DUT-8322地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)故障檢修一例

（廣西廣播電視技術(shù)中心桂林分中心）

一、引言

隨著中央廣播電視節(jié)目無(wú)線數(shù)字化覆蓋工程的實(shí)施，廣西各市縣區(qū)的廣播電視發(fā)射臺(tái)站均已成功播出地面數(shù)字電視節(jié)目。地面數(shù)字電視具有節(jié)目豐富、畫(huà)面清晰、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣大人民群眾的熱烈歡迎。目前我區(qū)各市縣區(qū)廣播電視發(fā)射臺(tái)站較多使用成都德芯生產(chǎn)的1KW或300W數(shù)字電視發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)是整個(gè)發(fā)射系統(tǒng)的核心，但隨著地面數(shù)字電視的普及的同時(shí)，發(fā)射機(jī)發(fā)生故障及運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定的情況也隨之增多。下面以資源轉(zhuǎn)播臺(tái)的DUT-8322（300W）地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)為例，介紹一個(gè)因功率低而無(wú)法正常工作的故障分析處理過(guò)程。

二、故障現(xiàn)象

資源轉(zhuǎn)播臺(tái)在播的DUT-8322（300W）地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)頻點(diǎn)1即DS-15（490MHZ）無(wú)法正常收看，其主機(jī)監(jiān)控單元面板顯示前級(jí)推動(dòng)推動(dòng)單元顯現(xiàn)紅色告警，且整機(jī)功率輸出指示為“LOW”，如圖1所示。

圖1 監(jiān)控單元面板顯示故障圖

三、DUT-8322（300W）地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)基本原理

成都德芯DUT-8322（300W）地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)原理框圖如圖2所示，它由主、備地面數(shù)字電視廣播激勵(lì)器（選配）、前級(jí)推動(dòng)單元（選配）、300W 功率放大器、三路功率合成器、輸出濾波器、供電電源組、防雷保護(hù)、監(jiān)控單元和散熱系統(tǒng)等組成。

地面數(shù)字電視廣播激勵(lì)器將輸入的傳輸碼流（TS流）經(jīng)過(guò)信道編碼與調(diào)制單元（滿足國(guó)標(biāo) GB20600-2006 中規(guī)定的內(nèi)容）處理后[2]，輸出的數(shù)字IQ信號(hào)送入D/A（AD9789）進(jìn)行D/A變換，并將D/A轉(zhuǎn)換信號(hào)送入上變頻處理成射頻信號(hào)，進(jìn)入可變?cè)鲆娣糯笃鳎ˋDL5330ACPZ）進(jìn)行功率控制和開(kāi)機(jī)輸出功率緩釋放，最后進(jìn)行模擬濾波及射頻開(kāi)關(guān)機(jī)保護(hù)，輸出射頻信號(hào)。輸出的射頻信號(hào)經(jīng)射頻切換單元切換控制，送入自動(dòng)增益控制（AGC）單元控制后，經(jīng)過(guò)前級(jí)推動(dòng)單元放大輸出，進(jìn)入三路功率分配器分別推動(dòng)3個(gè)100W功率放大器放大后經(jīng)過(guò)3路功率合成器完成整機(jī)功率合成，再進(jìn)入輸出濾波器，最后通過(guò)天饋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的無(wú)線覆蓋。（圖2）

