正泰1kW中波發(fā)射機(jī)啟動(dòng)故障檢修一例

□ 陳天江 戚桂東 何峰華 范峻峰 黃 瑩

一、引言

哈爾濱正泰廣播設(shè)備有限公司生產(chǎn)的ZT-G1kW-Ⅲ型中波發(fā)射機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、運(yùn)行穩(wěn)定、保護(hù)功能完善、安裝調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)中小功率中波發(fā)射臺(tái)廣泛使用。本文簡(jiǎn)單介紹這一中波發(fā)射機(jī)的工作原理，并對(duì)一例啟動(dòng)故障進(jìn)行分析，重點(diǎn)論述故障檢修的方法和技巧，希望能為中波發(fā)射臺(tái)的同行提供借鑒。

二、正泰1kW中波發(fā)射機(jī)工作原理

正泰1kW中波廣播發(fā)射機(jī)的原理框圖如圖1所示。除去控制電路和電池電路，整部發(fā)射機(jī)可分為射頻通道和音頻通道兩個(gè)部分。射頻通道由激勵(lì)器、激勵(lì)前級(jí)、激勵(lì)驅(qū)動(dòng)、功放盒和輸出網(wǎng)絡(luò)等部件構(gòu)成；音頻通道由音頻處理器、調(diào)制器、繼電器控制板等部件構(gòu)成。激勵(lì)器的作用是產(chǎn)生本機(jī)工作頻率穩(wěn)定的激勵(lì)信號(hào)，經(jīng)過(guò)激勵(lì)前級(jí)和激勵(lì)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行放大，最后輸入功放盒。調(diào)制器包括音頻處理器和音頻調(diào)制器兩部分電路，作用是對(duì)外部輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行處理，加上直流電平，再進(jìn)行脈寬調(diào)制，輸出隨著音頻信號(hào)變化的脈寬調(diào)制信號(hào)輸入功放盒。功放盒將用音頻調(diào)制信號(hào)對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制。調(diào)制后的功率信號(hào)經(jīng)過(guò)輸出網(wǎng)絡(luò)輸出到發(fā)射天線。

圖1 正泰1kW中波發(fā)射機(jī)原理框圖

三、故障現(xiàn)象

玉林二四一臺(tái)有一臺(tái)哈爾濱正泰1kW中波廣播發(fā)射機(jī)，隨著發(fā)射機(jī)使用年限的增長(zhǎng)，在一次遭受雷擊過(guò)后，開(kāi)始出現(xiàn)開(kāi)機(jī)啟動(dòng)緩慢的現(xiàn)象。開(kāi)機(jī)時(shí)，按下發(fā)射機(jī)面板的開(kāi)機(jī)按鈕后，高壓交流接觸器正常吸合。發(fā)射機(jī)開(kāi)啟高壓正常，繼電器板吸合正常，經(jīng)測(cè)試發(fā)射機(jī)各供電電壓均正常，功放盒72V電壓表顯示正常，功放電流為0，功放盒面板指示燈正常。在等待約2分鐘后，發(fā)射機(jī)功率才緩慢上升至額定功率1kW。

正常的發(fā)射機(jī)，開(kāi)機(jī)15秒內(nèi)功率就能達(dá)到額定功率。這臺(tái)發(fā)射機(jī)無(wú)法在正常時(shí)間內(nèi)開(kāi)啟發(fā)射功率，存在開(kāi)機(jī)啟動(dòng)緩慢故障。發(fā)射機(jī)在完成開(kāi)機(jī)，達(dá)到額定功率正常后，能維持穩(wěn)定運(yùn)行，直至關(guān)機(jī)。在下次再開(kāi)機(jī)時(shí)，又重復(fù)出現(xiàn)以上故障。

