淺談中波廣播發射機射頻功率放大板原理及故障處理

全固態數字調幅中波廣播發射機又叫做DAM（Digital Amplitude Modulation）中波廣播發射機，是數字調幅廣播系統重要的組成部分，負責將音頻及加載信息進行數字化處理，以調幅廣播的形式發射出去。DAM中波廣播發射機的幅度調制是這樣實現的，即在每一時刻必須開通一定數量的功率放大模塊，來產生該瞬時音頻調制信號所對應的射頻輸出電壓。所以數字調幅又稱作量化的幅度調制，它是融幅度調制與數字處理于一體。

DAM-50Kw中波廣播發射機總共用了139塊“插入式”射頻放大器模板。其中1塊用于前置推動級；14塊用于射頻推動級；124塊用于功率放大級。任何一塊射頻功率放大板都能用于前置推動級、射頻推動級或功率放大級。模塊可在不影響發射機運行的情況下互換。

一、射頻功率放大板工作原理

射頻功率放大板是一個D類開關放大器。由8只N溝道功率場效應（MOSFET）管組成一個橋式電路（8只場效應管每兩只并聯使用）。此電路可認為是一個四邊形。它分為兩部分；A部分包括V1（V3）、V5（V7），B部分包括V2（V4）、V6（V8）。功率MOSFET管為塑封，安裝在散熱器上。

模塊的每一部分的兩組MOSFET管的射頻激勵信號相位相差180°，因此當上面的一組為開（飽和），下面的一組為關（截止）。當上面的一組為關，下面的一組就為開。輸出就以射頻速率在地（大約0V）和正電源電壓之間變化。由于每個MOSFET管以很短的時間變化于截止和飽和之間，放大器效率很高。功率耗散在兩種狀態下都很低，而且功率管快速通過功率耗散較高的線性工作區，所以平均耗散功率很低。

射頻功率放大板被設計為擁有獨立的電源和射頻激勵輸入，使它的A半部分和B半部分可相互獨立地工作。A部分輸出和B部分輸出分別連至功率合成變壓器初級繞組的兩端。這可等效成典型的推挽結構。可將8只MOSFET管看成四個開關。由于射頻激勵信號相位的關系，以至只有兩種開關結構是可行的（除非一個MOSFET管短路）。在射頻周期的正半周，V2（V4）和V5（V7）都被激勵到截止狀態，V1（V3）和V6（V8）飽和。在射頻周期的負半周，V2（V4）和V5（V7）飽和，V1（V3）和V6（V8）截止。

這種開關動作有效地通過C8將整個電源電壓送到功率合成變壓器的初級繞組上。每一個推挽放大器產生一個方波輸出，但兩組放大器方波輸出相差180°相位。通過變壓器初級繞組的方波峰-峰值大約為2倍的電源電壓。電容C8串聯在變壓器繞組中以便當一個MOSFET管短路時，阻止直流到地的電流。

當一個放大模塊截止時，就沒有電流流過電源和功率合成變壓器初級，模塊就不提供任何功率給功率合成器。然而電流仍舊流過功率合成器次級（另外的放大模塊工作），除非整個功率合成器射頻輸出為零。這個功率合成器電流將在環形變壓器初級繞組對所有的靜止模塊感應出射頻電壓。如果把功率合成變壓器初級看成開路，感應電壓能損壞放大器MOSFET管。而且在初級線圈無負載情況下，高射頻電壓能產生電弧而損壞磁環。

在功率合成變壓器的感應電壓存在時，V1（V3）和V6（V8）截止，V2（V4）和V5（V7）必須和輸出網絡振鈴電流保持同相。這將通過頻率合成器（DDS）同步電路（包括輸出網絡電流采樣和頻率合成器上的一些電路）來實現。

二、射頻功率放大板的故障處理

1.若只有一個射頻功率放大板發生故障，尋找故障射頻放大器模塊最普通的方法是將被懷疑的模塊換到一個工作正常模塊的位置上，同時把正常的模塊放到故障發生的位置上，這叫做模塊交換。由與原來是否一樣，可以得知模塊的損壞是由它所處的位置還是由模塊本身所產生的。若是功率放大模塊自身故障，則表現為保險管熔斷，對應支路上的MOS管短路，此時處理故障只需要更換對應的兩組四只MOS管即可。

2.若出現同一位置處的射頻功率放大板反復出現故障，則可能造成故障的原因包括：射頻驅動異常；漏極相位異常；輸出磁環損壞；控制信號異常。

為了工作正常，射頻功率放大板的射頻推動值應在35～40VP-P之間，模塊之間驅動信號的相位應在±4°之內。若射頻放大晶體管損壞、射頻驅動電纜損壞、或母板（功率合成器）接觸不良等，則可能引起不適當驅動幅度與相位的原因。

正像其它模塊上的射頻驅動信號相位必須在±4°以內一樣，射頻放大器MOS管的漏極開關波形的相位也必須在±4°以內。即使射頻驅動信號相位正確，其它問題也能引起漏極相位超差。漏極相位不合適的原因如下：射頻放大器效率線圈連接不好或抽頭錯誤、MOS管不對或射頻放大器輸出磁環損壞。射頻放大器由于相位問題而出現故障總是在故障前工作一小段時間，這種情況下，這個模塊總是比其它模塊熱。這是判斷模塊工作相位出問題的最好方法。

每個射頻放大器的輸出磁環必須將射頻輸出送給合成變壓器。如果磁環損壞，放大器不會有效地工作或出現故障。檢查磁環是否有裂縫或有放電痕跡。可通過合成器板上的痕跡或線圈（磁環）的顏色進行一些表面檢查，但是更徹底的檢查必須拆卸功率合成器板。

來自調制編碼器的開/關控制信號對各臺階來說應該在同一電平上。檢查編碼器輸出，比較這些信號，可以判斷出控制信號是否異常。

3.若出現射頻功率放大板大規模損壞的情況，則可能是由于A/D轉換相位設置不當、調制B-設置不當、駐波保護電路故障、射頻功放模塊電壓過載以及發射機內部空氣流通不暢等原因造成的。

當A/D轉換器采樣脈沖相位設置不當時，會產生隨機性的模塊損壞故障，尤其是高調幅時，易損壞“大臺階”功放摸塊。此時應該檢查A/D轉換板上的兩個撥碼開關S1、S2以及跳線XT10、XT11的位置是否正確，特別是相位補償開關S1的設置，它對發射機的安全運行至關重要。若S1設置不當，使采樣信號的相位不正確，將不能保證循環調制編碼板輸出的功放開關信號是否正好在推動信號正負交越處來開關功放模塊，從而增大模塊損耗，損壞場效應管。

調制B-電源用于對功放模塊的開關時間進行補償，若調制B-電源設置不當也會造成大規模功放模塊的損壞。在載波功率50KW，調幅度100%時，B-電壓在-2V～-6V之間變化，其中-2V對應調制負峰，-6V對應調制正峰。若懷疑此電壓不對，可對照廠家給的預制表，調節直流穩壓電源板上的電位器上的電壓。

駐波保護電路調整不當，則起不到保護作用，功放模塊在有來自天線或者帶通濾波器沖擊時，會產生模塊的大面積損壞。用雙蹤示波器檢測駐波保護電路，若相位不同應給予調整。

冷卻氣流不足會導致模塊過熱，若發射機風接點或者熱敏繼電器失效，可能導致功放模塊過熱而過早損壞。

作者簡介：張有順，男，遼寧省沈陽市人，民族：漢，職稱：工程師，學歷：本科，單位：遼寧省廣播電視傳輸發射中心。