GZ-GS10K-Ⅱ型10 kW全固態(tài)中波數(shù)字調(diào)幅廣播發(fā)射機調(diào)制原理及故障分析處理

張健平

（作者單位：福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心903臺）

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GZ-GS10K-Ⅱ型10 kW全固態(tài)中波數(shù)字調(diào)幅廣播發(fā)射機調(diào)制原理及故障分析處理

張健平

（作者單位：福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心903臺）

摘 要：GZ-GS10K-Ⅱ型10 kW全固態(tài)中波數(shù)字調(diào)幅廣播發(fā)射機是哈爾濱廣播器材有限責任公司生產(chǎn)（簡稱10 kW哈廣機）。福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心903臺現(xiàn)有2部10 kW哈廣機，分別擔任轉(zhuǎn)播中央第一套廣播節(jié)目和福建新聞廣播節(jié)目。本文主要闡述數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機的調(diào)制原理及針對本臺該機發(fā)生的兩起特殊故障分析處理給予介紹，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)制調(diào)制；調(diào)壓器；10 kW哈廣機

1 數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機的調(diào)制原理

數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機主要由四大部分組成:射頻功率系統(tǒng)、數(shù)字音頻處理系統(tǒng)、監(jiān)測控制系統(tǒng)和電源供電系統(tǒng)。其原理見圖1。發(fā)射機射頻系統(tǒng)采用晶體振蕩器射頻源，其振蕩頻率經(jīng)4～8次分頻后變?yōu)榘l(fā)射機的工作頻率，信號經(jīng)過放大分配，作為RF激勵信號送到RF功率放大器。數(shù)字音頻處理系統(tǒng)的作用是外來輸入的音頻信號a（t）轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，這個數(shù)字信號經(jīng)過編碼，去控制RF放大器，即為“數(shù)字幅度調(diào)制”，簡稱數(shù)字調(diào)制。

其調(diào)制過程如下。首先，音頻輸入信號a（t）通過音頻處理后送到模擬輸入板上，經(jīng)低通濾波和阻抗變換后與一個負直流電平相加而產(chǎn)生一個模擬音頻信號。然后，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬音頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)?2比特的數(shù)字音頻信號，這是通過取樣、量化、編碼3個步驟完成轉(zhuǎn)變的。在10 kW哈廣機中，A/D轉(zhuǎn)換器的AD1617芯片包含了取樣、量化和編碼三個步驟的電路。取樣是A/D轉(zhuǎn)換中最重要的一步，取樣值越多越接近模擬音頻信號，但它又受到轉(zhuǎn)換電路的時間限制。因此，取樣的頻率要求為：當載波頻率fc≤820kHz時，取樣頻率fs=fc；當820kHz≤fc≤1400kHz時，取fs=fc/2；當fc≥1400kHz時，取fc=fs/3。例如：本臺882kHz 10 kW哈廣機，取樣頻率可取442kHz。

聲音信號經(jīng)過取樣、量化后進行編碼。編碼就是使每一量化級對應(yīng)一組二進制數(shù)碼，GZ-GS10K-Ⅱ型10 kW哈廣機量化比特數(shù)為12，因此，每個量化級都有12位二進制數(shù)碼，12比特中的高位1～6比特主級數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制編碼器編碼后，變?yōu)?2個等壓（大臺階）RF功率放大器的開通與關(guān)斷的控制信號；12比特中的低位7～12比特二進制數(shù)據(jù)，不編碼，直接控制相應(yīng)的6個二進制加權(quán)放大器的通斷。

圖2為RF功率放大器，它也可以看作是D/A轉(zhuǎn)換器。V1～V4為4個MOS場效管，VD1～VD4為4個齊納二級管，T3射頻輸出變壓器，T1、T2激勵變壓器；電路中齊納二極管用于當發(fā)生瞬變或過激勵時保護場效應(yīng)管。各管激勵信號由T1和T2的次級分別供給。放大器工作于丁類，在射頻激勵信號正半周期間，V1、V4導通，而V2、V3截止；在射頻電壓負半周期間，V2、V3導通，V1、V4截止。因此，在射頻輸出變壓器T3的初級兩端形成峰峰幅度為2B+（+460 V）的方波，方波的重復頻率是發(fā)射機載波頻率，方波電壓通過射頻變壓器耦合輸出。