四、故障分析與檢查

根據(jù)以上故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，發(fā)射機(jī)功率正常后，能夠維持穩(wěn)定運(yùn)行，初步判斷發(fā)射機(jī)各個(gè)部件的功能基本正常，某個(gè)部件存在啟動(dòng)緩慢的故障，從而影響整臺(tái)發(fā)射機(jī)功率的輸出。

從發(fā)射機(jī)原理框圖可知，整部發(fā)射機(jī)可簡(jiǎn)單分為射頻通道和音頻通道，發(fā)射機(jī)射頻頻率、射頻功率是由射頻通道產(chǎn)生并放大的。所以首先懷疑射頻通道的某個(gè)部件存在啟動(dòng)緩慢故障。

為了快速找出故障所在，采用分段診斷法，從前級(jí)到后級(jí)逐段檢查。檢查方法如下：檢查儀器為帶寬20M的示波器，選擇合適的衰減探頭，分別連接到激勵(lì)器輸出端、激勵(lì)前級(jí)輸出端、激勵(lì)驅(qū)動(dòng)輸出端等射頻通道的關(guān)鍵位置，測(cè)量發(fā)射機(jī)按下開(kāi)機(jī)按鈕到未達(dá)額定功率的這段時(shí)間內(nèi)，射頻通道各關(guān)鍵位置的輸出波形。通過(guò)測(cè)量波形的頻率和幅度是否正常，判斷故障出現(xiàn)在哪個(gè)部件。假設(shè)激勵(lì)器有故障，開(kāi)機(jī)后這段時(shí)間，激勵(lì)器就沒(méi)有激勵(lì)信號(hào)輸出，很容易判斷激勵(lì)器是否正常。依此類推，依次測(cè)量激勵(lì)前級(jí)輸出、激勵(lì)驅(qū)動(dòng)輸出。經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)射頻通道各部件開(kāi)機(jī)后均有正常信號(hào)波形輸出，說(shuō)明各部件功能均正常，故障不在射頻通道這部分。

經(jīng)過(guò)檢查，射頻通道沒(méi)有發(fā)現(xiàn)故障，接下來(lái)開(kāi)始重點(diǎn)檢查音頻通道。音頻通道包括音頻處理器、調(diào)制器、繼電器控制板。音頻處理器作用是對(duì)輸出的音頻進(jìn)行濾波限幅處理，并疊加直流電平。音頻調(diào)制器作用是產(chǎn)生一個(gè)80kHz的三角波與疊加直流電平后的音頻信號(hào)進(jìn)行比較，輸出隨音頻電壓變化、脈寬變化的脈寬調(diào)制信號(hào)。繼電器控制板的作用是當(dāng)發(fā)射機(jī)檢測(cè)到有過(guò)流保護(hù)或反射功率過(guò)高故障時(shí)，用于切斷調(diào)制信號(hào)，保護(hù)發(fā)射機(jī)不受損壞。

與檢查射頻通道類似，檢查音頻通道也是采用從前至后檢查分段診斷法，檢查方法如下：1.使用音頻信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生1000Hz正弦波信號(hào)，代替音頻信號(hào)輸入音頻處理器音頻輸入端；2.使用示波器測(cè)量發(fā)射機(jī)按下開(kāi)機(jī)按鈕到未達(dá)額定功率的這段時(shí)間內(nèi)，音頻處理器輸出位置、調(diào)制器輸出位置及繼電器控制板輸出位置等音頻通道關(guān)鍵位置的輸出波形。再通過(guò)示波器觀察各位置波形的形狀、幅度、頻率等信息，判斷故障位置。

