DAM10kW發(fā)射機(jī)B-電源故障排查及原理分析一例

佟 海

（遼寧省廣播電視中波發(fā)射臺(tái)，遼寧 沈陽(yáng) 110103）

0 引言

2021年1月某日，我臺(tái)中國(guó)經(jīng)濟(jì)之聲1215 kHz哈廣產(chǎn)DAM中波發(fā)射機(jī)工作中突然出現(xiàn)無(wú)載波現(xiàn)象。據(jù)值班員反映，發(fā)射機(jī)沒(méi)掉高壓，但是入射功率顯示為0 kW，無(wú)故障提示，實(shí)際監(jiān)聽(tīng)無(wú)音頻，發(fā)射機(jī)監(jiān)控顯示也是無(wú)載波。經(jīng)分析排查后故障解除，下面針對(duì)此次故障進(jìn)行原理分析與故障處理介紹。

1 排查過(guò)程

針對(duì)此故障 現(xiàn)象，我們首先懷疑發(fā)射機(jī)是否存在射頻封鎖的問(wèn)題，將發(fā)射機(jī)關(guān)機(jī)后重新插拔了位于發(fā)射機(jī)控制板射頻封鎖開(kāi)關(guān)，重新開(kāi)機(jī)發(fā)現(xiàn)故障依舊。繼續(xù)使用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量控制板N2-61腳電壓值（該芯片為貼片封裝設(shè)計(jì)，引腳過(guò)密，不方便測(cè)量，我們選擇測(cè)量與之相連的R139的兩端，如圖1所示），發(fā)現(xiàn)兩端電壓值均為+5 V（正常射頻開(kāi)的情況下S1開(kāi)關(guān)接1-2兩腳，+5V電壓全部加在N2-61腳上，當(dāng)射頻封鎖狀態(tài)時(shí)，S1開(kāi)關(guān)接2-3兩端，N2-61腳電壓為零），說(shuō)明射頻封鎖電路正常，該故障并非由它產(chǎn)生。

圖1 射頻封鎖電路原理圖

再尋找其他產(chǎn)生其故障的可能，發(fā)射機(jī)的實(shí)際輸出功率是由發(fā)射機(jī)模擬輸入板上的“音頻+直流” 信號(hào)產(chǎn)生，其中直流信號(hào)決定發(fā)射機(jī)的載波功率暨入射功率。我們?cè)俅蔚侥M輸入板上尋找故障產(chǎn)生的可能，其工作原理如下：

控制板輸入的一組BCD碼經(jīng)模擬輸入板上X4接口送入到該板N18中，N18是一組TTL寄存器，用來(lái)存儲(chǔ)該BCD碼，同時(shí)它的輸出被送入N8中，N8是一個(gè)數(shù)字控制電位器，它的4-15腳接收12位的BCD碼，該碼值作為輸入功率控制的數(shù)字信號(hào)。N8與N11組成的電路作為N8輸入衰減器，它的輸出為N8輸入的0-0.999的倍率。N11是一個(gè)低噪聲、低失調(diào)的精密運(yùn)算放大器，它能使數(shù)控衰減器獲得較好的線性，為電路提供恒定的輸出阻抗。數(shù)控電位器N8的邏輯信號(hào)輸入 “0”接近0 V，邏輯“1”接近于+15 V。如圖2所示。

圖2 音頻+直流電路原理圖

測(cè)量N11-6腳的輸出值，發(fā)現(xiàn)該點(diǎn)存在接近15 V電壓值，說(shuō)明模擬輸入板上的輸入信息也無(wú)問(wèn)題。

我們繼續(xù)尋找故障原因。發(fā)射機(jī)的入射功率是由每個(gè)發(fā)射機(jī)功率放大器的輸出合成而來(lái)，而功率放大器是否參與工作則是由該放大器板上的V11（PNP型三極管）來(lái)決定的，該三極管負(fù)電壓時(shí)導(dǎo)通，給功率放大器提供一個(gè)“地”電位，該功率放大器輸出功率。當(dāng)三極管接收到一個(gè)正電壓時(shí)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，功放模塊高頻互感器兩側(cè)電位相同，感應(yīng)不出電壓，功率放大器不參與功率合成。提供這個(gè)導(dǎo)通電壓的設(shè)備是B-電源，它為所有的功率放大器提供導(dǎo)通信號(hào)所需電壓?？刂七@個(gè)負(fù)電壓加在具體哪一個(gè)功率放大器上的設(shè)備是調(diào)制編碼板。所以我們下一步繼續(xù)在調(diào)制編碼板和B-電源上尋找答案。在排查調(diào)制編碼板上的接插件時(shí)，無(wú)意中的一個(gè)緊固動(dòng)作使發(fā)射機(jī)輸出功率恢復(fù)了正常，經(jīng)過(guò)對(duì)照?qǐng)D紙發(fā)現(xiàn)該接插件連接的是直流穩(wěn)壓器板輸入的B-電壓，是這個(gè)負(fù)電壓丟失導(dǎo)致了這次故障的產(chǎn)生。我們重新將該接插件做了更換處理，故障被解除了，下面就這個(gè)故障進(jìn)行原理分析。

