影響大功率短波調幅發射機功率的因素分析

索朗次仁

（作者單位：西藏自治區廣播電視局033臺）

有效應用大功率短波調幅發射機，能夠對發射機技術性能及其工作情況進行全面反映，同時在設計和應用發射機時，需要遵循相關要求和標準，確保其運行效果。但發射機在實際應用過程中會受到部分因素的影響，出現功率降低和高末直流屏壓不足等問題，無法保證短波發射機正常運轉，因此需要對導致發射機功率降低的因素進行深入研究。

1 大功率短波調幅發射機概述

大功率短波調幅發射機采用振幅調制方式，以短波波段進行信息發送，具有人性化和操作簡單等特點。大功率短波調幅發射機由激勵器、接口電路及開關電源等主要部件組成，其中，激勵器作為射頻信號源頭，能夠在頻率生成狀態下，形成調制信號，并將信號傳送至下一功放單位[1]。對更換前后的發射機功率板塊、設備和控制板進行比較分析可以看出，如果出現高末直流屏壓不足的情況，開關電源能夠為發射機提供充足的電源，保障其正常運行。另外，開關電源還具備警示功能，在發射機出現高溫高壓故障時，可以降低或避免不必要的損失。

目前，此發射機廣泛應用于廣播電視臺的信號傳輸，主要利用PSM技術對電壓進行有效控制和調節，但在長期高負荷運行狀態會使其所使用的濾波電解電容降低，并對設備運行效率產生不利影響。所以，要對影響發射機功率的因素進行分析，切實提高發射機性能。

2 大功率短波調幅發射機功率影響因素分析

2.1 柵極電阻產生

功率模塊主要包含絕緣柵雙極型晶體管組成的電子開關、空轉二極管DF和低壓整流器，采用輸入、輸出端口串聯的方式對晶體管進行組裝，兩個柵極具有場效應管的電壓控制特性，其中，輸入、輸出端口對晶體管進行保護并為晶體管提供開關功能。當短波發射機處于正常運行狀態時，開關管利用開關控制電路能夠對晶體管進行控制和疏通；當保護管處于未導通狀態，并且晶體管處于閉合狀態時，其作用能夠充分發揮。而在發射機運行過程中，容易忽視柵極電阻所產生的影響。在功率模塊運行正常的情況下，晶體管會在一定程度上對輸出電壓造成影響，柵極電阻會干擾電容再充電，也會一定程度上干擾晶體管，所以柵極電阻是對功率模塊輸出電壓造成影響的主要因素。晶體管能夠控制功率模塊中輸出的電壓，同時其所具備的開關特性會對柵極電容再充電進行響應，并同時受到控制，而柵極電阻會對柵極電容再充電進行影響和控制，進而使外部電阻控制和影響晶體管的開關特性。

晶體管的開關管，在開關期間會不斷進行放電和充電，其輸入電容也會發生變化，并且根據開關管關閉與導通期間受到柵極電阻控制時所產生的柵極電流脈沖幅值的大小，其充放電的時間也會發生變化。如在柵極電阻RG阻值降低時，柵極峰值電流會增加，同時會使關閉和導通時間縮短，開關損耗相應降低。但柵極電阻阻值的不斷降低，會加快電流切換速度，需要進一步考慮由此產生的電流上升率。由于柵極驅動電路中存在著雜散電感，開關管關斷或導通，都會形成較高的上升電流，增加電磁干擾，對晶體管的開關特性產生影響，同時功率模塊中輸出脈沖電壓使得占空比降低。另外，隨著晶體管柵極電阻的不斷增加，導通時間相應延長，導致占空比較高。而在設備正常運行的狀態下，持續性的放電、充電會導致柵極電流值出現下降、上升等浮動變化，也會對柵極電阻的充放電時間造成影響。為避免對輸出電壓造成干擾，在更換功率模塊時，柵極電阻應選用無諧振問題、電阻溫度系數小的膜電阻，并且應采用并聯的方式來連接電阻，這樣當出現故障時不會對設備正常運行造成不利影響。另外，需要保證柵極電阻值盡可能最大，進而有效提升輸出電壓空間占比、輸出電壓值。

2.2 開關狀態

大功率短波發射機功率模塊結構中還包括兩條光纜，一條光纜能夠對信號進行有效控制，進而控制整個模塊，另一條光纜進行信號運輸和傳送。兩條光纜相互配合、有效協調，能夠保證在開關狀態下對電路信息進行有效檢測，進而實現對整個控制模塊運行狀況的實時監測。

