關于全固態PDM中波發射機調制推動器/調制器典型故障的分析處理

張健平

（作者單位：福建省廣播電視傳輸發射中心903臺）

關于全固態PDM中波發射機調制推動器/調制器典型故障的分析處理

張健平

（作者單位：福建省廣播電視傳輸發射中心903臺）

摘 要：本文在介紹TS-03型中波發射機調制推動器/調制器的工作原理基礎上，著力提供兩例典型故障的分析處理方法。關鍵詞：固態機；控制/監測器；采集器；調制推動器；調制器

1 調制推動器

在PDM全固態發射機中，調制推動器是一個重要組成部分，它的基本功能是將音頻信號變換為占空比（占空系數）隨音頻信號瞬時電壓幅度變化的脈沖信號，用以推動調制器。除此之外，它還具備輸出功率等級設置，即控制脈沖信號的占空比（K=t /T ，t為脈沖寬度，T為脈沖周期），也就改變輸出的載波功率。TS-03固態機的主電源為非穩壓電源，它隨外電的變化而變化，因而造成末級功放輸出的不穩定，調制推動器對它有自動調節作用，以達到穩定輸出功率的目的。在該機中，控制/監測器能對發射機的運行參數進行實時監控，當運行參數越限時，將快速封鎖發射機的功率輸出，從而保證發射機正常運行。調制推動器組成主要有五個部分，功能各司一職。

1.1 音頻信號平衡/不平衡變化

輸入的600 Ω的平衡音頻信號由VD1～VD4電路的±15 V電源構成正負峰切削網絡，峰值在設定值內（15.7 V）后，經三個運放電路（T1084 N1B～N1D）組成的雙端變單端電路，音頻信號由平衡雙端輸入變換成不平衡單端輸出。

1.2 可控增益音頻放大電路

該電路由手動增益控制電路和自動增益控制電路組成。在控制電路中，包含有音頻信號和控制電壓，利用模擬乘法器的“變跨導”原理，實現了對音頻信號的線性壓縮。即三極管的控制電路可以用跨導來表示：

（gm為 跨導，Au為電路放大倍數）；在調制推動器電路中，輸出電壓的表達式為：

公式中ux!ux2uy!.uy@乘法器輸入端，u0乘法器輸出端，K為比例常數；此公式表明輸出電壓與輸入電壓的乘積成正比。改變模擬乘法器輸入端ux.uy， 也就改變輸出u0的音頻電平，即可達到控制音頻信號增益的目的。

1.3 調寬脈沖電路

調寬脈沖電路是由疊加（音頻+直流）電路、三角波電路、脈寬調制電路等組成，該電路的主要功能是實現脈沖寬度調制，使輸出的72 kHz開關脈沖（“口”字形方波）的寬度隨音頻信號幅度的變化而變化；疊加電路包含音頻信號和直流電平，在沒有音頻信號加入時，直流電平是控制載波狀態下的載波功率，調整電位器阻值即調節載波功率的大小，使發射機輸出在調置的載波功率內。脈寬調制電路由反相調制器（N11A LM319）等阻容元件組成。在音頻信號加入時，疊加電路輸出的復合（音頻+直流）音頻信號接到反相調制器的反相端（5腳）用于調制輸出脈沖的寬度。同時72 kHz的脈沖（“口”字形波）信號，通過積分電路將方波脈沖轉換為同頻率的三角波（鋸齒波）信號，該信號接入反相調制器的同相端（4腳），用作被調脈沖的激勵信號。其占空比為直流電壓，u?為音頻電壓，Um為三角波峰值，反相調制器輸出端（12腳）得到調寬脈沖信號。這一調寬脈沖信號送給下一個模塊調制器工作。

1.4 功率控制電路

TS-03型號發射機輸出功率的控制是由調制推動器來完成的。它對主電源（-140 V）變化引起的輸出功率變化進行自動調節，在發射機發生故障時封鎖調制推動器的輸出。功率控制電路由指令電路（控制電平電路）和執行電路（可變電阻）。壓控模擬電位器（可變電阻）由運放電路N10，晶體三極管（V4 V5）等元件組成；N10A為電壓跟隨器，用于給可變電阻提供一個控制電平。其同相端有兩路直流控制電平輸入，一路來自功率控制電平；另一路由可變電阻提供的一個直流電平，當調制推動器被封鎖或禁止時控制發射機的輸出。N10B也是一個電壓跟隨器，其作用就是為壓控模擬電位器提供一個穩定的電平。V4 V5和相關元件構成壓控模擬電位器（可變電阻），該壓控模擬電位器受跟隨器N10A的輸出控制。即：

同時，

這樣就保證了恰當的調幅度，控制了發射機的載波功率。

1.5 封鎖、禁止電路

封鎖信號來自控制/監測器的封鎖電路，禁止信號來自控制/監測器的調制推動器監測及主，備切換控制電路。這兩個信號均為高電平有效，即發生調制推動封鎖（或禁止）時，信號為高電平“1”，反之為低電平“0”。

2 調制器

調制器接收來自調制推動輸出的推動脈沖，調制管工作于開關狀態，輸出是疊加直流電壓的矩形波，頻率為72 kHz，通過低通濾波器，濾除72 kHz副載波及其諧波，為了防止對其他電臺的拍頻干擾，對72 kHz副載波具有80 dB以上的衰減。供給高頻功率放大器工作。

