調頻發射機改頻后引出的問題及解決方案

陳亞軍

1 根據需要進行發射機改頻

插花發射臺轉播安徽省人民廣播電臺一套節目的調頻發射機是使用成都凱騰KFT-Ⅱ-914A型10kW調頻發射機，載頻為99.9MHz。該機器工作一直較為穩定，后由于省人民廣播電臺為了全省同頻覆蓋省一節目，而把省一節目的頻點統一改為103.6MHz。

改頻工作進行得很順利，只是把發射機激勵器的頻率從99.9MHz調整到103.6MHz，對應的多工器由廠家技術人員調整到103.6MHz并調好匹配。開機試機，調整激勵器輸出功率，逐步把整機功率推到額定功率10kW。

2 分析調頻發射機的功率不平衡問題及原因

這時激勵器輸出功率為12W，而在改頻以前整機輸出功率在額定功率時對應的激勵器輸出功率只有9W左右。再分別查看8路末級功放盒分別輸出的功率，這8路功放相互間的功率差異也較為明顯，最大值與最小值相差近200W。很明顯，在改頻后同樣的輸出功率需要更大的激勵功率，這種表象下面可能存在以下兩種情況。①當初訂購這部發射機時是按照99.9MHz訂購的，廠家也是按照工作頻率99.9MHz來調整各末級功率放大器的增益、匹配等，現在工作頻率由99.9MHz變為103.6MHz，工作頻率相差近4MHz，所以在103.6MHz的工作頻率下部分放大器的增益下降，而部分放大器的增益則可能變大。②在新的工作頻點下各放大器的增益不相同，各放大器輸出功率在合成時產生很大的不平衡功率消耗在吸收負載上，使整機輸出功率下降。基于上述原因，首先對各合成器的吸收負載進行檢查，通過檢查發現，各合成器的吸收負載都發燙，而且相應的吸收負載由于過熱而使它們的熱保護開關吸合，負載上的散熱風扇都已經啟動，在正常情況下這些風扇是不該啟動的，這說明放大器的輸出功率很大一部分已經消耗在吸收負載上了。該發射機功率分配、合成器全部采用3DB正交分配、合成。

原理圖如圖1所示，在合成器的吸收負載上如出現較大的消耗功率，只有兩種可能，即合成端輸入功率嚴重不平衡或合成端輸入功率相位差較大。打開所有吸收負載盒蓋，用數字萬用表直流電壓檔分測吸收負載R1、R2、R3、R4上的電壓值，分別約為1.58V、1.33V、1.4V、1.6V，而R5、R6上的電壓更是接近8V，而這些吸收負載上的電壓值對應功率等級約是0.1V相當于10W功率量，R7是外置1000W/50 Ω負載，不易測量其電壓值，從發熱情況來看，估計也不會小。R1～R8都是800W/50 Ω微帶電阻。從實際測量的電壓值來看，在各個吸收負載上消耗的功率都已經遠遠超出正常值范圍，如果在這種狀態下長時間滿功率工作，很容易把吸收負載燒毀，從而造成技術事故。在正常或者說在理想工作條件下，由激勵器送入的功率信號，經過3級3DB正交分配，完成1∶8等幅正交分配給功率放大器1～8，如圖1所示，每個功率放大器由6塊300W以BLF278為核心的放大模塊合成，所以每一塊放大器最大功率能推到1500W，由這8塊1500W放大器對輸入信號功率放大后分別輸出功率信號P1～P8，這8路功率信號又兩兩一組再進行正交合成，分別合成出P9～P12，再兩兩正交合成，分別合成出P13、P14，最后由P13和P14正交合成輸出。如果這8路放大器的輸出兩兩一組能嚴格保持正交相位關系并且各放大器的增益相同或接近的話，那么在各個吸收負載上就不會產生消耗功率或有很小的消耗功率。

