中波廣播發(fā)射機(jī)功放模塊的故障分析

摘 ?要：廣播發(fā)射機(jī)在廣播發(fā)射中占據(jù)核心地位，在廣播發(fā)射工作中扮演著重要的角色，而中波廣播發(fā)射機(jī)更是重中之重。鑒于此，該文基于功放模塊的工作原理，分析了中波廣播發(fā)射機(jī)功放模塊在運(yùn)行中容易出現(xiàn)的故障類型并對其進(jìn)行原因剖析，同時(shí)結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)探討了相應(yīng)的故障解決措施，旨在提升中波廣播發(fā)射機(jī)功放模塊的使用效率，以更好地為廣播服務(wù)。

關(guān)鍵詞：廣播發(fā)射機(jī);中波發(fā)射機(jī);功放模塊

中圖分類號：TN934.81 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）23-0041-03

Fault Analysis on Power Amplifier Module of Medium Wave Broadcast Transmitter

LI Ruili

（Yuxi 693，Yunnan Bureau of Radio and Television，Yuxi ?653100，China）

Abstract：Broadcast transmitter is at the core position in broadcast transmission，and plays an important role in broadcast transmission，then the medium wave broadcast transmitter is of the uppermost priority. In view of this，based on the working principle of the power amplifier module，this paper analyzes the fault types of the power amplifier module of the medium wave broadcast transmitter easily occurred in operation，and deeply analyzes the causes of this phenomenon. At the same time，combined with the authors many years of work experience，it discusses the corresponding fault resolution measures，aims at to improve the use efficiency of the power amplifier module of the medium wave broadcast transmitter，so as to better serves the broadcasting.

Keywords：broadcast transmitter;medium wave transmitter;power amplifier module

0 ?引 ?言

國家和社會(huì)各機(jī)構(gòu)通過廣播進(jìn)行宣傳，而廣播的有效傳播離不開發(fā)射裝置。在現(xiàn)階段所使用的廣播發(fā)射裝置中的功放模塊很容易出現(xiàn)故障。鑒于此，筆者結(jié)合擔(dān)任玉溪693臺(tái)技術(shù)維護(hù)員多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對中波廣播發(fā)射機(jī)功放模塊中出現(xiàn)的故障類型和誘因進(jìn)行了詳細(xì)的分析。筆者在工作中定期對中波廣播發(fā)射機(jī)功放模塊進(jìn)行巡檢，在日常檢查中及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異態(tài)和安全隱患，同時(shí)報(bào)告技術(shù)維護(hù)組長，并及時(shí)協(xié)同維修人員予以處理，以確保廣播工作的順利開展。為更好地幫助同行解決功放模塊在使用過程中出現(xiàn)的故障問題，現(xiàn)對工作中遇到的故障進(jìn)行歸納總結(jié)，具體內(nèi)容如下文所述。

1 ?射頻功放模塊的基本原理

如圖1所示，10 kW DAM中波發(fā)射機(jī)射頻功放模塊中有兩個(gè)重要的組成部分，即A、B兩個(gè)半橋，從本質(zhì)上講，半橋?qū)儆诙☆悩蚴椒糯笃鳌＜?lì)信號較小時(shí)，流經(jīng)A、B兩個(gè)半橋之后也會(huì)變成大功率信號輸出。V1和V2兩個(gè)場效應(yīng)管組成A半橋，在其中間節(jié)點(diǎn)處連接著功率合成器線圈;V3和V4兩個(gè)場效應(yīng)管組成B半橋，同樣在其中間節(jié)點(diǎn)處連接著功率合成器線圈。功率合成器線圈中有一功率合成銅棒，在和變壓器初級耦合之后，輸出信號的功率較之于原信號功率會(huì)變大。

從圖1中可以看出，A半橋V1場效應(yīng)管的源極和V2場效應(yīng)管的漏極相連接后，V1場效應(yīng)管產(chǎn)生的射頻激勵(lì)信號（以下稱之為RFIN）和V2場效應(yīng)管產(chǎn)生的RFIN會(huì)有相位差，二者之間相差180°，同理B半橋的V3和V4亦是如此。V1場效應(yīng)管（位于A半橋）產(chǎn)生的RFIN和V4場效應(yīng)管（位于B半橋）產(chǎn)生的RFIN的相位是一樣的，這也同樣適用于A半橋V3場效應(yīng)管和B半橋的V2場效應(yīng)管。從上述分析可知，在同一個(gè)半橋中，場效應(yīng)管（V1和V3，V2和V4）會(huì)交替出現(xiàn)截止或?qū)顟B(tài)。在同一個(gè)信號周期內(nèi)正、負(fù)半周期的狀態(tài)是截然相反的。前者處于導(dǎo)通狀態(tài)，后者處于截止?fàn)顟B(tài)。若正半周包括V1和V4場效應(yīng)管，二者處于同一個(gè)相位;負(fù)半周包括V2和V3場效應(yīng)管，二者處于同一個(gè)相位。當(dāng)V1和V4場效應(yīng)管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，其波形特征如圖2所示，V3和V2場效應(yīng)管則處于截止?fàn)顟B(tài)。相反，當(dāng)處于負(fù)半周內(nèi)的V3和V2場效應(yīng)管在正半周時(shí)，即由之前的截止?fàn)顟B(tài)交替成了飽和導(dǎo)通狀態(tài);V1和V4場效應(yīng)管處于負(fù)半周時(shí)，即由之前的飽和導(dǎo)通狀態(tài)交替成了截止?fàn)顟B(tài)。

