淺析調頻廣播發射機的故障原因與維護舉措

龔運高

（作者單位：桂林廣播電視發射臺）

調頻廣播產生于20世紀20年代，而我國直到20世紀70年代末才實現首次調頻立體聲廣播[1]。經過一個世紀的發展，調頻廣播技術已經比較完善，300 W、 1 kW的全固體調頻立體聲廣播發射機相繼面世，到目前為止，全固態調頻立體聲發射機已經實現了 500 W～100 kW的功率覆蓋[2-3]。然而調頻發射機作為一項高科技產品，其內部零部件眾多，結構復雜，不同產品的原理也有所差異，因而在日常使用過程中出現故障是難免的。從當前的實踐來看，我國大部分廣播發射臺站的故障率仍然較高，故障原因分析水平和維修效率也有待進一步提升[4]。基于此，本文對調頻廣播發射機的常見故障原因與維護舉措進行探討。

1 調頻廣播原理

所謂的調頻就是指通過技術手段使載波的瞬時頻率隨調制信號改變的調制方式。經過調頻之后的電磁波信號，在形狀上類似于一條被非均勻壓縮的彈簧[5]。根據國際規定，調頻波用英文字母FM來表示。目前的調頻技術主要有直接調頻、間接調頻和數字調頻三種。總的來講，調頻廣播在短距離信號傳播的應用場合中具有顯著的優勢。信號傳播距離短是由于其有較高的載波頻率，這一特性能保證接收范圍內的調頻廣播接收設備都能有相對穩定的信號輸入。而且有效信號經過調頻處理后，其頻率遠高于干擾信號，調頻廣播信號不易受干擾。另外，調頻廣播還具有頻帶寬度大、高動態范圍等特點，支持多個電臺同時進行廣播信號傳輸。

2 調頻發射機原理

調頻發射機是調頻廣播發射系統的核心組成部分，它包含一整套電子功能組件，主要有射頻發射系統、自動控制系統、制冷系統和電源系統，其中射頻發射系統又由激勵器和功率放大器等部件構成[6]。從功能上來看，調頻廣播發射機可以把待發射的信號轉換成滿足技術要求的信號，然后通過天線發射出去。這里講的技術要求具體包括功率足夠大、信噪比足夠高、覆蓋范圍足夠大。調頻廣播發射機可以簡單理解為一套無線電發射機，只是它的信號頻率比普通無線電發射機更高、功能更強大而已。在其運行過程中，激勵器是第一道信號處理的關卡，它會將音頻信號按照規則編碼，編碼完成后的信號再傳輸給分配器和合成器，輸出的信號是經過調制放大的，此時才能作為最終向外發射的有效信號。調頻發射機的原理及結構框如圖1所示。

圖1 調頻發射機的原理及結構框圖

調頻發射機在使用中是否正常，不僅要看調頻發射機能否開機、是否有信號輸出，更要看其工作時的各項性能指標能否滿足行業技術標準。根據相關規范，衡量一臺調頻發射機綜合性能的主要技術指標包括信噪比、諧波失真和頻率響應等三項。其中信噪比是指信號與噪聲的比值，一般用SNR表示。如果發射機的信噪比過低，說明該系統噪聲水平較高，信號質量較差，反之則信號質量較強，系統性能較好。諧波是指信號頻率的倍頻成分，這是由于使用了放大器的緣故，信號中疊加了信號頻率的倍頻成分時，就會造成所謂的諧波失真。頻率響應可以表征系統輸出信號隨頻率變化的情況，一般要求系統的頻率響應一致。

3 調頻廣播發射機常見故障

從目前的情況來看，調頻廣播發射技術是非常成熟的技術，無論是相關的硬件產品還是軟件系統，都已經達到了較高的性能。然而在高負荷工作、操作不當、零部件損壞等條件下，調頻廣播發射機的故障還是經常會出現。考慮到調頻廣播發射機的故障多種多樣，這里筆者僅根據工作經驗和理論原理給出一些典型的故障分析。