2 B-電源工作原理分析

直流穩(wěn)壓電源板的主要功能就是產(chǎn)生B+/B-電源，調(diào)制編碼 板 上需要獲得一個(gè)由直流穩(wěn)壓板提供的負(fù)偏置電壓也就是所謂的B-電源，B-電壓的幅度是實(shí)時(shí)變換的，這個(gè)幅度的大小受音頻信號(hào)與載波功率電平實(shí)時(shí)控制。通過(guò)調(diào)節(jié)B-電壓，能夠有效降低功率放大器工作與截止時(shí)的噪聲輸出。功率放大器的開(kāi)/關(guān)時(shí)間，決定于不同時(shí)刻功率放大器的負(fù)載總和，也就是設(shè)備工作時(shí)開(kāi)通的“模塊”數(shù)量之和。當(dāng)發(fā)射機(jī)處于負(fù)峰調(diào)制或者當(dāng)發(fā)射機(jī)開(kāi)低功率時(shí)，此時(shí)僅有少數(shù)功率放大器被導(dǎo)通，隨便幾個(gè)“模塊”的開(kāi)關(guān)負(fù)載變化量就會(huì)很大，所需功率放大器的開(kāi)/關(guān)的時(shí)間變化也會(huì)很大。當(dāng)發(fā)射機(jī)開(kāi)高功率時(shí)，此時(shí)開(kāi)通的模塊數(shù)量較多，個(gè)別的小部分“模塊”的開(kāi)/關(guān)將不會(huì)對(duì)每一功率放大器的開(kāi)/關(guān)時(shí)間產(chǎn)生快速影響，B-電源就是起到調(diào)節(jié)負(fù)載變換以及模塊開(kāi)關(guān)時(shí)間不同的作用。當(dāng)然，為了減少噪聲，當(dāng)發(fā)射機(jī)處于正峰調(diào)制時(shí)B-電壓一定會(huì)更負(fù)，在發(fā)射機(jī)瞬時(shí)功率輸出變化大時(shí)，此時(shí)會(huì)有更多的功率放大器導(dǎo)通，B-電壓的調(diào)整的幅度會(huì)更小。綜上所述，B-電壓它是近似于“音頻+直流信號(hào)”，但其變化則是非線性的。

當(dāng)載波功率處于10 kW如果此時(shí)加100%音頻調(diào)制信號(hào)時(shí)，則B-電壓的調(diào)制范圍將在-2 V～-6.5 V之間。即處于負(fù)峰100%調(diào)制時(shí)B-電壓值應(yīng)為-2 V左右；正峰100%調(diào)制時(shí)B-電壓值為-6.5 V左右。載波低功率時(shí)B-電壓的調(diào)制范圍要相對(duì)小一些。當(dāng)載波功率滿功率加100%音頻調(diào)制信號(hào)時(shí)B-電壓負(fù)峰應(yīng)是-2 V左右，正峰應(yīng)是-4 V左右。

3 故障分析

實(shí)際電路中。“音頻+直流”信號(hào)由直流穩(wěn)壓器板的X3-5端輸入進(jìn)來(lái)，然后經(jīng)過(guò)電阻R36的調(diào)整送入N4（UC3834）。N4控制V12的導(dǎo)通情況，并且直接決定了B-電壓的輸出情況，該B-電壓經(jīng)過(guò)X2-1端口送入調(diào)制編碼板X10-1，由編碼板再控制輸出給各個(gè)所需開(kāi)通/關(guān)閉的功率放大器。如圖3所示。

圖3 B-電壓原理圖

直流穩(wěn)壓器板在X2-1的輸出端設(shè)置了B-電壓故障采樣電路。采樣值經(jīng)過(guò)N5反相端的差值放大后，送入一組LM339比較電路中，該電壓在一個(gè)固定區(qū)間內(nèi)顯示無(wú)故障，當(dāng)其超過(guò)設(shè)定的最大值或者低于設(shè)定的最小值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)故障信號(hào)送入控制板，控制板會(huì)第一時(shí)間封鎖射頻，短時(shí)間內(nèi)連續(xù)的幾個(gè)射頻封鎖信號(hào)也會(huì)轉(zhuǎn)換成為關(guān)機(jī)信號(hào)。但是此次故障中B-電源無(wú)故障，所以檢測(cè)電路檢測(cè)不到故障的存在，所以既沒(méi)有報(bào)警也沒(méi)有產(chǎn)生射頻封鎖。

真正使得功率降到0 kW的原因是B-電源送到調(diào)制編碼板的那個(gè)接插件接觸不良。導(dǎo)致編碼板沒(méi)有收到B-電壓值，但是巧合在哈廣產(chǎn)的調(diào)制編碼板上并沒(méi)有對(duì)B-電壓再次進(jìn)行檢測(cè)，所以也沒(méi)有告警故障產(chǎn)生。但是B-電壓是控制功率放大器導(dǎo)通的“鑰匙”，它的丟失直接導(dǎo)致所有功率放大器全部關(guān)閉，所以最終的結(jié)果就是發(fā)射機(jī)無(wú)告警，而發(fā)射功率將為0 kW。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述排查過(guò)程的梳理，對(duì)能夠引起射頻封鎖現(xiàn)象的電路進(jìn)行了摸排，故障產(chǎn)生的原因和原理進(jìn)行了分析，這次故障的解決，使我們進(jìn)一步掌握發(fā)射機(jī)工作原理，有助于更好地維護(hù)發(fā)射設(shè)備。