2 ?數(shù)字調(diào)制部分故障類型分析及解決對策

2.1 ?故障分析

發(fā)射機(jī)在運(yùn)行過程中，數(shù)字調(diào)頻、輸出功率高于正常運(yùn)行參數(shù)，需要檢查發(fā)射機(jī)的運(yùn)行情況。一般來說，A/D轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)故障會(huì)影響數(shù)字調(diào)制。因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障會(huì)使得編碼器不符合實(shí)際的要求，這是由于運(yùn)行的過程中A/D轉(zhuǎn)換器的采樣脈沖相位沒有設(shè)置好。從傳輸意義上看，發(fā)射信號在傳播過程中的實(shí)際頻率與取樣頻率會(huì)存在一定的差異，導(dǎo)致取樣信號被扭曲，從而影響了編碼器的工作。傳輸模塊在接收錯(cuò)誤的編碼信號后，輸出的傳輸信號將受到較大的影響，進(jìn)而影響功放模塊的正常運(yùn)行。

2.2 ?檢測方法

該故障可通過檢查A/D轉(zhuǎn)換板上的兩個(gè)撥碼開關(guān)S1/S2和跳接線XT10、XT11的位置進(jìn)行診斷。中波發(fā)射機(jī)的安全運(yùn)行離不開相位補(bǔ)償開關(guān)S1的設(shè)置，因而需要仔細(xì)核對S1的設(shè)置表。如果S1的設(shè)置不正確，那么采樣信號的相位也會(huì)出現(xiàn)偏差。

2.3 ?解決措施

云母片或金屬箔等零部件安裝在取樣模塊裝置中，形成了一個(gè)簡易的電容器，使得取樣信號在經(jīng)過該模塊時(shí)，會(huì)自動(dòng)消除干擾信號的電磁波，從而保證了發(fā)射機(jī)功放模塊的正常運(yùn)行。

3 ?漏極相位不正確故障分析及解決措施

正常情況下，模塊場效應(yīng)管漏極轉(zhuǎn)換波形的相位差要在5°以內(nèi)。驅(qū)動(dòng)信號出現(xiàn)故障可能會(huì)引起漏極相位超標(biāo)。在這種情況下功放模塊的自身溫度要高于其他模塊，因而也可以通過識別功放模塊自身溫度來判斷是否出現(xiàn)了漏極相位不正確的情況。下面以具體實(shí)例進(jìn)行分析。

3.1 ?故障描述

筆者就職的廣電局，使用的中波發(fā)射機(jī)是調(diào)幅發(fā)射機(jī)，低功率開機(jī)時(shí)，面板上的“功放”包絡(luò)紅燈亮起，這是典型的功放模塊故障。調(diào)幅發(fā)射機(jī)面板如圖3所示。

3.2 ?故障分析

功放模塊故障分析的具體步驟為：

（1）重啟發(fā)射極，升降功率正常，看功放板是否有紅燈亮起，無紅燈亮起則無問題，但面板上的“功放”紅燈依然亮起。

（2）根據(jù)圖紙，檢查顯示板上的包絡(luò)出錯(cuò)線路。一般來說，包絡(luò)故障產(chǎn)生的主要原因是某個(gè)功放模塊的損壞或功放電源保險(xiǎn)斷開，使合成的功率調(diào)制信號發(fā)生畸變，進(jìn)而影響音頻信號的質(zhì)量，因此需要按照圖紙檢查包絡(luò)出錯(cuò)線路。

（3）檢查電源無問題，測量N73的+15 V，-15 V，N26的+15 V，-15 V，D53，均正常，如圖4所示。

（4）測量D25時(shí)，數(shù)據(jù)不正常。

（5）判斷顯示板上的D25部分功能損壞。

3.3 ?故障維修

首先更換監(jiān)測顯示板A32，顯示板A32如圖5所示。在不加調(diào)制的情況下用數(shù)字萬用表紅表筆測TP14，黑表筆測TP13，多次反復(fù)在1 kW和10 kW之間轉(zhuǎn)換功率并調(diào)節(jié)R65、R68，使萬用表讀數(shù)保持在130 mV。該電壓主要用于監(jiān)控功放板;其次，加1 kW音頻信號，使調(diào)幅度為50%，重復(fù)上述步驟，使萬用表讀數(shù)在5 kW功率下保持130 mV電平。經(jīng)調(diào)試之后，開機(jī)后功放模塊正常，故障得以排除。

