次為1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64臺階。其余J7～J16為10只大臺階功率放大板插座，每個功放板的輸出端連接磁環功率合成變壓器的初級繞組和效率線圈。

無論二進制小臺階放大器還是大臺階放大器，其功放板都是一樣的，不同在于功放板的工作電壓及其負載合成變壓器初級繞組的圈數。

大臺階的合成變壓器初級繞組的圈數都是相同的，而在二進制臺階中，臺階越小，磁環初級繞組的圈數就越多。J30~J33四個跳線插用來改變高四位二進制臺階初級繞組的抽頭，改變抽頭位置可調整二進制臺階射頻輸出電壓大小，抽頭位置與工作的頻率有關。在每個合成變壓器的初級繞組上并聯有一個效率電感器，這是一個可改變抽頭位置的空心線圈。改變抽頭可調整放大器的輸出相位，抽頭位置也由工作頻率決定。

母板上的16個功率放大板的射頻激勵信號在J17～J20進入。每一功放板接到兩個射頻激勵信號。射頻激勵信號來自于射頻分配器，所有的射頻激勵電纜長度相等，所以所有的射頻激勵信號相位相同。來自循環調制編碼板的調制編碼控制信號，則通過J21～J24送到每塊功率放大板上。

2 故障分析與處理

2.1 故障現象

DCM10 kW發射機在播時，突然傳來爆炸聲，接著功率下降，隨后故障報警聲響起，自動化系統自動切換備機播出。打開故障發射機面板，發現功率放大板有灼燒痕跡，將功放板從合成母板的插座抽離，灼燒是從槽路燒起的。

2.2 故障分析

故障發生在二進制功率合成母板J16插座上，J16是工作在大臺階的功率放大器插座，而插座31、35、37管腳均發生過灼燒。初步判斷故障由這3個管腳引發。

圖2　功放模塊連鎖電路原理圖

如圖2所示，35、37管腳用于功放模塊的聯鎖電路，作用是確認功放板都到位后讓發射機正常工作。當功率合成母板中有任一塊功率放大板沒有安裝到位，控制電路均能發現并關閉所有功率放大器，并產生“聯鎖故障—L”的信號輸入到控制面板，同時讓調制編碼板清零，以確保缺位功放處的合成變壓器磁環的安全。由于發射機之前都工作正常，故排除了是35、37管腳引起的故障。

圖3　二進制功率合成器原理圖

如圖3所示31腳接入的是+230 VDC供大臺階功放的工作電壓。C3是并接在31腳的濾波電容，作用是濾除+230 VDC低頻交流成分。

用萬用表測量電解電容C3，發現已經短路，這就造成了230 V直流電壓直接對地短路，把31腳擊穿，插座形成很大電流溫度瞬間升高使插座燒毀。

故障原因是C3濾波電容失效短路，造成230 VDC電壓直接接入電路板，并將功放板與插接母板的槽路擊穿，槽路不耐高壓而起火自燃。

2.3 故障處理

更換故障的二進制功率合成器母板。

由于二進制功率合成器與主功率合成器上的線圈跨接線及印制板上的短路線都是與載波頻率有關的，機器在出廠時都已調好，因此在更換母板的同時也要把舊的效率線圈對應地焊接到新的母板上。

開機上假負載試機，測試的指標均達到部頒標準，維修結束。

3 經驗總結

在拆除舊母板的時候，起固定支撐功放板的塑料條多數已老化，塑膠條受力極其容易斷裂，功放板受力無支撐與母板接口不牢，也會引起重大的故障，所以要更換新的支撐支架。

一顆小電容失效造成這次嚴重的故障，不能忽視細小的元器件對發射機造成的影響，在日常維護中，我們必須克服麻痹思想和僥幸心理，將設備維護工作做到位，才能確保安全播出工作順利完成。