四、故障分析及處理過(guò)程

圖2 成都德芯DUT-8322（300W）地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)原理框圖

首先根據(jù)故障現(xiàn)象監(jiān)控單元面板顯示前級(jí)推動(dòng)單元顯現(xiàn)紅色告警，先對(duì)前級(jí)推動(dòng)單元進(jìn)行排除，確定是不是前級(jí)推動(dòng)推動(dòng)單元損壞引起的故障，只有解除面板按鍵的鎖定狀態(tài)后，方可進(jìn)行操作。長(zhǎng)按“鎖定”按鍵3S，解除鎖定（前面板鎖定指示燈熄滅），將設(shè)備的工作模式置于 MGC 狀態(tài)，激勵(lì)器功率指示輸出電平的高低，若激勵(lì)器功率指示紅色的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，設(shè)備報(bào)警，則表明此時(shí)輸出功率太高，此時(shí)先解除前面板按鍵鎖定，使用“選擇”按鍵將液晶屏翻屏到“射頻輸入衰減”界面，調(diào)整“射頻輸入衰減”衰減增大；若激勵(lì)器功率指示黃色的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，設(shè)備報(bào)警，則表明輸出功率太低，此時(shí)先解除前面板按鍵鎖定，使用“選擇”按鍵將液晶屏翻屏到“射頻輸入衰減”界面，調(diào)整“射頻輸入衰減”衰減減小（“衰減數(shù)字增大”表示信號(hào)衰減，“衰減數(shù)字減小”表示信號(hào)增大）；當(dāng)操作完畢后，請(qǐng)按前面板鎖定按鍵，使前面的按鍵處于鎖定狀態(tài)（前面板鎖定指示燈點(diǎn)亮），以免誤操作。經(jīng)過(guò)對(duì)前級(jí)推動(dòng)推動(dòng)單元操作，發(fā)現(xiàn)前級(jí)推動(dòng)單元可以恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，故此排除是前級(jí)推動(dòng)單元故障所引起的整機(jī)輸出功率低。

此外，會(huì)不會(huì)是激勵(lì)器輸出有問(wèn)題引起整機(jī)輸出功率低呢，對(duì)此對(duì)激勵(lì)器的輸出也進(jìn)行了檢查。先從激勵(lì)器液晶屏里查看，并無(wú)告警存在，緊接著用相關(guān)儀器設(shè)備測(cè)量激勵(lì)器的射頻輸出信號(hào)，并和旁邊正常播出的另一臺(tái)發(fā)射機(jī)的激勵(lì)器進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)并無(wú)異常，故此也可以排除激勵(lì)器故障。

接下來(lái)再到檢查功率放大器單元，也是先通過(guò)面板觀察功率放大器單元，功率放大器工作正常指示燈亮，并無(wú)告警存在，然而在監(jiān)控單元液晶屏處點(diǎn)擊功率放大器單元進(jìn)去后進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)在3路功放電流里有一路電流偏小，然后也是和旁邊正常播出的另一臺(tái)發(fā)射機(jī)的功放電流進(jìn)行比較，正常的功放電流應(yīng)該在3.5A～5A左右，而此時(shí)的功放電流只有1.3A左右。至此，基本可以將故障定位在功率放大器單元。

圖3 LDMOS管外形和電路符號(hào)表示以及管腳說(shuō)明圖

打開(kāi)功率放大器單元的蓋板，可以看到，它主要由3個(gè)100W功率放大器組成。每個(gè)功率放大器模塊由一只LDMOS管和外圍器件組成，采用Doherty電路設(shè)計(jì)，具有高增益，高效率和良好線性的優(yōu)點(diǎn)。它使用LDMOS超高頻射頻功率晶體管BLF888B，該功放管是雙晶體管，由兩個(gè)MOS管推挽放大，每個(gè)MOS管的偏置電壓由一個(gè)可調(diào)電位器控制，可改變MOS管的工作狀態(tài)，MOS管正常工作時(shí)的電位器阻值在3KΩ左右。LDMOS管外形和電路符號(hào)表示以及管腳說(shuō)明見(jiàn)圖3，其中1、2腳為漏極，3、4腳為柵極，5腳為源極。

圖4 功率放大器單元功率放大器3模塊

由上述，應(yīng)該是功率放大單元內(nèi)的功率放大器3中的功放管也即是LDMOS超高頻射頻功率晶體管BLF888B電流異常。因此找到功率放大器3模塊，如圖4所示。

