全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)功放的維護(hù)與檢修

臧開芝（作者單位：煙臺(tái)廣播電視臺(tái)海陽轉(zhuǎn)播臺(tái)）

全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)功放的維護(hù)與檢修

臧開芝
（作者單位：煙臺(tái)廣播電視臺(tái)海陽轉(zhuǎn)播臺(tái)）

摘 要：全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)具有性能良好、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，而其功放部分出現(xiàn)故障相對(duì)較多。本文以GME1113D全固態(tài)發(fā)射機(jī)的功放單元為例，闡述了功放的基本工作原理和日常維護(hù)要點(diǎn)，并通過功放出現(xiàn)過載保護(hù)、過熱保護(hù)等幾個(gè)檢修實(shí)例，比較深入地探討了功放常見故障的分析處理途徑。

關(guān)鍵詞：全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)；功放模塊；過載保護(hù)；過熱保護(hù)

1　全固態(tài)發(fā)射機(jī)優(yōu)點(diǎn)

煙臺(tái)廣播電視臺(tái)海陽轉(zhuǎn)播臺(tái)22頻道1 kW發(fā)射機(jī)（轉(zhuǎn)播CCTV-1）從2008年7月起，用北京同方吉兆科技有限公司生產(chǎn)的GME1113D全固態(tài)發(fā)射機(jī)取代原電子管發(fā)射機(jī)。與電子管發(fā)射機(jī)相比，全固態(tài)發(fā)射機(jī)主要有以下優(yōu)點(diǎn)。

體積較小，節(jié)省費(fèi)用。全固態(tài)發(fā)射機(jī)完全以半導(dǎo)體器件代替壽命有限的電子管器件，集成化程度高，比相同功率等級(jí)的電子管發(fā)射機(jī)體積小，節(jié)省了定期更換電子管的費(fèi)用。

效率較高。全固態(tài)發(fā)射機(jī)的效率是電子管發(fā)射機(jī)的三倍以上，在節(jié)能降耗方面更有優(yōu)勢。全固態(tài)發(fā)射機(jī)由于采用開關(guān)電源，對(duì)輸入交流電壓的適應(yīng)范圍大，因而無需交流穩(wěn)壓器。

工作電壓低。半導(dǎo)體器件低電壓工作，不需預(yù)熱即可開機(jī)播出。低電壓對(duì)值班人員相對(duì)安全，整機(jī)維護(hù)保養(yǎng)也方便、省時(shí)。

雙激勵(lì)器配置。兩個(gè)激勵(lì)器互為主備，可實(shí)現(xiàn)無間斷自動(dòng)切換，也支持手動(dòng)切換。

功放穩(wěn)定可靠。功放采用模塊化備份冗余設(shè)計(jì)、無源分配合成，可靠性高。由于實(shí)行模塊化設(shè)計(jì)，發(fā)射機(jī)功率的大小取決于功放模塊使用多少；各功放模塊的一致性高，可互為備份，任意替換，有利于故障判斷。

發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能齊全。監(jiān)控系統(tǒng)將各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)在LCD顯示屏上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，既可對(duì)發(fā)射機(jī)的工作模式直觀地進(jìn)行設(shè)置，也對(duì)發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)、故障部位等進(jìn)行顯示。

1.7故障率低，大大減少了維護(hù)人員的工作量。

在實(shí)際工作中，功放單元是發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障較多的部分。下面以海陽轉(zhuǎn)播臺(tái)GME1113D全固態(tài)發(fā)射機(jī)的功放單元為例，對(duì)功放的工作原理、日常維護(hù)要點(diǎn)、常見故障檢修等做些相關(guān)的技術(shù)探討。

2　功放單元的工作原理

GME1113D全固態(tài)發(fā)射機(jī)的功放單元分成三個(gè)UHF 550 W功放模塊，每個(gè)功放模塊由前級(jí)預(yù)功放、兩個(gè)末級(jí)功放、同相二合成器、同相二分配器、電流取樣板、監(jiān)控板組成。

