哈里斯FAX10KW調頻廣播發射機新技術及維護

黃海林

（廣西廣播電視技術中心南寧分中心）

一、引言

2014年，中央臺在南寧微波臺安裝兩臺美國哈里斯FAX10KW調頻廣播發射機，播出中二、中三調頻廣播節目，覆蓋南寧市及周邊郊區，取得了良好的收聽效果。在此本文結合這款10KW調頻廣播發射機幾年來的運行情況，簡要介紹其特點和正常運行的基本維護。

二、FAX10KW調頻發射機的新技術特點

哈里斯FAX10KW調頻廣播發射機除采用新的數字激勵器和開關電源以及功率放大技術之外，與眾不同的地方是它有3種運行模式：正常工作模式下發射機系統可以實現所有功能，微處理器可以控制硬件設備，一些重要的設備參數可以存儲在非易失性的IC芯片中；硬件控制模式下可以確保當微處理器發生故障時，將處理器與硬件系統進行隔離，以維持發射機的正常運行；生命支持模式下可以甩開前面板操控，保障發射機正常工作。通過這3種模式的切換，發射機可以在出現較大故障時，最大程度的確保安全播出。該發射機主要由激勵器、射頻放大系統、電源單元、系統控制器、冷卻單元等組成，各單元特點如下：

（一）激勵器

FAX10KW發射機采用FlexStar激勵器，該激勵器可工作在3種模式下：FM調頻模式；HD全數字模式；FM+HD混合模式。通過對模式的調整，可滿足各發射臺對信號格式的要求。

激勵器可同時輸入（AES）數字音頻信號和（L、R）模擬的音頻信號。當輸入模擬信號源時先做模/數（A/D）轉換，隨后處理方式與輸入數字信號完全相同。可選擇不同的調制器及載頻，在FM模式下輸出8W射頻信號（RF）。

激勵器在面板上可顯示、設置、控制所有的具體數據和工作狀況，自帶RS485通信接口，可遠程遙控。

（二）射頻放大系統

FAX10KW發射機采用兩級射頻放大，前級驅動使用1個中功放模塊（IPA），未級放大使用7個功放模塊（PA）。功放模塊包含一對新型功放管LDMOS-FET，相比于傳統MOS-FET，LDMOS器件更適合于需要寬頻率范圍、高線性度和對使用壽命要求高的應用。每個功放模塊均為獨立插件，支持熱插拔，且IPA和PA的硬件部分完全相同，8組功放模塊可相互替換，為播出時的應急處理提供方便。PA的一對功放管兩邊都工作，通過外部一對射頻接口完成驅動和合成，而IPA的一對功放管正常工作狀態時只有一邊在工作，遇到故障可以自動切換到另一邊。撥動模塊控制板上的開關可以改變功放管柵壓、設置功放運行模式，以實現FM工作于C類，數字信號工作于AB類。

激勵器輸出射頻信號送入IPA，IPA輸出送入2路功率分配器，2路功率分配器的輸出送入2個7路功率分頻器。這樣將IPA的輸出分成14路相等信號送入共7個PA上的14個功放管（FET）。從14個FET輸出的射頻信號再送至14路功率合成器。合并為1路射頻信號后經低通濾波器、定向偶合器、饋線等通過天線發射出去。定向偶合器端口還將射頻采樣信號送至自動功率控制（APC）及駐波比（VSWR）監控，保障發射機安全播出。

功放模塊采用DC+42V至+52V范圍內供電，其電壓會隨工作模式而變化，便于PA最大效率及工作頻率的頻譜最佳化。當工作FM模式時，PA輸出大約1600W的FM信號至50歐負載，PA效率高達75%。

（三）電源單元

FAX10KW發射機采用7個2725W高效熱插拔開關電源模塊（PS）集體供電，每個電源模塊電源直流輸出從+42V到+52V，通過外部接口依次連到功放模塊。如果電源模塊發生故障，對應的功放模塊將被關閉，但發射機仍可降低功率播出。與此同時，中功放模塊和冷卻風機的直流電源由7組電源模塊并聯供給，這樣的措施可以保證當1個或多個電源模塊發生故障或被移除時，中功放和風機依舊有電不影響正常工作，進一步確保安全播出。