3.1 激勵器模塊故障

激勵器在調頻廣播發射機中具有非常關鍵的地位，它的作用就是完成信號的接收、處理和輸出。從維修經驗來看，激勵器模塊常見的故障類型主要有：無信號輸出、信號不連續、信號扭曲變形、傳輸延時大、電壓和功率不足等。當發生相應故障時，一些自帶故障檢測功能的調頻廣播發射機的主控面板會不斷發出警告。

在激勵器出現故障時，首先要檢查激勵器的線路和連接端口、信號輸入輸出端是否正常，如果以上檢查均沒有問題但故障現象還是存在，那就可以進一步對其故障進行排查。如果沒有音頻信號輸出，一方面可能是激勵器完全損壞無法正常工作，另一方面則考慮其是否由于特殊情況進入了過激保護狀態。為了判定這一問題，應把自動增益控制模式調整為手動控制模式，同時降低激勵器增益，對主要元件電源的電壓進行測量，確保以上檢查均能通過。接下來檢查備用激勵器是否處于啟用狀態，如果是，一般情況下主激勵器的操作面板會出現提示警報，因為只有故障狀態下才會自動切換到備用激勵器，這時候應進一步檢查本振模塊的線路連接情況，測量相關元件電壓，正常來說電壓應在2.5～3 V。如果以上排查均不能解決問題，則要使用頻譜分析儀器檢測激勵放大器輸出信號，觀察輸出信號是否夾雜了一些異常的雜波，如果確實存在異常雜波，那么就意味著激勵器已經損壞，應及時更換內部激勵器。

3.2 功放模塊故障

功放即射頻信號功率放大器，它的作用是將激勵器編碼處理過的輸出信號放大合成輸出，由于信號源源不斷地到來，而且要進行功率的變換，因而功放模塊通常是最為繁忙的模塊，長期運行后很容易出現過熱保護、過載保護及激勵保護等問題。設備進入自保護狀態說明故障可能會對設備造成損害，因此必須先排除故障再重新開機運行。

在故障排查時，可以直接用手去觸摸調頻廣播發射機的外殼，感受其溫度情況，如果發現其溫度較高，甚至燙手，或者功率較大，那么就可以初步判定為功放模塊發生過熱或者過載保護。為進一步分析其具體原因，首先對風機的工作情況進行確認，如果沒有任何異常情況，那么繼續對風道和散熱器的狀態進行檢查，保證其清潔、通暢；如果均無問題，則應考慮是否為射頻輸出線路故障，如斷開、接觸不良、短路等，如果是線路連接問題可重新接線。如接線無異常，可以采用萬用表、通過電阻檢查法檢測功放是否存在負載異常，如異常應更換電阻。

3.3 冷卻系統及電源故障

冷卻系統是以風機為核心，用于維持設備工作溫度的重要模塊。其基本原理是通過加快空氣的流動，通過空氣將調頻廣播發射機各零部件表面的熱量帶走，從而維持設備工作環境的溫度穩定。如果發現風機工作出現異常，必須及時進行處理，否則可能會因為調頻廣播發射機內部聚積了過多熱量而導致設備工作異常，甚至是零部件燒毀。在故障情況下，其通常表現為停止運行或者輸出風的類型錯誤。

與激勵器和功放等模塊相比，風機是相對比較簡單的部件，如果風機本身沒有問題，那么冷卻系統故障通常是由于電源、線路故障造成的。首先是電源本身的問題，電源的功能是為設備的正常工作提供電壓，電壓需要通過線路傳輸給發射機的各個功能模塊，如果電源控制系統本身出現了問題，相當于整套設備在源頭上就不具備工作條件，如果強行啟動可能會對設備造成傷害。在電源功能正常的情況下，如果是線路連接出現問題，那么電能也不可能正常供應給每一個零部件，包括風機，因為開路、短路等問題會導致風機不能正常工作。

