PDM（316D）型中波發射機故障分析與處理

摘要：本文主要介紹了美國大陸公司生產的10kW PDM316D型全固態中波發射機的工作原理和特點，并以一次射頻通路故障為例，提供了故障的分析方法和處理過程，此次故障點是由高頻瓷環老化導致磁導率下降，致使前級輸出的射頻驅動信號下降，使模塊不能正常工作，故障具有一定的代表性，以供兄弟發射臺維護人員交流學習。

關鍵詞：316D機 高頻瓷環 磁導率 故障處理

中圖分類號：TN948.53 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0228-02

1 引言

我臺10KW PDM316D型全固態中波發射機是美國大陸公司制造的脈寬調制發射機。發射機投入播音工作以來，每日播音量約為21小時，經過幾年來工作運行的效果看，其優越性得到了一線維護人員的了解與認可，其具有高穩定性，高電聲指標和維護簡便等優點。316D型全固態中波發射機特點為音頻加直流形成PDM控制信號來對載波進行調制。利用功率合成技術，以MOS場效應管作為基本的功率放大元件，由多個基本功率單元進行合成的方式構成整機功率輸出。其控制電路較為先進，取樣點較多，幾乎對每一個重要位置都進行取樣監測，如對電源電壓、電流、入射功率，反射功率；每個PWM放大器的溫度、電壓及末級輸出都進行取樣、監測。發射機可實時通過本地LOCAL的面板或遙控REMOTE的微機進行監測和完成相應的操作，316D微機控制軟件由40多條命令完成。

2 發射機工作原理

316D型發射機可分為頻率合成器、PWM發生器、功率放大單元、射頻輸出網絡、冷卻及電源系統和控制監視等組成。其特點為多組功放模塊分別對信號進行放大，在發射機末級進行電流合成和功率輸出，當一組功放模塊發生告警或故障時，不影響其他模塊正常工作，工作時各模塊支持熱插拔。功率放大單元中有8組功放模塊，每組模塊輸出1.75kW，射頻額定功率為10kW，最大功率為12kW，并可支持不對稱輸入140%的正峰調制，各模塊間可互換，每個功放模塊里有五組PWM放大板和射頻放大器、1個功放控制板和1個功放驅動調諧組成。

將發射機上的主電源斷路器閉合后，發射機會先運行本機自檢程序，發射機自檢正常后，再運行微機控制程序，進入程序界面，可對發射機的各項狀態進行實時監測和對發射機進行相應控制操作，界面上側顯示相應的采樣值如電源電壓、電流、入射功率等，下側為發射機告警、故障和控制操作等具體工作狀態。點擊上下鍵可進入其它界面來顯示相應的數值和狀態。計算機用條形圖來顯示基本測量值和8個功率模塊的具體參數值。各數值及功能狀態黃色表示告警，紅色顯示故障，正常范圍內顯示為綠色。

3 故障現象分析與處理

3.1 故障現象

在一次工作中發射機顯示故障為：發射機功率限制、功率塊射頻驅動禁止、驅動脈寬輸出過高，驅動射頻輸出過低，全部放大器故障，全部功率塊禁止的故障現象。手動不能清除，機器不能正常工作。查看射頻前級和各模塊中保險，MOS管均正常。具體數值如表1所示。

3.2 故障查找過程

根據發射機顯示的具體故障，對相關部位進行檢查，首先檢查發射機功率模塊射頻驅動禁止的原因。檢查各功率模塊PWM輸入信號是否正常，PWM信號在功放地址板A9A9輸出端測試正常，證明A16 PWM發生器工作正常，已經輸出PWM信號。但各功放模塊上并無PWM信號。說明由于功率模塊射頻驅動信號低，禁止了PWM信號送入所有的PWM放大器中。造成上述現象的原因可能為（1）功率模塊射頻驅動信號有短路處。（2）功率模塊射頻驅動前級故障，造成功率模塊射頻驅動禁止。（3）前級驅動輸出的電平幅度不足，無法推動射頻放大器MOS場效應管正常工作。