首先，判斷BLF888B場(chǎng)效應(yīng)管的好壞，可以采用電阻法來(lái)確認(rèn)，將萬(wàn)用表打到電阻檔，根據(jù)圖3中的管腳指示，測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)管的柵極和源極，正常情況下輸入阻值約為3KΩ左右，輸出阻值無(wú)窮大，可以據(jù)此判斷管子的故障情況。經(jīng)過(guò)測(cè)量，其參數(shù)符合范圍之內(nèi)，故排除BLF888B場(chǎng)效應(yīng)管故障問(wèn)題。

其次，檢查BLF888B功放管的外圍元器件，通過(guò)仔細(xì)觀察并用萬(wàn)用表測(cè)量，發(fā)現(xiàn)BLF888B功放管的外圍元器件中電容C27和C28（如圖4黃色圈所示）有開(kāi)裂脫落造成開(kāi)路現(xiàn)象，由于LDMOS管有電流但基本和靜態(tài)電流一致（0.4A或1.1A左右），原因?yàn)闊o(wú)推動(dòng)功率。因?yàn)榘l(fā)射機(jī)在低電壓、大電流狀態(tài)下工作，且LDMOS管工作在甲類(lèi)或甲乙類(lèi)狀態(tài)，發(fā)熱量較大，電路連接點(diǎn)熱脹冷縮，會(huì)出現(xiàn)焊點(diǎn)開(kāi)裂現(xiàn)象，導(dǎo)致電路開(kāi)路。如圖5功放電路原理圖中所示，C28和C27分別為輸入輸出的耦合電容，它們的開(kāi)路導(dǎo)致前級(jí)推動(dòng)單元送過(guò)來(lái)的信號(hào)無(wú)法通過(guò)，使得BLF888B功放管無(wú)推動(dòng)功率而無(wú)法完成推挽放大功能，從而導(dǎo)致此路電流偏小造成整機(jī)功率偏低。

圖5 功放電路部分原理圖

因此對(duì)電容C27和C28進(jìn)行重新焊接處理后，將功率放大器單元還原裝到發(fā)射機(jī)上開(kāi)機(jī)試機(jī)，在監(jiān)控單元液晶屏上顯示第三路功放電流恢復(fù)到3.6A左右，射頻MER也在36.8dB，整機(jī)輸出功率達(dá)到303W（如圖6所示），收看節(jié)目也正常，至此故障排除。

圖6 故障排除后的試機(jī)畫(huà)面

五、小結(jié)

本文通過(guò)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的故障現(xiàn)象“前級(jí)推動(dòng)推動(dòng)單元顯現(xiàn)紅色告警，且整機(jī)功率輸出指示為L(zhǎng)OW”，經(jīng)過(guò)層層排除將故障定位在功放單元部分，且最終將故障排除。經(jīng)過(guò)此次對(duì)德芯300W地面數(shù)字電視的檢修，發(fā)現(xiàn)功率放大單元部分作為發(fā)射機(jī)的核心，其穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)整個(gè)發(fā)射系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。因此在平常對(duì)發(fā)射機(jī)的日常檢修維護(hù)過(guò)程中，首先應(yīng)該更注重檢查發(fā)射機(jī)的功放，比如定期的對(duì)其進(jìn)行除塵，檢查其內(nèi)部元器件是否存在老化脫落現(xiàn)象等；其次，對(duì)于大型的數(shù)字發(fā)射機(jī)設(shè)備在使用一段時(shí)間后，應(yīng)該使用專(zhuān)業(yè)儀器進(jìn)行統(tǒng)調(diào)，特別是對(duì)于功放部分，更應(yīng)該進(jìn)行工作點(diǎn)等參數(shù)的調(diào)整，保證高頻特性[5]。再者，應(yīng)嚴(yán)格控制機(jī)房的溫度、濕度，過(guò)高的溫度會(huì)影響設(shè)備內(nèi)部元器件的效率和可靠性，過(guò)大的濕度會(huì)影響電路的高頻特性，導(dǎo)致元器件損壞。