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（四）系統控制器

FAX10KW發射機采用以微處理器、前面板控制器及系統連接板為主的分布式結構系統來控制。微處理器實現關鍵控制功能，前面板控制器為用戶提供LCD界面、帶燈亮的控制按鍵、帶導航的菜單按鍵及LED狀態指示燈等可視化操控，聯接激勵器、主機等各單元的系統連接板維持自動功率控制（APC）。它們既能對主機輸出功率、反射功率、供電狀態、風機狀態等實時監控，又能對輸出過荷、駐波比過大、冷卻異常等故障實時告警和保護。前面板控制按鍵，指示開、關機及選項等簡單的控制功能。LED狀態燈呈現3種不同的顏色，當為綠色時表示設備正常，琥珀色時表示設備正在工作，但是存在一些問題，紅色表示設備存在嚴重故障需要立即處理。菜單按鍵可以快速查看并設置菜單，也可以通過網口（RJ45）連接PC進行監控。發射機具有生命支持系統，在前面板出現故障不能工作時，依靠系統連接板支撐，發射機的生命支持系統可以繼續工作，使發射機不停播，并支持前面板熱插拔更換。

（五）冷卻單元

FAX10KW發射機采用由多個內部風機組成的冷卻系統，保證發射機內部產生的熱氣體有效地排出去。風扇為變速風扇，在正常運行條件下低速運轉。當某個功放模塊發生故障時，系統控制器將風扇提至高速運行。

三、日常維護

FAX10KW發射機投入使用以來，工作穩定。對發射機的定期維護，可延長發射機的使用壽命，提高發射機的運行效果。例行維護工作包括定期清潔、功率的監測、駐波比的監測、讀取電壓、電流值，以此來預判發射機可能的故障，最大限度地保障設備的可靠性和使用壽命。因此制訂并嚴格執行維護檢修計劃至關重要，下表為維護周期表。

維護周期 任務每小時/每天 記錄發射機運行狀態讀數周檢 回顧一周以來記錄的數據月檢 1、檢查更換空氣過濾網罩2、檢查，清潔功放模塊的散熱片年檢 1、檢查及清潔整機各單元模塊2、進行功率校準3、測試主備激勵器以及中功放A/B單元的切換功能4、驗證外部聯鎖（溫度傳感器，接線板開關，同軸開關聯鎖等）

四、故障診斷

FAX10KW調頻發射機多數故障都可以從面板指示燈以及系統接口板上的LED燈或者液晶顯面板對故障進行診斷，以下為通過發射機前面板LED燈對故障進行診斷的方法。

（1）EXCITER(激勵器)

LED綠色：發射機中處于運行狀態的激勵器工作正常,沒有報警以及故障。

LED黃色： 激勵器切換繼電器動作。檢查兩個激勵器的的故障。

LED紅色：正在工作的激勵器出現故障。

（2）DRIVE CHAIN(驅動鏈路)

LED綠色：在功放柜中的所有中功放單元均工作正常沒有故障。

LED黃色：中功放單元的A路或者B路電路故障導致中功放的切換繼電器動作。檢查中功放單元的故障指示燈，以及故障報警日志等信息。

LED紅色：中功放模塊故障。檢查每個功放柜中的中功放模塊的指示燈，如果中功放單元指示燈的A路和B路均為綠色則繼續檢查每個功放柜的射頻開關板。

（3）POWER SUPPLY(供電)

LED 綠色：所有在功放柜中的供電模塊均工作正常沒有故障。

LED紅色：一個或者多個供電模塊故障或者沒有插入發射機。檢查交流電源輸入值是否低于交流190V，或者（在三相供電系統中）檢查是否有缺相的現象發生。檢查故障日志以及故障的供電模塊以獲得更多信息。

（4）OUTPUT(輸出)

LED綠色：發射機處于開機狀態，且發射機輸出功率在額定功率的±10%擺動范圍內。

LED黃色：發射機的輸出功率超過額定功率的10%，或者超過了系統設定的功率上限的值，確定沒有其他的報警以及故障發生，將發射功率下降到正常的額定功率即可。如果有其他報警，以及故障日志，請檢查其他的指示燈。

五、結束語

FAX10KW調頻發射機不僅技術指標優秀，而且設備擴展性強，只需通過調整激勵器工作模式和簡單的軟件設置就可方便地升級為數字廣播，很好地滿足了廣播技術未來發展趨勢的需要。