TF520-10kW調頻發射機故障檢修及其介紹

王冉

摘 要 文章結合實際工作對河南省廣播電視發射臺新上全固態10kW調頻發射機發生的故障實例進行分析，并給出處理措施。結合分析闡述了該類型發射機的組成及其信號放大流程。

關鍵詞 300W功放模塊；分配器；匹配回路電路

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）232-0109-02

隨著河南省的重點建設項目，高388m的世界第一高全鋼結構塔——中原福塔（河南廣播電視發射塔）于2011年初正式投入使用。該塔的主功能就是廣播電視信號發射，無線信號的理論覆蓋半徑達到120公里，可有效覆蓋中原城市群，惠及鄭州及其周邊地市的3 600萬群眾。為了進一步擴大廣播節目的覆蓋范圍，提高收聽質量和收聽率，河南省廣播電視發射臺于2011年8月在中原福塔開始了河南人民廣播電臺的88.1MHz音樂廣播﹑90.0MHz影視廣播﹑95.4MHz新聞廣播﹑97.6MHz戲曲廣播、99.9MHz私家車廣播5套調頻廣播節目的無線發射。擔負這5套節目播出的是6臺全固態10KW調頻發射機，其中5臺為主用發射機分別擔負著5套節目的正常播出，1臺配備可調變頻激勵器作為備用發射機。從發射機在我臺工作情況來看，可靠性強、易操作、維護方便。但從局部來看，功放盤故障還是時常發生的。下面就以河南省廣播電視發射臺的北廣TF520-10kW調頻發射機為例，介紹該類全固態10kW發射機日常工作中的常見故障現象及其檢測方法，以供大家在維修時參考。

1 調頻發射機系統構成

河南省廣播電視發射臺此次引進的北廣TF520-10KW調頻發射機激勵器集成化程度高，技術指標高。發射機是由一臺30W激勵器、一個300W中間放大器、一個總控制箱、兩個五分配器，一個不平衡吸收負載和末級3dB耦合器組成。兩個五分配器各推動5個1kW功放盤共10個組成左右機柜，每個1kW功率放大器主要由四塊300W功率模塊組成，每個模塊可獨立輸出300W功率。模塊中所用的末級功率放大管V-MOSFET雙推挽增強型的場效應晶體管為美國摩托羅拉公司生產的場效應對管MRF151G。漏極工作電壓48V～50V，87V～108MHz全頻段內增益均大于17dB。改變頻率時放大器無須做任何調整。

2 具體的幾例故障現象分析

故障現象：作為備機播出的全固態發射機在例行維護時，5號功放盤出現在外部供電源正常的情況下開機加功率一段時間后，功率突然減小，從中央控制單元顯示屏上觀察其功率數值僅有其余9個功放盤功率的1/2。由于該功放盤的故障造成左右機柜相位不平衡導致發射機整機輸出功率不平衡，大幅拉低了整機功率的輸出值。從以下幾點分析故障原因：

2.1 供電模塊故障檢修處理

此前曾有功放盤出現過類似故障。功放盤內部分別為四個300W功放模塊提供48V直流電壓的分壓供電雙面電路板PS的4個導孔（DC1～DC4）虛焊，造成四個300W功放模塊中個別放大管未能正常加電工作從而導致1KW功放盤內部輸出功率不平衡拉低了整個功放盤功率，所以首先懷疑5號功放盤是同樣的故障。

但是，經過對功放盤內四個模塊的功率，漏極電壓，漏極電流進行無功率加電靜態測量，四個模塊輸出功率大致相同，漏極電壓均為48V、漏極靜態工作電流50mA、放大管靜態直流工作電壓2.3V-2.6V。動態加功率測試下只有故障功放盤的電流為其他正常工作功放盤模塊的1/2左右。由此，就大致排除了電源供電問題，同時也排除了四個300W放大管出現故障的問題。因為，若功放盤內部任意300W放大管出現故障，相應輸出功率較其他模塊會有較大差別。甚至會出現無功率輸出。所以基本排除因電源供電問題和300W放大管問題導致功率下降的問題。

2.2 功放模塊內信號放大流程中出現故障

首先，簡述一下這款發射機信號放大原理。由激勵器送來的射頻信號送到300W放大器進行放大。300W放大器和1kW放大器功放盤里的300W放大模塊是一樣的，可互調互換。300W功率通過低通濾波器后，送到3dB耦合器進行1分為2，相位差為90°，每路輸出150W，分別送到10kW的兩個五分配器去激勵10個1kW功放盤，每個功放盤中有4個放大模塊，每個模塊中有一個MOTOROLA生產的場效應管MRF151G，可獨立輸出300W功率。接著，1kW放大器的輸出功率回到5合成器里，分別合成兩個5kW功率輸出。兩個5kW功率再通過機箱頂部的3dB耦合器，相位差為90°，合成10kW功率輸出到天線。

