全固態中波發射機振蕩板的原理分析與故障處理

王金柱

(內蒙古自治區廣播電視傳輸發射中心610臺，內蒙古 呼和浩特 010000)

隨著科學技術的發展與普及，廣播電視行業得到了飛速發展，中波廣播發射機等設備已由以往的模擬化轉為全固態數字化。DAM中波廣播發射機主要分成了四大系統：射頻系統、音頻系統、電源系統以及控制系統，射頻系統為發射機提供載波頻率，并進行射頻功率的濾波和放大，在音頻節目信號的作用下實時完成D/A轉換，產生含有量化臺階的數字已調波，經帶通濾波器的濾波和補償，得到非常標準的調幅射頻輸出。射頻系統包括振蕩板、緩沖放大板、前置驅動級、放大級、驅動功率合成器五大部分，振蕩板產生本機的載頻，并完成主備射頻激勵的自動切換，筆者將對振蕩板及其典型故障處理進行闡述。

1 概述

振蕩板包括主頻率合成器、備頻率合成器兩個激勵器，由自動切換電路、供電電路和輸出電路組成。主頻率合成器或備頻率合成器輸出的射頻通過自動切換后進行放大、濾波和波形整形發送到緩沖放大器。主備頻率合成器采用直接數字頻率合成技術(DDS)和撥碼控制器。載波輸出頻率由激勵器上的撥碼直接控制，共有兩個8位二進制撥碼控制器，每4個撥碼代表一個二進制數，如0001 0011 0000 0101，表示1 305 kHz。如果沒有鑒相器和壓控振蕩器，它將不會產生一般鎖相環技術引起的相位噪聲及調頻噪聲，也不會在調整接收機頻率時產生鎖相環激勵器產生的轟鳴聲。作為DAM發射機的激勵器，整機信噪比基本上有65 dB以上。振蕩板的電路原理如圖1所示。

圖1 振蕩板電路原理

2 原理分析

2.1 振蕩板的供電

振蕩板有兩路電源輸入，一路是非穩壓22 V直流電壓源通過F1輸入，另一路是由發射機電源輸入端經小變壓器提供的交流15 V電源通過F2輸入，都是得通過三端電源穩壓器N1和N5調節后得到+12 VDC，然后送至溫度補償晶體振蕩器供電，有一路+12 V直流電壓通過N6(7805)輸出5 V直流電壓為其他電路供電。交流15 V電源不僅可以防止恒溫晶體振蕩器與低壓斷開時溫度失控，也能夠成為射頻激勵的備用電源板，+5 VDC穩壓電源N6用作射頻監控電源。

2.2 晶振信號源

為了提高發射機激勵信號的高可靠性和穩定性，采用了具有固定頻率，穩定性能夠達到1×10-8的恒溫晶體振蕩器作為標準信號源。此外，在高頻振蕩板上預留了一個雙備份恒溫晶體振蕩器的位置，可配備一個雙恒溫晶體振蕩器，并通過K1進行切換。恒溫體振蕩源輸出的高精度信號會通過V1、V2、N2B整形和放大，接入電子開關N4，再送至N2A放大后通過輸出端口X4-8輸出。晶體振蕩源通常在使用前需要預熱，最好在低壓電源接通5 min后正常使用。也就是說，在啟動發射機前，低壓電源最少提前接通5 min，低壓開關S11在正常情況下應處于“開啟”狀態(設備維護除外)。

2.3 射頻激勵的切換

當同一機房內的兩臺發射機需要并聯工作時，作為主機的發射機將在其射頻激勵板的外部輸出接口X4-1/2輸出射頻激勵信號，并作為機器的發射機發送到輔機射頻激勵板的外部接口X4-4/5，這將用作機器的射頻激勵，并斷開插頭P1-2，以便在并聯運行期間實現兩臺機器射頻激勵的相同頻率和相位的目的。

當輸入高精度同步激勵信號或AM立體聲廣播的外部射頻激勵信號時，P1切換射頻激勵信號，從X2輸入的射頻信號將用作主激勵信號，該板產生的射頻激勵信號將自動變為備份。

2.4 頻率監測電路

緩沖器N3A向計數器或頻率監視器提供輸出信號，R24將驅動器的輸出阻抗設置為50 Ω，X5-1是頻率監控信號的輸出端，當監測電路阻抗為50 Ω時，信號振幅為4.5 Vpp，如果方波信號阻抗大于50 Ω，輸出信號電平將更高。