現在該頻后各功放的輸出功率相鄰間出現較大差，即合成器輸入不平衡，其合成輸出功率值因消耗而變小的同時，其矢量相位也會出現一定的超前或滯后。以第一路與第二路功放輸出功率合成來看，這種因輸入功率不平衡而造成合成輸出功率信號相位移的情況。如圖2所示，如果第一路功放輸出功率P1與第二路功放輸出功率P2等幅正交的話，它們合后，它們的合成功率應為P9，現在改頻后由于它們的功率增益不同，所以它們的輸出功率相差近100W，把改頻后第一路輸出功率記為P1’，且第二路輸出功率不變仍為P2，P1’＜P2，這時它們的合成功率就是P9’了，從圖2很明顯可以看出，P9’已經滯后P9，產生θ°相位移。同理，第三路與第四路功率放大器的輸出功率P3和P4在合成后輸出的合成功率P10也會產生一定的相位移，即改頻后的P9和P10間的相位相互之間不會再是正交關系，再加上現在這兩者之間的功率差別，故它們再進行功率合成時，就會在吸收負載上產生很大的損耗，而且合成后的功率P13矢量相位也同樣會發生偏移。以此類推，就能確認第五路功放與第六路功放的輸出功率P5和P6在合成后輸出的合成功率P11，第七路與第八路功放的輸出功率P7和P8在合成后輸出的合成功率P12都出現了一定的相位移，故P11和P12再進行合成后也在吸收負載上產生很大的損耗，它們的合成功率P14的矢量相位也超前或滯后改頻前的相位，這時P13和P14也不可能保持正交的相位關系，而且這時它們的功率等級已經很大了，它們再進行末級合成時，就會在吸收負載R7上產生更大的消耗功率，這一點可以從吸收負載發燙得到證明。

圖1 功率分配與合成

圖2 功率相量合成圖

發射機改頻后在引起各個功率放大器增益差的同時，還會使合成前的功率信號P1～P8引入附加相位差。如圖1所示，輸入激勵信號由1∶8分配后變成8路嚴格保持正交關系的功放輸入信號，這些輸入信號由1#～8#信號線送入相對應的功率放大器，每路放大器內是由6塊BLF278為核心的放大模塊合成，因功放管BLF278輸入、輸出特性的差異，所以它們的管口阻抗匹配網絡是有差異的，這些匹配網絡是由LC電路組成的，相同頻率的射頻信號通過不同的LC網絡肯定會產生不同的相位移，正是基于這點，廠家在調試機器的時候也考慮到了這種情況，他們采用的辦法就是對不同的功放進行相位預校正，具體的做法很簡單，就是針對不同的功放配置不同長度的信號輸入線，所以1#～8#這8根輸入信號線的長度是不同的，廠家的調整都是基于99.9MHz這個頻點調整的。現在發射機改頻到103.6MHz后，這個頻點的射頻信號經過功放內的基于99.9MHz調整的LC阻抗匹配網絡時，就會產出新的附加相位移，原有的相位預校正就無法對現有的相移進行預校正了。所以，改頻后，即使各個功放模塊的輸出功率相差不大，由于功放引入的附加相移，會使這8路功率信號經過三級兩兩正交合成后肯定會在吸收負載上產生很大的消耗功率，從而使整機輸出功率下降。

3 根據實際情況逐一調整功放

經過以上的分析后，在沒有專業儀器的情況下，著手對發射機進行調整，調整的方法不復雜，但時很繁瑣、耗時。首先調整各個功放器是功率，盡量使它們的輸出功率一致或接近，特別是盡量減小相鄰功放的功率差，由于其內部的功放模塊無法調整，就調整各個功放的預放的增益，每個功放盒的預放管的偏置電阻都外置在功放盒的后面板，易于操作。把功率大的降一點，功率小的升一點，反復調整后，使各個功放的輸出功率差盡可能地小。調整完畢后，這時再用數字萬用表直流電壓檔測量R1～R6上的電壓，測量的電壓值比調整前都有大幅地下降，其中R1～R4上的電壓最大值不超過1V，R5、R6上的電壓最大也不超3V。最后是調相，即調整功放輸入信號線的長度，進行相位預校正，具體方法以第一路與第二路為例加以說明，一組一組地調。先做一根比1#線短約1cm的信號線替換原1#線，使第一路功放相位預先超前，接好后開機，測量R1上的電壓值，如果變小，說明第一路功放功率信號相位滯后第二路功放，具體滯后多少度，需要進一步調整信號線長度，直到R1上電壓值最小；如果R1上電壓值變大，說明第一路功放相位超前第二路功放，這時恢復原1#線，把2#線也用略短一點的信號線替代，開機，再測R1上的電壓，調整2#線的長度，直至時R1上的電壓最小為止。其他三組調整方法相同，經過反復調整后，實測R1～R4上電壓最大值不超過0.25V，R5～R6最大值不超0.85V，R7上的電壓無法測量，開機一段時間后，用手摸其表面溫度有溫熱感，屬正常范圍。

調整工作結束后，激勵器輸出功率7W，整機輸出功率9.6kW。至此，改頻工作才算是圓滿結束。