3DX50發射機待機問題與工作穩定性的提高

廣東省廣播電視技術中心522臺 林良慶

1.案例介紹

我臺于2006年引入了三臺3DX50發射機，設備持續處于一個良好的運行條件下，但是在進行調試和使用時發現了一些問題。對發射機的正常運轉造成了影響，為了保證3DX50發射機可以穩定運行，需要對問題的基本情況以及問題出現的原因進行分析，并提出相應的應對措施，提高了3DX50發射機運行的穩定性。

2.發射機簡要介紹

2.1 基本原理

3DX50發射機是一種數字化和大規模集成電路結合后的產物，通過對DX系列機數字調幅技術進行利用，對其基本特征進行了延續，并在此基礎上利用了數字直接驅動技術作為驅動部分，將DX機中射頻驅動級去除掉，提高了整機的穩定性和效率。音頻信號輸入后會利用模數將其轉變成數據流，該數據流又被叫做音頻字流。通過激勵器中的FPGA對表示載波功率的載波字和音頻字進行迭加后會生成音頻信號，然后利用D3板連接調制編碼板和激勵器。在各個射頻周期內，通過激勵器發送出來的串行控制信號會經過D3板發送至調制編碼板，調制編碼板根據接收到的信號決定功放的開通數量，并將功放需要的低電壓方波射頻驅動信號發送出。D3板發送出的驅動信號和調制控制信號會有調制編碼器進行接收。串行調制控制信號為16bit字段的信號，其中一個6位字段用來對二進制功放模塊進行控制，一個5位字段用來說明大臺階功放模塊需要開通的數量，數值范圍為1～16個。

調制編碼器則是利用調制控制信號進行編碼，對于大臺階功放來說，編碼主要是根據優先表來實現的。當系統中調制編碼器位置發生變化時，優先級也會隨之產生變化。一般來說，一個50kw機的功放柜只有一個，在一個功放柜中設置了四個調制編碼器，每個調制編碼器最多可以控制16個大臺階功放。而編碼器的優先級則是由位置來進行確定的。當出現功放模塊損壞的情況時，會自動從調制編碼器可用模塊中去除該模塊，然后利用CAN總線將模塊損壞的信息發送給激勵器。激勵器會在下個周期對模塊進行重新分配，這樣一來就避免了原DX機中低端模塊損壞后使調幅波形受損的情況，避免出現類似失真的情況，而且不會對輸出功率、音質和調制度造成影響。

2.2 3DX機的運行特征

（1）人機界面的功能比較完備。在人機交互界面，3DX50發射機機提供了一組邏輯開關、一個VGA顯示屏、以及模擬指針儀表， 通過計算機對VGA顯示屏進行控制，可以將發射機任何時刻的工作情況以及出現故障時 的故障位置顯示出來，而且可以利用顯示屏對發射機的一些參數設置進行調整，具有非常完善的功能。

（2）冗余設計。3DX50發射機對DX機的優點進行了繼承，系統部件采用冗余設計的設計原則進行設計，特別是功放模塊的設計。通常情況下，50kw的3DX發射機發射的載波功率電平只需要24塊功放模塊就可以達到要求，而3DX50發射機則安裝了62個大臺階功放，有良好的冗余度，并且可以實現熱拔插，一共布置了兩個發射機激勵器，兩個激勵器之間可以進行相互切換，同時還配備了雙二進制模塊電源、雙二進制模塊、雙低壓電源，并且這些冗余設計可以實現自動切換。

（3）智能化和集成度較高。在3DX發射機上應用了CAN總線、FPGA器件、CPLD、微機單元等，使整機的智能程度和集成化程度得到了顯著的提升，可以提高整機的安全性、穩定性和運行效率。

（4）具有可升級型。3DX發射機可以支持現有的各類數字調幅廣播標準。

（5）其他的3DX機激勵器可以進行音頻模擬，同時也可以接受EBU/AES信號，可以進行同步廣播。

3.該電臺3DX50發射機故障情況

3.1 輸出監測板故障

3.1.1 故障情況

在開啟3DX50發射機后，顯示屏上顯示的輸出功率只達到了4～5kw，在正常工作情況下，功率的輸出值為50kw，并沒有在顯示屏上顯示出故障，監控測板上顯示的指示燈從正常情況下的綠色變成橙色。進一步測量穩壓集成模塊運行過程中的電壓值發現，模塊的電壓值大小為2.5～4.4V，遠低于18V的正常電壓值。而顯示屏上顯示出來的電壓值和電流值均為正常值，只有顯示的功率大小不正確，因此需要分析異常顯示故障的原因。

3.1.2 故障出現的原因分析

結合3DX 50發射機的運行原理不難發現，輸出監測板+18V電源主要是通過LM 317穩壓管將+32V穩壓而成，然后再穩壓成+5V電源供給各部分電路使用。假如+18V電源無法正常工作，那么就會影響各類取樣信號。在實際運行過程中，利用TP13出的電壓可以換算出發射機顯示的入射功率值。在實際運行過程中，如果+18V電源的電壓值正常，可以就可以進行正常開機，這時TP13位置電壓大小分別為1.68V、2.55V、3.68V,此時在VGA顯示屏上顯示出來的正向功率讀數值分別為12.5kW、25kW、50kW。

在穩壓管輸出電壓值下降后，按照低、中、高功率開啟設備后，取樣點為的電壓值大小分別為1.14、1.27、1.3V，而在顯示屏幕上顯示出來的功率值分別為4KW、5.5kW和6kW。3DX50發射機處于正常運轉的狀態下，說明功率值處于規定要求的取值內，只是顯示屏幕上顯示出來的功率值存在誤差。