功放模塊中的末級(jí)功放使用2只LD MOS場效應(yīng)管BLF861A作為功放管。每只場效應(yīng)管和輸入輸出匹配電路構(gòu)成一個(gè)單管推挽放大器，兩個(gè)單管放大器后接3 dB正交電橋進(jìn)行功率合成，成為一組平衡放大器，亦即一個(gè)末級(jí)功放。兩個(gè)相同的末級(jí)功放再經(jīng)同相二合成器進(jìn)行功率合成后，輸出功率大于550 W。LD MOS場效應(yīng)管BLF861A是推挽型對(duì)管，采用電壓偏置方式，柵極偏置電壓由漏極電壓經(jīng)二次穩(wěn)壓處理得到。單管放大器的輸入輸出匹配電路中均設(shè)有微帶線結(jié)構(gòu)的平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器，之所以需要平衡/不平衡轉(zhuǎn)換，是因?yàn)楣β蕚鬏斖ǔ２捎貌黄胶獾碾娎|和微帶。正交電橋采用陶瓷介質(zhì)的3 dB耦合帶狀線結(jié)構(gòu)，以微帶型50 Ω負(fù)載作為其隔離端負(fù)載。如果某一路單管放大器出現(xiàn)故障，平衡放大器因此失去平衡，隔離端負(fù)載將承受一部分不平衡功率。監(jiān)控板將功放各項(xiàng)工作參數(shù)依次經(jīng)采樣、存儲(chǔ)、A/D轉(zhuǎn)換、微處理器處理后，通過RS485接口傳送到主控單元（發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的中心）進(jìn)行監(jiān)測，并針對(duì)過激勵(lì)、過熱、過載設(shè)有自我保護(hù)控制及其狀態(tài)指示電路。電流取樣板除了提供+32 V電源，還把各級(jí)工作電流取樣信號(hào)送至監(jiān)控板。

3　功放模塊日常維護(hù)的注意事項(xiàng)

3.1功放模塊風(fēng)道和散熱片的清潔維護(hù)。保持通風(fēng)對(duì)功放模塊的正常工作十分重要。定期檢查功放模塊風(fēng)道是否暢通，風(fēng)量是否正常；定期清洗通風(fēng)濾塵網(wǎng)，必要時(shí)予以更換。功放模塊在工作過程中要密切注意其運(yùn)行環(huán)境的溫度。功放模塊的散熱器可有效消除功放產(chǎn)生的熱量，而如果環(huán)境溫度過高，就會(huì)造成場效應(yīng)管效率下降，甚至導(dǎo)致過熱保護(hù)。為保證良好的散熱效果，應(yīng)定期對(duì)散熱片進(jìn)行清潔，徹底清除散熱片上的灰塵和污垢。

3.2LD MOS場效應(yīng)管在保存、取用及更換中的注意事項(xiàng)。LD MOS場效應(yīng)管是功放模塊的核心器件。因其輸入阻抗很高，以致柵極感應(yīng)電荷不易泄放，而場效應(yīng)管靜電放電可導(dǎo)致管子擊穿或燒毀。因此，場效應(yīng)管的保存必須是防靜電包裝，取用前不得打開包裝。取用管子時(shí)，先用絕緣塑料夾將它從大的防靜電包裝盒放到小的防靜電包裝袋中。拆卸場效應(yīng)管時(shí)，先拆除其兩邊的固定螺釘，再用50~60 W接地烙鐵和吸錫器吸掉極片周圍的焊錫，然后用烙鐵快速焊下同一側(cè)的漏極（圖1中1、2兩極片），然后焊下另一側(cè)的柵極（圖1中3、4兩極片）。

更換新管之前，應(yīng)確保原來的柵極偏置電路已焊好。焊接管子時(shí)，必須在

防靜電工作臺(tái)上進(jìn)行。把管子在印制板上放平整后，安裝好兩邊的固定螺釘。焊接時(shí)烙鐵必須有良好的接地，如無良好接地，應(yīng)拔掉烙鐵插頭利用烙鐵余熱焊接。先焊好兩個(gè)柵極，再焊另一側(cè)兩個(gè)漏極，每次焊接時(shí)間最好不超過5 s。

圖1　印制板上的場效應(yīng)管俯視圖

3.3功放模塊的定期檢查維護(hù)。發(fā)射機(jī)每天開機(jī)后都要記錄功放模塊的工作參數(shù)，如功放管工作電流等。功放管的柵極偏置電壓通過功放后面板微動(dòng)開關(guān)接點(diǎn)連通；頻繁抽出和推進(jìn)功放模塊，會(huì)導(dǎo)致微動(dòng)開關(guān)觸片張力減弱甚至變形，因此要妥善安排功放的檢修周期，盡量減少抽出和推進(jìn)功放模塊的次數(shù)。定期檢查功放合成器、吸收負(fù)載、濾波器的溫度，定期清潔功放模塊內(nèi)部的灰塵。