4 ?絕緣體有損傷故障現(xiàn)象及解決措施

4.1 ?故障分析

在多次故障之后，中波廣播功放模塊的絕緣體可能會(huì)出現(xiàn)損傷，引發(fā)功放模塊故障。維修焊接時(shí)，焊接點(diǎn)的操作不到位，使得殘?jiān)艦R，濺起的碎渣可能會(huì)割傷絕緣體的表面。除此之外，還可能是因?yàn)楣Ψ拍K散熱體上的毛刺劃傷了絕緣體的表面。絕緣體一旦出現(xiàn)破損，就會(huì)使得絕緣效果大打折扣，這便增大了功放模塊出現(xiàn)故障的概率。

4.2 ?解決措施

功放模塊在運(yùn)行時(shí)將不可避免地產(chǎn)生電流熱效應(yīng)，一般多發(fā)于發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的元器件、接線端子等區(qū)域。當(dāng)這些區(qū)域內(nèi)聚積了大量的熱能而又無法及時(shí)散熱時(shí)，很容易損壞元器件、接線端子。如果故障出現(xiàn)在關(guān)卡位置，就會(huì)造成中波廣播發(fā)射機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行失效。鑒于此，維修人員須定期檢查功放模塊，尤其是元器件，確保其功效正常，及時(shí)更換破損或運(yùn)行不暢的元件。

5 ?信號失真故障現(xiàn)象及解決措施

信號在傳播過程中若出現(xiàn)失真，對廣播的正常播出是極為不利的，不僅會(huì)影響傳播信號的準(zhǔn)確性，同時(shí)也會(huì)影響整個(gè)廣播的質(zhì)量，因而在發(fā)射機(jī)日常檢修中須測試有無信號失真的情況。技術(shù)人員會(huì)根據(jù)具體情況，判斷信號失真現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。如果通過排除法將故障一一排除之后仍存在上述情況，則很容易判斷出是中波廣播功放模塊出現(xiàn)了故障。此時(shí)維修人員需要對功放模塊進(jìn)行重點(diǎn)檢查，查看其器件是否被損壞。損壞的器件不能發(fā)揮其應(yīng)有的效用，就會(huì)出現(xiàn)信號失真的現(xiàn)象。

5.1 ?故障現(xiàn)象

測試DCM10 kW—Ⅳ發(fā)射機(jī)時(shí)，通過測試指標(biāo)發(fā)現(xiàn)傳播信號畸變（又稱之為信號失真），且信號極為不穩(wěn)定，質(zhì)量較差。

故障分析：結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，引發(fā)上述故障的原因可能是發(fā)射機(jī)的調(diào)配網(wǎng)絡(luò)通帶窄小、異常低頻通路等。經(jīng)排除分析，發(fā)現(xiàn)造成上述現(xiàn)象的原因可能是發(fā)射機(jī)的功放模塊出現(xiàn)了故障。功放模塊無法正常工作，使得調(diào)幅中波輸出信號出現(xiàn)信號畸變，并伴有新頻率分量。

5.2 ?維修過程

發(fā)射機(jī)功放模塊導(dǎo)致的信號失真現(xiàn)象具體維修過程為：

（1）為了減少輸出功率，確保輸出信號有效地進(jìn)行單位循環(huán)，先將二進(jìn)制關(guān)閉，觀察取樣信號，在觀察中發(fā)現(xiàn)#11功放模塊數(shù)值出現(xiàn)跳變且變化顯著。

（2）關(guān)閉循環(huán)模式，發(fā)現(xiàn)跳變只出現(xiàn)在#11號功放模塊。由上述操作可知，出現(xiàn)故障的功放模塊為#11。

（3）分析調(diào)制編碼器送來的功放開、關(guān)信號。由于發(fā)射機(jī)中任一功放模塊的電平在正常情況下都在±1.1 V左右，激勵(lì)電平的范圍一般在23 Vp-p。由此可知，當(dāng)激勵(lì)電平的范圍出現(xiàn)異常時(shí)，功放模塊就會(huì)被損壞或者無法正常導(dǎo)通。

（4）檢查A32編碼板的驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)對比其他開關(guān)信號，#11功放模塊的開關(guān)能正常工作并沒有被損壞。

（5）檢查出現(xiàn)故障的功放板#11，對地時(shí)XT1-22出現(xiàn)開路現(xiàn)象，對地時(shí)F1（3A）的保險(xiǎn)絲工作正常，但#11模塊的電平電感L1出現(xiàn)了異常狀況，對地開路。因而，更換L1。之后再進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)更換之后的L1狀態(tài)正常，同時(shí)功放模塊信號并沒有出現(xiàn)失真現(xiàn)象。

6 ?結(jié) ?論

綜上所述，廣播是否能夠順利播放有賴于中波廣播發(fā)射機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但中波廣播發(fā)射機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中容易發(fā)生故障。為有效解決故障問題，有必要對其故障類型進(jìn)行分類，并提出相應(yīng)的解決辦法。筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，上述維修措施確實(shí)行之有效。從這一角度看，本文的研究成果可以為中波廣播發(fā)射機(jī)功放模塊的故障分析提供有效的參考。

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作者簡介：李瑞麗（1986.09—），女，漢族，云南玉溪人，工程師，碩士研究生，研究方向：中波廣播工程技術(shù)。