當發現故障后，立即檢查了穩壓管的溫度值，通過檢測發現穩壓管溫度值大于80℃，將發射機電壓斷開并在穩壓管溫度逐步降低到40℃后重新進行送電，輸出電壓值達到了正常值，將設備重新啟動以后，各項數值均沒有出現異常。因此該故障主要是因為LM 317表面的散熱效果比較差，導致表面溫度過高造成的。

圖1 電源分配管故障

通過進一步分析發現，輸出檢測板的散熱設備在3DX50發射機待機的過程中，風機停止運轉，此時不會有氣流吹向監測板，無法保證監測板上的元器件順利散熱，穩壓器持續散出的的熱量無法立即散去，從而使穩壓器持續處在高溫的運行狀態下，影響了電壓的正常輸出。究其原因，出現這一問題主要是在進行3DX50發射機設計過程中，未能充分考慮待機情況下穩壓管散熱的問題，進而引發了上述問題。

3.2 電源分配板故障

3.2.1 電壓分配管故障的實際情況

在檢修3DX50發射機的過程中，發現了電源分配板運行過程中存在熔斷保險絲的情況。雖然更換保險絲后可以正常進行運轉，但是運行一段時間后又再次出現了保險絲被熔斷的問題，如圖1所示。

3.2.2 故障出現的原因

在3DX50發射機運行過程中，控制電壓值大小為32V，發射機在運行過程中 ，對于一些功放比較低的電源會分配一定的電壓，使電壓穩定在±12V，然后通過電源分配板連接母板調制編碼器和功率放大器上進行使用。然后通過電源分配板和調制編碼器、功率放大器進行連接。因為實際運行過程中電壓值相對來說較大，隨之也會產生比較大的電流值。通過進行檢查證明，在運行過程中保險絲出現熔斷是由于運行過程中電流值比較大，再加上電阻值比較大，導致表面溫度值過高。而電阻值過大則是因為保險絲和卡子出現了接觸不良的情況，產生了觸電電阻，此時會持續的對保險絲座進行加熱，如果散熱不利會因溫度持續過高導致保險絲的卡夾喪失彈性，進而進一步使接觸電阻值變大，不僅會燒斷保險絲，而且還會使用電路板 被燒壞。由于功放柜中的風扇是電壓分配板主要的散熱設備，考慮到在3DX50發射機處于待機的狀態下，功放柜中的風扇是停止運行的，因此無法將熱量散去，隨著熱量持續升高，使保險絲融斷，進而誘發功放柜電纜聯鎖故障。

4.3DX50發射機穩定性提升措施

4.1 輸出檢測板故障的解決措施

通過上述分析可知，輸出檢測板故障主要是由于散熱問題造成的。因此，考慮使用風扇進行強制性散熱，與此同時還在元件上安裝散熱片，考慮到輸出檢測板的布局比較緊湊，而且使用了比較多的貼片式集成元器件，假設在安裝散熱設備時，直接在輸出檢測板上安裝散熱裝置，一般無法取得較好的散熱效果。因此，通過對器件原構件進行研究后使用一只軸流風扇安裝到構件上進行散熱，采用這種方式進行處理后，沒有再次出現該故障。

4.2 解決電源分配板故障的方法

為了解決電源分配板故障，首先需要將外接保險絲盒安裝到了電路板幫，盒子中內置了30A的保險絲，在原線路板保險絲座的兩端引出一個直徑為6mm2的電纜，然后將其和新安裝好的外接保險絲盒的兩端連接后，并在其上部安裝一個風扇，通過此風扇達到散熱的目的。

在實際進行小風扇的安裝時，要控制發射機主風扇的位置和小風扇的位置保持垂直，當主風扇運轉過程中產生的氣流會對小風扇的正常運轉造成影響。甚至還會造成風扇電機被燒毀。因此，在小風扇的外部增設了一組接點，并增加了一部繼電器來使用小風扇的工作電壓保持在220V。此節點會在在發射機待機時常閉，在發射機正常運轉時常開。通過采用上述方法進行處理后，發射機沒有出現模塊被損壞的情況，發射機處于穩定的運行狀態下，使新型數字廣播發射機的優勢充分得以發揮。通過對上述故障進行處理后可以發現，由于3DX50發射機智能化程度較高，出現故障后故障位置和故障原因也可以得到明確的指示，因此在處理故障時相對來說比較簡單。但是并不是每一類故障都會有相應的信號進行指示，為了可以更進一步的處理故障，工作人員要進一步對3DX50發射機的運行原理進行了解，并充分考慮待機情況下一部分元器件的散熱情況，保證3DX50發射機可以處于穩定的工作狀態下。

5.結束語

綜上所述，本文結合實際案例對3DX50發射機待機和調試過程中的一些問題進行了分析，并提出了相應的應對措施，提高了3DX50發射機運行的穩定性和安全性。通過實踐證明，在實際應用過程中，盡可能充分使用計算機輔助設計程序可以提升工作效率，由于3DX50發射機的裝機和調試屬于一項系統化的工程，工作量大，要求工程技術人員要細致、認真，提升自身分析問題和解決問題的能力，只有這樣才可以保證3DX50發射機可以安全、優質的進行播報。

[1]哈里斯公司.3DX-50kW發射機技術說明書,2000.

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