此型號(hào)發(fā)射機(jī)，音頻處理器和調(diào)制器集成在一個(gè)調(diào)制器小盒內(nèi)，測(cè)量音頻處理器輸出位置，需要打開(kāi)調(diào)制器小盒進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)過(guò)測(cè)量，音頻處理器輸出信號(hào)正常，是1000Hz正弦波信號(hào)疊加直流電平的波形。說(shuō)明故障不在音頻處理器，繼續(xù)往后檢查，測(cè)量調(diào)制器輸出位置時(shí)發(fā)現(xiàn)在發(fā)射機(jī)按下開(kāi)機(jī)按鈕到未達(dá)額定功率的這段時(shí)間內(nèi)調(diào)制器沒(méi)有信號(hào)輸出。在等待約2分鐘后，示波器才出現(xiàn)正常的脈寬調(diào)制信號(hào)波形，和整部發(fā)射機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)間一致。由此可以判斷，引起發(fā)射機(jī)啟動(dòng)慢故障的原因是調(diào)制器出現(xiàn)故障。

五、故障維修處理

調(diào)制器的關(guān)鍵部分電路圖如圖2所示，晶體振蕩器產(chǎn)的頻率為80kHz，幅度為15V的方波，輸入運(yùn)放TL082構(gòu)成的積分電路。積分電路可以將方波進(jìn)行積分運(yùn)算，轉(zhuǎn)換成三角波。所以TP2測(cè)量點(diǎn)輸出的是80kHz的三角波，輸入運(yùn)放LM319的負(fù)輸入端。

圖2 調(diào)制器部分原理圖

音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻處理器疊加直流電平后，輸入運(yùn)放LM319正輸入端。LM319在這里作用是比較器，通過(guò)比較正負(fù)輸入端的電壓，決定輸出電平的高低。經(jīng)過(guò)比較器后，輸出隨著音頻信號(hào)變化而占空比不同的方波，也稱PWM信號(hào)，即脈寬調(diào)制信號(hào)。在調(diào)制過(guò)程中，音頻信號(hào)疊加的直流電平的大小決定了整臺(tái)發(fā)射機(jī)的載波功率。

根據(jù)以上分析，下面使用示波器對(duì)調(diào)制器關(guān)鍵位置進(jìn)行測(cè)量。TP1是調(diào)制輸出位置，已經(jīng)確定沒(méi)有脈寬調(diào)制信號(hào)輸出。繼續(xù)測(cè)量TP2和TP3，TP3是積分輸入端，正常應(yīng)該是80kHz的方波。TP2是積分電路輸出端，也是比較器LM319負(fù)輸入端，正常應(yīng)該是80kHz的三角波。在實(shí)際測(cè)量中，發(fā)現(xiàn)在開(kāi)機(jī)后TP3波形正常，TP2并無(wú)三角波輸出，直到約2分鐘后，示波器才出現(xiàn)幅度緩慢增大的三角波。由此可見(jiàn)，故障就在調(diào)制器的積分電路中。

如圖2所示，積分電路由U2A、R16和C5構(gòu)成。輸入信號(hào)通過(guò)R16對(duì)C5進(jìn)行充電和放電，完成積分運(yùn)算。使用萬(wàn)用表檢查U2A的外圍元件，發(fā)現(xiàn)是R13 10MΩ電阻已經(jīng)開(kāi)路。從而造成開(kāi)機(jī)后C4電容得不到+15V電壓充電，只能由R14緩慢充電，相當(dāng)程度上減緩了積分電容C5的充電過(guò)程。因此，開(kāi)機(jī)后遲遲沒(méi)有三角波輸出，調(diào)制器沒(méi)有調(diào)制信號(hào)輸出，進(jìn)而導(dǎo)致整部發(fā)射機(jī)開(kāi)機(jī)緩慢。使用阻值正常的10MΩ電阻替換R13后，整部發(fā)射機(jī)恢復(fù)正常。

六、結(jié)語(yǔ)

我們?cè)谄綍r(shí)臺(tái)站維護(hù)工作中，需要認(rèn)真閱讀發(fā)射機(jī)的使用說(shuō)明書(shū)，理解整部發(fā)射機(jī)的工作流程，同時(shí)還需要善于使用各種儀器來(lái)快速對(duì)發(fā)射機(jī)故障進(jìn)行判斷，這樣我們檢修維護(hù)工作才能事半功倍。