對功率模塊射頻驅動信號的相關線路進行檢查并測試沒有發現問題。對功率模塊射頻驅動前級進行檢查，更換頻率合成器板、射頻放大板、PWM放大板后依然出現上述故障。為進一步判斷故障點，先插入兩個功率模塊，發射機正常，測試模塊中功放射頻驅動為32V；將插入3塊功率模塊，發射機正常；插入4塊功率模塊，發射機出現了故障，告警，此過程中功率模塊射頻驅動信號逐步降低，功率射頻驅動前級工作狀態也不正常，負載的變化對射頻輸出影響顯然變化很大。經對射頻驅動電路檢查，發現射頻輸出的電流變壓器T5當發射機加20%功率時，溫度是70℃，比正常值偏高，T5電流變壓器初級為射頻放大A18輸出的受PWM信號影響的射頻驅動信號，為一個漆包線的線圈如圖1所示，它的次級為穿過該線圈磁環中央的銅管，銅管一端接地，另一端經調諧電路后為8組功率模塊提供射頻驅動信號。

3.3 故障點

由于長期工作在高頻環境下，T5處的高頻瓷環老化，磁導率μ下降，導致損耗加大，引起射頻回路輸出到各工作模塊的射頻信號輸入降低，導致模塊不能正常工作。此故障點不易被查找出，T5外觀無變化，檢查無異常，一般儀器無法直接測量，具有隱蔽性。因此要增加T5的電感量，已達到發射機工作范圍值，可采用選擇高導磁率的磁環；增加線纜繞線圈數與減少磁環內徑；增加磁環的數量；采用高頻磁性材料等方法。

3.4 故障分析

316D機射頻回路由：頻率合成器（A15），前驅動（A17），射頻放大器（A18），PWM發生器（A16）中的72 kHz和電源采樣（電源采樣作為電源輸出變化的補充）的合成信號采樣，射頻驅動分布（A20），PWM放大（A19），和外圍電路如T5，L2，C9，C7，C8等組成，直到把射頻信號送入各模塊中的射頻驅動調諧中，使模塊工作。

此機驅動射頻信號是由頻率合成器（A15）輸出載波信號，經前驅動（A17）放大，使射頻放大器（A18）中的MOS管工作，而其輸出電平又是由PWM放大板（A19）提供，形成射頻信號，經T5，L2等電路送至模塊中，如圖2所示。

A19 PWM放大板中輸入直流電源-220V，受72KHz和電源采樣的合成信號控制后輸出，其輸出信號經濾波網絡后，進A18射頻板為此板提供電源。由A18載波信號控制后的輸出信號經T5，T6，L2等輸出網絡送入負載模塊中，如圖3所示。

由圖2、3可查到，驅動脈寬輸出采樣點為A19 PWM放大板輸出端采樣（圖標1），驅動射頻射出采樣點在A18射頻板輸出的T5后的T6點采樣（圖標2），模塊中功放射頻驅動采樣是在功放射頻調諧的一路輸出端采樣，由表1可見，故障時比正常時，Uz18的壓降明顯被提高，致使輸出到負載模塊中的電壓值被降低，使模塊中的射頻驅動電壓變低。

T5是射頻電路中重要的連接器件，它是射頻放大器（A18）的負載，把A18輸出的射頻信號取出，又把取出的射頻信號經過耦合電路送入各工作模塊的射頻驅動調諧中，在經射頻驅動調諧分配到模塊中的各放大電路射頻板中。

驅動射頻信號進入模塊后，經模塊中的驅動射頻調諧輸出分配到模塊中的射頻工作板上，驅動射頻調諧輸出中還有一路射頻信號采樣進入模塊的控制板中，最終與PDM輸入信號經或門一起去作為PWM板MOS管G極的控制信號。由于T5的μ（磁導率）下降，使模塊中射頻信號變低輸出置“1”禁止信號，使PDM輸入與射頻信號相或后輸出置“1”禁止信號，使PDM信號禁止，使PDM板不能工作，導致模塊不工作。導致顯示100%的放大器故障告警，100%功率模塊禁止故障的現象。

4 結語

通過此次故障處理，說明發射臺的維護人員不僅要能熟練處理發射機常見故障，當遇到一些原因比較復雜的故障時，要能充分利用發射機上各采樣點提供的主要部件的狀態和參數，根據狀態和參數的異常，進一步判斷故障的原因，要對發射機主要元器件的性能作深入的了解，結合實際中存在的問題，處理好發射機出現的復雜故障，維護好發射機。

收稿日期：2016-08-11

作者簡介：馮宏友（1979—），男，回族，北京人，國家新聞出版廣電總局五八二臺，工程師，工程碩士學位，研究方向：廣播與電視技術。