圖1　GZ-GS10K-Ⅱ型發(fā)射機原理

通過調(diào)制信號控制RF功率放大器的開關(guān)，這樣就把模擬音頻信號“搭乘”在RF信號（載波頻率）上了。一定數(shù)量的大臺階與二進制小臺階輸出電壓合成后，產(chǎn)生確定已調(diào)制的RF信號，波形如［b （b）］。最后，通過帶通濾波器濾除已調(diào)制RF信號的階梯波紋和干擾雜波，將有量化臺階的已調(diào)制RF信號光滑處理成典型的已調(diào)波，它的波形如（C（t））所示，由此，完成數(shù)字調(diào)幅中波廣播發(fā)射機的數(shù)字調(diào)制。

圖2　射頻功率放大器

圖3　主電源驅(qū)動電路

2 故障分析及處理

2.1故障1

2.1.1故障現(xiàn)象

882kHz機（10kW哈廣機）運行時瞬間丟高壓，LCD液晶屏指示風機“Er”。

2.1.2故障處理

首先，在LCD液晶指示屏上按“復位”鍵試一下，故障狀態(tài)指示是否清除，如果故障仍然存在，則故障指示再次彈出。風機故障屬于發(fā)射機一類故障，產(chǎn)生風機“Er”的主要原因有：一是空氣過濾器堵塞，空氣流通不暢；二是風接點接觸不良；三是風機故障。檢查過濾網(wǎng)及風接點都正常，那就是風機問題了。

該機使用軸流式風機，對風機的檢查步驟可分兩步進行。一是靜電檢查：先斷開三相電空氣開關(guān)K6，斷開保險絲（F7/F8/F9），在風機的輸入端用萬用表測量風機三相線包阻值，是否有斷路，短路等現(xiàn)象。二是通電檢查：風機通電旋轉(zhuǎn)后片刻聽到有“嗒嗒”的異常聲音。由此，判斷是風機軸承有故障，通過檢查發(fā)現(xiàn)是軸承鋼珠損壞引起風流量減小，導致風節(jié)點釋放而丟高壓。經(jīng)換上新軸承后風機恢復正常，發(fā)射機安全運行。

2.1.3電路分析

主電源驅(qū)動電路見圖3，T1為主整變壓器，B1為軸流風機，K1 K2為交流接觸器，R31 /R32/ R33為限流電阻，A38為控制板（圖ILA/H3.624.009DL），A30為直流穩(wěn)壓電源（圖ILA/HG2.932.001DL），A39為電源配置板。這起發(fā)射機“丟高壓”的原因是風機故障引起的一類故障，由于風機軸承（鋼珠）損壞風流量變小引發(fā)風節(jié)點（C-S7）的釋放，導致控制板A38-X8-10從高電平（+8V）翻轉(zhuǎn)為低電平（0），這樣控制板便產(chǎn)生了一個脈沖信號；控制電路接受一個“關(guān)機-L”信號，產(chǎn)生一個“關(guān)閉K2-L”信號。這個“關(guān)閉K2-L”信號將控制板A38的三極管V7由導通變?yōu)榻刂梗@時通過光電隔離器N2、N4觸發(fā)雙向可控硅V3、V6也由導通變?yōu)榻刂梗瑥亩袛嘟佑|器K1、K2線包的電壓（+30VDC），而K1、K2線包的另一頭接30VDC+24VAC（A24-X4-1）電壓；這樣，K1、K2便斷開24VAC的交流通路，使交流接觸器K1、K2釋放。而K1、K2被斷激勵后，也就斷開了功放PA的供電電源，并且封鎖功率放大級的所有功放模塊。同時，交流接觸器K2的釋放，它的附屬接點打開，控制板A38-X8-2的“K2合上-H”從高電平（+22VDC）翻轉(zhuǎn)為低電平（0），這就斷掉K2的檢鎖信號，從而輸入給控制板驅(qū)動電路（V8、V7）的“K1驅(qū)動-H”和“K2驅(qū)動-H”變?yōu)榈碗娖剑菇佑|器K1、K2不能被激磁吸合，直到風機故障完成排除后，才能解鎖功放的所有模塊，發(fā)射機恢復正常。