如上述原理可知：若激勵器或300W放大器出現故障，整機十個功放盤功率輸出都會受到影響，顯然與原先的故障現象不同，所以排除激勵器和300W放大器的故障。雖然5分配電路里設置了由電感，電容，微帶線構成的調相電路，作用僅是補償五路放大電路離散性造成的不平衡，而且此項工作在出廠時已進行了嚴格的仔細的調整，故障率較低。但是為了排除5分配器和射頻電纜的故障，我們將故障功放盤與其他正常功放盤進行對調。開機測試，故障盤故障依舊而其他正常。這樣就又排除了5分配器和射頻電纜的故障。這里特別需要說明的是，在以往的工作經驗中，有時為了方便排除類似故障，僅利用射頻電纜的調換來查找故障。這種方法看似便捷，若射頻電纜自身出現虛焊，接地不良等情況，很容易對故障造成誤判，難免延誤維修時間，增大停播隱患。

2.3 功放盤內部故障引起的功率下降

排除了供電電源和信號放大流程中的可能造成的故障，那么就只有從功放盤內部找原因。查閱300W功放模塊的電路包括：輸入匹配電路、放大管、輸出匹配電路和柵極偏置電路。輸入匹配回路：放大器信號經5分配器來的功率首先進入二分配器HC-1，一分為二后再進入兩個二分配器HC-3、HC-4，每個二分配器其中有一路移相90°。這樣激勵器來的射頻功率被一分為四，分別進入四塊300W功放模塊輸入端，激勵功率一般為15W～20W。分到每個模塊的激勵功率首先進入模塊的輸入匹配回路，L1、C16在每個模塊獨立調整時已調到最佳匹配狀態，T1為1：9阻抗轉換器，1/4的激勵功率通過MRF151G功率放大管后將功率放大到300W，T2為4：1阻抗轉換器，將300W功率送到合成網絡HC-3、HC-4及HC-2。四路功率模塊的輸出兩兩經90°相移合成后再合成就得到了大于1kW的輸出功率。二分配器HC-1中的R9為100Ω/50W的不平衡吸收電阻，所以二分配器HC-3、HC-4中的R10、R11采用與其90度相移后二合成器HC-4、HC-3中的R12和R13相同的100Ω/250W的不平衡吸收電阻。由于合成輸出功率較大，末端二合成器HC-2中的R14采用了100Ω/500W的不平衡吸收電阻。

如故障1所述，排除了盤內4個MRF151G放大管故障，經對放大管射頻輸入、柵極電流測量，電壓為的1.1V-1.3V僅為正常工作電壓的1/2，說明功放盤信號輸入端電壓過小。檢查二分配器HC-1、HC-3、HC-4不平衡匹配分配回路，由微帶線和不平衡電阻組成。

3 故障現象分析

由以上幾例具體的故障分析我們可以得到結論：1）在此合成電路中，若不平衡吸收電阻R10和R11其一故障，二分配器HC-3、HC-4對應的4個功放模塊中的2個射頻功率降低。都會導致四路功放模塊射頻功率輸出有明顯的差異，而前面測量顯示四路模塊輸出功率均大致相同，所以排除了不平衡吸收電阻R10和R11故障。2）若不平衡吸收電阻R9異常，相應4路功放模塊均會收到影響，符合故障現象，不平衡吸收電阻R9出現故障的幾率較大所以先從不平衡吸收電阻R9進行更換測試。測量R9顯示與標稱較小，由于這種矩形片狀電阻內為膜介質，損壞后使電平產生波動且故障不易測量。更換不平衡吸收電阻R9后，開機加電加功率測試，故障排除。

4 結論

北廣TF520-10kW調頻發射機，在我臺已運行近五年時間，實際使用效果良好。值班人員可根據播出的具體情況在控制臺遠程設置和查看發射機工作運行狀態，沒有出現過因發射機故障造成停播的情況。在“上合組織峰會”“省兩會”等重要安全播出和設備檢修測試期間該系統發揮了重要作用。通過對于此類全固態10kW調頻發射機有了逐步的了解，已經能夠及時解決常見故障。通過上述故障分析，加深了對調頻發射機信號放大流程的認識，便于今后發射機的維護，既保證了安全播出工作又節約了大量的維修資金，實現了經濟效益和社會效益雙提升。

參考文獻

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