淺談地面數字電視發射機功放部份的原理及故障維護

繆 宇陳 勇

（作者單位：1.四川廣播電視臺507發射傳輸臺；2.四川省廣播電視發射傳輸中心）

淺談地面數字電視發射機功放部份的原理及故障維護

繆 宇1陳 勇2

（作者單位：1.四川廣播電視臺507發射傳輸臺；2.四川省廣播電視發射傳輸中心）

隨著無線數字電視轉換工作的開展，地面數字電視廣播節目在很多地區已經開始播出，一些無線發射臺也開始進行相關的發射業務，因為地面數字電視發射覆蓋廣、節目套數多、便于部署等特點，接收用戶越來越多，對承擔發射業務的臺站安全播出壓力也越來越大。保障好地面數字電視播出設備安全穩定運行是安全播出的關鍵任務之一，進一步提高技術維護水平是技術從業人員的當務之急，其中我們就對發射系統中故障率較高的發射機功放部分的原理和技術維護，進行一些探討。

地面數字電視發射機；功放；原理；故障

1　系統組成與原理

圖1 發射機原理框圖

圖1是常見的發射機系統原理框圖，雖然不同生產廠家或在局部上有些不同，但主要框架都差不多，現以1kW發射機為例。

碼流進入激勵器經過調制變頻后輸出RF射頻信號，切換器通過控制器對輸出的RF信號進行雙激勵切換，選擇其中一路RF信號到射頻分配器，射頻分配器將信號分配三路推動3個400W的功放，經過功率放大的3路射頻功率信號經過功率合成器合成一路后經過定向耦合器和帶通濾波器送到發射天線。

其中激勵器、電源、功放是發射機設備的主要關鍵部分，在實際運行中，功放部分出現的問題故障較多，我們就功放模組的原理，常出現的故障進行分析。

1.1功放模組的組成與原理

圖2　功放模組原理框圖

圖2為400W功放系統原理框圖，主要由前級放大器、分配器、2個單元的末級功率放大器、合成器、控制采集板等組成，并與散熱器、封裝機殼及接插件等組成功放模組。

末級功率放大器是由2個單元的功率放大器單元板組成，經過功率合成器提供400W的輸出功率。

1.2功放單元的組成與原理

圖3　功放單元原理圖

功率放大器單元電路如圖三所示，它使用LDMOS超高頻射頻功率晶體管BLF888A，該功放管是雙晶體管。該單元模塊射頻輸入、輸出采用巴倫（平衡不平衡轉換）網絡，標稱阻抗50Ω，供電50V，AB類工作，推挽共源式放大，工作電流在7.5A。

BLF888A和電路基板、散熱板等組成功率放大器單元。

2　功放的故障維護與分析

2.1功率晶體管損壞

現象：常表現在發射機輸出功率下降，降至500～600W左右，反射功率顯示表現正常。功放組中的其中一個功放輸出功率不夠（平常約為300W左右），另外，單個功放的電源電流也下降（正常在25A，26A左右），通過發射機控制監測數據面板查閱，可以看到4只功放管（LDMOS）的單管工作電流，其中1只的功放電流下降（正常約7.5A左右）。

圖4　

圖5　

分析處理：一般可以判斷為功率晶體管1/2（封裝對管）部分損壞，雖另外1/2部分狀態還正常，但在工作一段時間后，管子性能也會下降，受損，應該進行功放管更換。圖四為使用的雙柵型LDMOS管。打開金屬蓋板，找到電流下降的LDMOS管，為進一步確認晶體管的損壞，可以采用常用的電阻法來確認。用萬用表的電阻檔，測量LDMOS的輸入和輸出（柵源之間），輸入正常阻值一般在3kΩ（在路）左右，輸出阻值很大，可以參考圖4里晶體管結構，就可以判斷管子的好壞。

另外在損壞的功放管輸出端（圖五紅圈所示），往往發現輸出阻抗匹配網絡SMD元器件脫焊和燒焦現象，也要進行更換，如果甚至出現電路基板燒壞覆銅面的現象，整個電路板都要進行更換，以保證電路高頻特性要求。

總結：在維修時往往發現在損壞的LDMOS晶體管輸出端，都出現SMD脫焊的情況，于是在某些方面可以認為，由于輸出特性阻抗等參數的改變而導致LDMOS晶體管的損壞，我們將進一步實驗分析這種可能性。

在出現故障，來不及對故障LDMOS功放管進行更換處理時，應先降低整體發射功率，以減小其他未損壞功放組件進一步損壞的可能性（為維持功率，工作在大電流狀態），在整機功率不低于3dBm基本可以維持主要覆蓋區域面積不變（邊沿區域會有些影響）。

2.2輸出合成器輸出斷路

現象：另外一種情況也表現為發射機輸出功率下降，從發射機監測控制面板上看，晶體管工作電流數據大都基本正常，但其中有功放模組功率輸出減少，其它功放模組功率輸出增大（600W左右），從功放開關電源上來看，功放組電源電流、基本正常。

分析處理：在這種現象下，一般會認為，發射機輸出部分問題，檢查發射機吸收負載、天饋硬饋、多工器等部分。經過檢查并觸摸關鍵部位，沒有出現部件溫度升高、發熱、發燙的情況。只有打開各功放模組逐個檢查，才發現其中一個模組功放輸出合成器板基板燒毀，如圖6所示。

圖6　

從而導致整個功放模組功率不能有效輸出，從而出現發射機整機輸出功率下降，而整機各個功放模組電源工作電流不變的情況。

為實現大功率輸出，發射機和功放模組都必須通過多個放大器合成功率，而合成器板是實現功率相加和隔離的必要部件，其端口阻抗為50Ω，隔離大于20dB。經過更換合成器板，并使用矢量分析儀調整整個功放模組的功放相位，發射機功率輸出恢復正常。該故障相對于功放管直接損壞相比，在技術判斷上具有較強的迷惑性。

總結：對于這類故障是較為少見的，常見的多是吸收負載損壞。合成器板燒毀，可以認為是由于功放模組輸出阻抗或相位發生變化引起的，功放合成放大器的相位和輸出阻抗是有嚴格要求的，分析是由于經過多次維修更換功放LDMOS管或功放組件后，而導致合成器輸出反射某一瞬間過大出現燒毀現象。

3　結語

隨著地面數字電視發射機大規模的應用，對常出現的發射機主要功放部分進行了一些粗淺的技術總結，提高設備的安全穩定性，在設備運行中應該采取一些必要的措施。首先是機房的工作環境，應嚴格控制機房的溫度、濕度、灰塵，特別是溫度、濕度，他們對高頻設備的安全穩定運行有著很大的影響，過高地溫度會影響設備內部元器件的效率和可靠性，過大的地濕度影響電路的高頻特性，導致元器件損壞；其次，對于大型的數字發射設備在使用一段時間后，應該使用專業儀器進行統調，特別對多次進行維修過的高功放部分，更應該進行工作點等參數調整，保證高頻性能。

技術維護是一項理論與實踐結合性很強的工作，它要求具有細致的觀察力、準確的判斷力和科學的分析處理方法，在技術設備不斷快速地更新換代的今天，技術工作者應該不斷的學習更新技術管理、技術維護方法和手段，拓展技術思維，以適應今天新時代，新技術發展的要求。