2.2故障2

2.2.1故障現(xiàn)象

981KHZ（10kW哈廣機）機入射功率“時高時低”變化，功率降低了按升功率鍵調(diào)高后，瞬間又跌落下來。

2.2.2故障處理

根據(jù)故障現(xiàn)象，判斷機器有這些原因：一是電壓駐波比（VSWR）過高；二是供電電路（B-電壓和高壓電路）。

故障檢查分兩步進行。第一步，將發(fā)射機接上假負載試機，檢查是否正常。通過檢查電壓駐波比VSWR正常，帶通濾波器VSWR和天線VSWR指示“OK”。第二步，檢查電源電路時，在配電室穩(wěn)壓柜上意外發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓表上指針抖動，隨即打開穩(wěn)壓柜門，一股焦味撲鼻而來，調(diào)壓器滑動觸頭出現(xiàn)“打火”現(xiàn)象，故障原因水落石出。由于調(diào)壓器（B相）碳刷觸點的“打火”引起三相電源電壓時高時低的變化，入射功率表的指針也隨著時大時小的變化。事故原因查到了，維修就容易了。修理調(diào)壓器滑動觸頭時可先用細砂紙打磨碳刷碳化表面并且調(diào)整好滑動觸點與調(diào)壓器線包的間隙后，

通電試驗主電源恢復穩(wěn)定，發(fā)射機正常工作。

2.1.3電路分析

由于調(diào)壓器輸出端三相電源B相接觸不良而產(chǎn)生380VAC交流電的高低變化，經(jīng)主整變壓器T1變壓整流，濾波后輸出的直流電壓也就是發(fā)射機功放級電壓也隨之高低變化。10 kW哈廣機前級功放和末級功放都采用MOSFET丁類橋式功放，其開關(guān)管絕緣柵場效應(yīng)管漏源電壓由主整變壓器T1供給。這樣場效管漏源電壓（UDS）的高低變化導致漏極電流（ID）的大小變化。而丁類橋式功放負載功率為：

其中：Em-功放電源，Im-負載電流的振幅，Rl-負載電阻，丨R+Zl丨-負載等效阻抗；由此，功放電源的大小變化直接影響發(fā)射機入射功率“時高時低”的變化。

3 結(jié)語

自福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心903臺使用2部GZ-GS10K-Ⅱ型10kW數(shù)字調(diào)幅中波廣播發(fā)射機后，在監(jiān)聽中明顯發(fā)現(xiàn)音質(zhì)較好，這應(yīng)該歸功于它采用數(shù)字調(diào)制技術(shù)，克服了以往模擬調(diào)制發(fā)射機難以避免的各種非線性失真，因而，具有優(yōu)越的音頻性能。但是，由于數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機應(yīng)用數(shù)字化固態(tài)化的設(shè)計，電路板線路復雜、這給值檢人員維護工作帶來一定的難度，這就需要工作人員掌握好數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機的先進技術(shù)，認真總結(jié)維護經(jīng)驗，提高處理故障能力，確保“不間斷、高質(zhì)量、既經(jīng)濟、又安全”的播出，把美妙悅耳的聲音奉獻給廣大聽眾。

參考文獻：

［1］張丕灶．數(shù)字式調(diào)幅中波發(fā)射機［M］．廈門:廈門大學出版社，2002．

［2］張丕灶．全固態(tài)中波發(fā)送系統(tǒng)調(diào)整與維修［M］．廈門:廈門大學出版社，2007．

［3］GZ-GS10K-Ⅱ型10 kW全固態(tài)中波數(shù)字調(diào)幅廣播發(fā)射機技術(shù)說明書［S］．哈爾濱廣播器材有限責任公司．

作者簡介：張健平（1959-），男，福建福安人，大專，福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心903臺，工程師，研究方向：中波廣播發(fā)射機調(diào)制與解調(diào)。