4　功放模塊故障檢修實(shí)例

4.1功放出現(xiàn)過載保護(hù)：主控單元顯示“PA X OVERLOAD！”，對(duì)應(yīng)的功放模塊點(diǎn)亮紅色過載指示燈告警。功放過載保護(hù)的啟動(dòng)原因是功放輸出端VSWR≥1.5。

在檢修時(shí)首先要判斷故障范圍，是功放模塊“內(nèi)部”還是“外部”的問題。應(yīng)將告警模塊換到另一個(gè)正常模塊的位置上，如果告警解除，則說明是“外部”的問題，否則是模塊“內(nèi)部”電路的故障。

當(dāng)確定是功放“外部”問題后，檢查功放輸出到合成器之間的射頻饋線、合成器、饋管、輸出濾波器、定向耦合器等無源部件，如有局部發(fā)燙的地方，再檢查相應(yīng)部件。其中較常見的是功放輸出插頭與機(jī)柜插座接觸不好，應(yīng)先晃動(dòng)插座并使插頭與之配合接觸良好，如果告警仍不解除，則將功放拔出檢查其輸出插頭是否有打火、變色、損壞等。

如確定是功放模塊“內(nèi)部”問題，則應(yīng)打開功放，先查看功放射頻輸出頭與內(nèi)部線路板的連接處有無虛焊或脫焊現(xiàn)象，再檢查功放內(nèi)反射功率檢波電路是否有元器件損壞：可用萬用表對(duì)照另一個(gè)正常模塊的相應(yīng)位置進(jìn)行檢查，一般就能查出損壞的元器件。

4.2功放出現(xiàn)過熱保護(hù)。主控單元顯示“PA X OVERHEAT”，對(duì)應(yīng)的功放模塊點(diǎn)亮紅色過熱指示燈告警。功放過熱保護(hù)的啟動(dòng)原因是散熱器上的溫度高于70℃。應(yīng)按以下步驟進(jìn)行檢修：（1）檢查風(fēng)機(jī)運(yùn)行和風(fēng)道的暢通情況。造成過熱保護(hù)較常見的原因是風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口受到灰塵堵塞。（2）功放中的溫度傳感器損壞，模塊的溫度還沒有達(dá)到設(shè)定溫度就提前發(fā)生過熱保護(hù)。（3）功放內(nèi)的功率合成器損壞，功放管的輸出功率不能經(jīng)合成器有效合成，造成散熱器溫升過大，導(dǎo)致過熱保護(hù)。（4）功放頻響變差，整機(jī)合成器輸入口的駐波比大（1.4左右，即未達(dá)到過載保護(hù)設(shè)定值），有時(shí)也會(huì)升高功放溫度，以致出現(xiàn)過熱保護(hù)。在用掃頻儀測頻響時(shí)，要注意使掃頻輸出功率留一定衰減量，以免掃頻儀過載。一般通過微調(diào)模塊內(nèi)的匹配電路即可排除故障。

4.3功放模塊面板上VGON指示燈不亮。原因是功放沒有插到位或功放后面板微動(dòng)開關(guān)有問題。功放模塊支持熱插拔。功放后面板微動(dòng)開關(guān)的作用是：在模塊熱插入時(shí)，保證功放先上電，后加激勵(lì)；而在熱拔出時(shí)，保證先關(guān)激勵(lì)，后給功放斷電。因此在熱插拔時(shí)務(wù)必小心，應(yīng)確保功放后邊的定位桿對(duì)準(zhǔn)機(jī)柜的定位孔后再推進(jìn)，從而避免微動(dòng)開關(guān)不到位或變形損壞。

總之，全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)功放的設(shè)計(jì)比較合理，具有運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)方便、熱損耗低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)務(wù)人員只有熟悉掌握功放的工作原理，認(rèn)真做好功放的日常維護(hù)，才能降低故障率，節(jié)省檢修成本，確保安全優(yōu)質(zhì)播出。