2.5 同步激勵器

該電路的輸入信號來自輸出網絡入口端的采樣線圈T101，輸出連接至N4-11，該電路能夠在VSWR異常、功率放大器輸出電路產生振鈴電流以及功率放大器的射頻激勵信號之間產生相位差時，有效保護功率放大器模塊免受損壞。因此，在VSWR保護期間，激勵會被封鎖，輸出采樣的RF信號暫時代替振蕩器激勵信號，這樣能夠實現兩激勵的振鈴同步，從而保護功率放大器模塊。

2.6 射頻輸出電路

驅動放大N2A-7在正常運行時能夠穩定輸出振幅為8.5 Vpp左右的方波信號，然后通過X4-8送到緩沖放大器作為輸入，與此同時，同樣的信號由峰值檢測器轉換為正負直流電壓，用于發射機控制系統的顯示板，由此實現振蕩板射頻檢測電路，只要發射機在運行，該檢測電路就在實時檢測，沒有異常信號時，發射機顯示板上振蕩板的指示燈會保持綠燈亮，如果檢測到射頻異常時，輸出的信號就會使得顯示板上振蕩板的指示燈綠燈熄滅、紅燈變亮，此時發射機的載波頻率可能突變，輸出的信號有可能發生畸變，從而導致收聽質量下降。

3 突發故障的分析與處理

3.1 發射機運行正常，振蕩板指示燈為紅色

將發射機切換至另一臺發射機，查看振蕩板原理圖，用萬能表測量VD4和VD5射頻檢測器的輸出電壓，VD5的負極電壓約為+4.5 VDC,如果不能同時檢測到兩者的電壓值(即使檢測到一個)，振蕩板指示燈將顯示紅燈。如果振蕩器輸出的射頻信號電平正常，但未檢測到上述一個或兩個電壓，則檢查或更換相關的二極管。詳細查看元器件有無損壞，測電阻的阻值或兩端電壓，測電容兩端的電壓，通常是由于電容被擊穿引發的故障。測電阻R33左端沒有激勵信號，因而檢查激勵器主板，發現末級DS0026無激勵信號輸出，最后確定DS0026輸出級對地短路，導致D2一直導通，D1一直截止。N44C正相端有0.7 V的電壓，反相端電壓為0 V，N44C輸出為高電平，驅動紅色LED發光。更換DS0026后恢復正常。

檢測各部分是否正常時，不可漫無目的地測量，這樣很難實現快速找到故障點的目的，要思路清楚，找關鍵點進行測量，當然還要知道標準值是多少，與測量值進行比較，振蕩板的關鍵測試點如表1所示，如果測試電壓均正常，則是顯示板上的故障檢測電路或顯示電路存在故障，檢查之前，重點是排查相關排線是否正常。

表1 射頻振蕩板(A17)部分測試點參數

3.2 無激勵信號故障

故障現象：停機檢修后，合上低壓開關，顯示板上的振蕩板指示燈紅燈亮。

故障處理：振蕩器指示報警紅燈亮，說明振蕩板無激勵信號輸出或是檢測電路故障。首先檢查振蕩板各供電電壓以及各保險，用萬用表測量J1-1有+22 V；再量N20輸出的+15 V是否正常，以及穩壓器N21(7809)、N22(7812)是否有+9 V、+12 V輸出；VD3正極端+5 V正常；于是將外激信號輸入線Q9插頭插入J2插口，激勵器指示燈由紅轉綠，激勵輸出恢復正常。拔下Q9插頭，用示波器測N1(LM319)第4腳有4.608 MHz信號；再測D2(4046)第12腳有9.000 kHz信號；接著測量D4(4046)第4腳無輸出信號，說明D4沒有正常工作，關掉低壓，拆下集成塊，換上一只新的4046，重新加上低壓，此時發射機面板激勵指示燈顯示綠色，加上高壓，發射機播出正常。

故障分析：通過接入外部激勵信號，查看發射機是否正常，若是正常，說明問題出在由恒溫晶體、鎖相環頻率合成器組成的射頻信號源端。如果振蕩板的基準信號為4.608 MHz，經過51次的分頻為9 kHz，表明恒溫晶體、整形放大電壓比較器以及固定分頻器工作處在正常范疇；故障應該在鎖相環頻率合成器部分，應檢查鎖相環集成電路D4、低通濾波器和由D6、D8、D10組成的可編程分頻器。當射頻激勵脈沖消失時，激勵檢測輸出信號的輸出端J7-3的電位比J7-1高，J7-3、J7-1分別送至監測顯示板的激勵指示比較器N44:C的同相端和反相端，J7-3的電位高于J7-1時，比較器輸出高電平，加至激勵指示雙色LED的紅色管正極，使其發出紅光，指示激勵器發生無輸出故障。