3 故障案例

3.1 故障現象為TS-03 3 kW 603 kHz機四個調制/功放器主電源指示燈亮，調制輸出指示燈不亮，調制推動器脈寬超限指示燈不亮，機器無法播出。

針對上述故障現象，首先用示波器進行相關信號檢測，測調制功放器的調制輸出沒有調寬脈沖信號，測調制推動器也沒有調寬脈沖信號；而檢查調制推動器的音頻，三角波信號時均為正常，說明音頻處理電路，調寬脈沖產生電路工作正常。結合儀器檢測的情況，分析故障主要原因有：調制推動器故障、調制/功放器故障、保護電路異常、監控系統（圖1示意圖）故障。技術人員檢查調制推動器的模塊電路，該機調制推動器（插入單元）可以置換工作，便用另一部暫不工作的同型號發射機對換調制推動器進行試機檢查正常，由此斷定該機調制推動器完好無損；同理，采用調制/功放器置換試機檢查正常；有四個調制/功放器的主電源指示燈亮，說明供電電源也是正常的。然后，通過萬用表檢查調制推動器的輸出及檢測控制電路后，發現調制推動器的封鎖輸入端為高電平，該通路為：封鎖輸入端（4XS-18）“1”→D13C“0”→D13D“1”→K1線包電源被切斷→K1釋放→調寬脈沖輸出通路中斷，導致機器無法播出。為此，我們就把故障目標鎖定監控系統了，考慮到該機開關機操作程序與各路監測電路是緊密相關的，可以從開關機入手順藤摸瓜尋找故障蹤跡。通過合“低壓”開關，面板上低壓電源（+24V、+18V、+12V、-18V）指示燈亮，“控制方式”選擇“手控”，合上“主電源”開關。這時，觀察機器運作過程：K1吸合（風扇得電工作）→JS7吸合（約5秒）→K2吸合→主電源輸出→推動電壓/電流表指示正常，機器面板上指示燈發亮（綠色），發射機開始運行了。因此，工作人員推測是監控系統邏輯電路判斷失誤而引發程序在運行中瞬間“卡”了，又通過人工重啟恢復正常了。于是就讓“B機”繼續運行跟蹤觀察，B機運行約五分鐘后進行倒機工作，通過計算機人工操作將“B機”（上廣機）切換到“A機”（哈廣機）運行，然后“A機”運行3分鐘后再轉回到“B機”運行進行復查。然而，機器就在轉換間“B機”又開不上了。

在倒機切換A/B機運行的操作規程中，“B機”偶然運行這一幕插曲說明故障出在監控系統是毫無疑問的。為此，工作人員采取排除故障法從監控系統的后級往前級檢查，第一步檢查A/B機轉換器，它按控制指令旋轉到“B機”位置了，轉換器功能就是執行采集控制器指令進行A/ B機切換工作，這反映采集控制器工作正常；而采集控制器主要作用就是發送指令給轉換器而控制兩部機（A B）的倒換；它的前級單元是采集器，采集器功能是采集發射機模擬量與開關量，對發射機的各類指標數據進行實時采集，然后將采集到模擬信號轉換為數字信號（A/D轉換），進行處理后傳送到發射機控制監測器，同時，一路信號到采集控制器通過RS422數字接口進入CYK-ARM12管理器轉換成以太網接口與計算機監控軟件進行數據交換工作。第三步，重新啟動發射機試機（注意這時沒有采集器，需要人工操作機器），隨即檢查調制推動器輸入端（18）翻轉為低電平“0”→D13D翻轉為低電平“0”→繼電器K1線包電源被接通，調制推動器的脈寬超限指示燈亮，四個調制/功放器主電源亮，調制輸出指示燈亮，儀表指示正常，最終解除了調制推動器的封鎖，故障排除，發射機順利工作。

圖1　監控系統示意圖

3.2 故障現象為TS-03 3 kW 882 kHz一個調制/功放器（功放盒）調制輸出指示燈偏亮，三個功放盒調制輸出指示燈偏暗。

調制級電路如圖2所示。針對上述故障現象，功放盒控制輸出的4個綠色指示燈明亮不一，可以用手挨近感覺功放盒的溫度，偏亮的熱些，那么熱的一個功放盒調制管就被擊穿了，指示燈特別亮。由于調制管V7（IRFP250）擊穿后，主電源（-140V）直接加到功放橋，產生該級輸出功率的升高，另三個輸出功率降低，四個指示燈光亮不正常。關機取出該功放盒，用數字萬用表在路檢查調制管V7，黑表筆接D極，紅表筆分別接S極和G極，測得RDS為零，RDG為零。正常時用數字表二極管檔測，D-S顯示412～515之間，D-G顯示960～1.1k之間。

4 結語

全固態脈寬調制中波廣播發射機是當前發射機中的新設備，在實際運行中難免會遇到這樣那樣的問題，如零器件接觸不良、功率場效管擊穿毀壞等。因此，我們需要認真做好日常的機器保養與維護，注意機房防塵、控溫、調濕，營造良好的環境，從而降低故障率，延長發射機的使用壽命。

參考文獻：

[1]張丕灶.全固態脈寬調制中波發射機[M].廈門：廈門大學出版社,2005.

[2]張丕灶,等.全固態中波發送系統調整與維修[M].廈門：廈門大學出版社,2007.