在排查故障問題時，應從最簡單的原因著手，首先檢查電源是否異常，方法是通過萬用表測量電源電壓值，并與其標稱的輸出電壓進行比較。如果萬用表測量不到電壓信號，說明電源本身處于故障狀態，此時只有重新更換新的電源板才可以繼續排查其他問題。如果電源本身輸出的電壓是正常的，但是功放管檢測不到功率，那顯然是功放管故障，對其進行更換即可。如果發現風機沒有正常運轉或運轉的情況不正常，首先要考慮是否電阻絲燒壞造成短路，通過觀察可以知道是否燒壞，如果燒壞可更換電阻絲。如果電阻絲更換完成后風機工作仍不正常，此時可以繼續檢查風機輔助接觸點是否存在接觸不良的情況，如果接觸不良可以更換風機交流接觸器。經過以上幾方面的排查，一般可以順利找出故障點。

4 調頻廣播發射機的維護措施

前文已經分析了調頻廣播發射機的一些典型故障，這些故障是常見的，但也是可以在很大程度上避免的。要避免調頻廣播發射機出現故障，盡最大努力減小其發生故障的概率，保證其能夠正常運行，延長其壽命，較為有效的手段之一就是加強調頻廣播發射機的日常維護。雖然不同臺站對調頻廣播發射機的維護要求可能不盡相同，但以下幾方面是共通的。

4.1 零部件檢修

調頻廣播發射機本身是一種模塊化的產品，每個模塊又包含若干個功能零部件，因此調頻廣播發射機實際上是一個復雜的功能復合體。根據電路基本原理，只要復合體中有一個部件發生故障，那么整套系統的工作就會受到影響。而這些零部件在不同的環境、振動、運行等條件下均有可能出現異常，如發生腐蝕、虛焊、接觸不良等，而這些問題都是可以通過簡單的觀察、檢修來發現的。如果可以做好零部件的檢修工作，必然可以有效降低調頻廣播發射機的故障率。

4.2 電源和線路檢查

電源是整個調頻廣播發射機動力源頭，只有為每個功能模塊提供合適的電壓，才能保證各模塊正常工作。如果電源輸出電壓不足、不穩定或沒有電壓輸出，就會造成系統的整體癱瘓。在電源正常情況下，還要保證線路正常，如此才能將電能準確地供應給對應的模塊，這是調頻廣播發射機正常運行的基礎要求。因此檢修人員要特別關注電源的工作狀態，確保線路連接無誤、端口對接緊密，還要定期檢測線路的接地情況是否正常，以保證設備運行的穩定性。

4.3 保持設備清潔

要保持設備清潔就要保持機房清潔，因此設備清潔實際上包含保持機房環境清潔和保持設備本身清潔兩個方面。機房環境清潔是指整體的衛生環境達標，如果衛生環境不達標，很容易出現垃圾、灰塵的堆積，進而會對設備的正常工作造成影響，特別是會影響風道、散熱器的工作效率。對于設備本身的清潔，則要嚴格遵守設備說明書中對設備清洗的相關說明，不得隨意使用清潔劑。

4.4 機房溫濕度控制

調頻廣播發射機內部具有很多電子元器件，其中不少是對溫度十分敏感的，溫度過高會影響設備性能，因此要在機房的關鍵位置安裝溫濕度傳感器，以固定的頻率對測量數據進行記錄，觀察其是否在設備允許的范圍內。如果溫濕度參數已經超出允許的范圍，就會對設備工作環境的適宜性造成負面影響，此時應及時開啟空氣調節設備進行調節。同時，應關注設備是否出現過熱問題，防止溫度過高損壞設備。

4.5 設備維護記錄

在設備維護完成后，應對整個過程進行詳細的記錄，包括故障現象、原因分析、解決辦法，記錄要具體到參數設置，以便下次遇到類似情況時可以快速參考解決。設備維護記錄應做好保存，只要設備還在服役，維護記錄就應完好保存。

5 結語

調頻廣播發射機是廣播發射臺站的核心組成部分，對于正常播出有著關鍵性的作用。但調頻廣播發射機的工作原理較為復雜，特別是近年帶自動化功能的發射機，其集成度更高、內部結構更加復雜，如果沒有扎實的理論知識和豐富的維修經驗，很難在短時間內找到問題所在。因此，相關工作人員要在全面了解調頻廣播發射機典型故障及常用解決方法的基礎上，加強理論學習，在實踐中不斷積累經驗，同時要重視日常保養和維護，只有這樣才能持續適應調頻廣播發射系統發展的新要求。