在開關狀態下，對電路進行檢測時能夠進一步判斷電路的電壓值，可以在此基礎上對實際電壓與標準電壓之間的差距進行估算，從而利用功率模塊對電壓輸出進行調節，確保電壓能夠保持在穩定電壓值附近。輸出電壓會存在一定波動，一旦輸出電壓發生變化，會導致電路中產生脈沖頻率和出現起伏現象，造成平均值發生相應變化。而所提供的直流信號主要來自相對穩定的電源，其電壓不會受到外電電壓的影響，即外電電壓發生改變，也不會對其電壓造成影響，所以外電電壓會受到功率模塊的影響，而發射機能夠自動調節自身電壓[2]。另外，通過相關測試可以看出，與額定電壓相比，外電電壓過高或過低，輸出的基準電壓會根據外電壓升級比例產生一定的升降，而控制載波信號通常來自穩壓電源，因此一般情況下其不會隨著外電壓升降比例而發生變化。在此情況下，一旦外電壓升高，會減少PSM功率模塊工作的個數；相反一旦外電壓降低，會增加PSM功率模塊工作的個數，進而使發射機高末屏壓能夠進行自動調整，保持額定數值。

3 大功率短波發射機功率構造及其工作原理分析

此類發射機最容易出現故障問題的部位主要集中在開關部件。開關部件需要承受較大的電壓、電流，極可能出現故障，因此功率模塊開關也是發射機檢修與維護的重點。首先，需要對發射機構造及工作原理加強了解，通常在發射機中所使用的開關為50組，在高末功放電子管上設置48組，其他的開關則在簾柵壓中加以運用，還有兩個移相變壓器的次級繞組端分別與高末功電子管開關進行連接，同時上述變壓器均采用380 V電壓，與電源之間存在約±15°的位移，使電源紋波大幅度降低，工作效率有效提升。其次，采用串聯的方式將48個開關進行連接，確保機器任一開關打開時，其他開關都會產生相應的反響，并且使用性能較高的絕緣門雙極晶體管作為所有開關的材料。運用這種配置方式，能夠大幅度提升開關效率，并使操作更加簡單便捷。

所有開關上都設置了相應的功率開關控制器，能夠對功率開關所發送的指令進行接收，并在接收后將其轉化。開關控制器能夠通過自我故障檢測，對設備加強保護，并且在檢測自身運行狀態時，能夠采用一定的方式對其中存在的問題進行呈現，有利于相關人員進行核查和檢修[3]。

4 PSM短波功率模塊故障檢修及其維護措施

由于短波功率模塊需要長期在大功率狀況下運行，極易受到外電突變、電磁波干擾以及電子器件老化等因素的影響，同時在發射機中存在較嚴重的發熱現象，容易導致異態損壞的情況出現。這也是短波發射設備故障檢修的重點。

4.1 模塊維護

為確保功率模塊能夠正常運行，在進行維護和檢修的過程中，需要重視外觀除塵工作，保證外觀無塵、清潔，這也是功率模塊日常維修保養中的基礎工作。由于此模塊通常暴露在外部環境中，安裝于機箱外側，再加上運轉散熱的影響，極容易吸引灰塵附著，影響其散熱功能，在一定程度上腐蝕模塊的焊點、元器件等，縮短其使用壽命，使元器件短路故障發生概率大幅度提高，并對插接件質量產生不利影響，最終影響整個模塊的正常運行和使用壽命。所以，在日常維護中，首先，需要利用毛刷對模塊進行徹底清潔除塵，同時由于元器件線路板較為密集，還可使用吹風機進行清潔。其次，在清潔過程中，在設備有效除塵的前提下，還應保證設備線路、元器件的完整性，有效提升元器件之間的隔離度，增強設備絕緣性，有效防止短路故障發生。最后，耗時較長、抹布除塵不便的部位，可通過吸塵器進行吸塵清潔，并根據實際情況，合理選擇吸塵器風量大小和頭端，有效提升清潔效率和質量。

4.2 模塊故障檢修

當功率模塊啟動時，出現開關管光信號中斷的現象，極可能是因為光纜發生故障，導致保護管拉起，該功率模塊的開關裝置無法正常運行，處于停工狀態。在此狀況下，可使用醫用酒精進行檢修。醫用酒精作為檢修常用的重要清潔劑，不會對元器件功能、性狀造成影響，具有容易揮發、去污力較強的特點。在實際檢修過程中，可使用醫用酒精定期對光纜頭進行徹底清潔，然后要對光纜進行檢查，確認其是否出現變形的情況，避免因光纖彎曲而對光信號傳輸造成不利影響。另外，電路板元器件也應用酒精進行擦洗，去除所有污垢，保證模塊元件接觸性良好[4]。

在模塊故障檢修時，首先可采用觀察法對功率模塊的好壞進行判斷，如模塊兩個可亮二極管顯示全亮，則表示此模塊運轉正常。其次，將高壓切斷后，如果可亮二極管持續點亮，則該模塊極易存在泄放電阻受損的情況，可采用萬用表電阻檔測定其阻值，正常值為15 kΩ，一旦出現與該值相差過大的情況，則表示電阻損壞，應及時用相同型號的器件進行更換。另外，功率模塊的絕緣柵雙極型晶體管容易因散熱性能不良而出現過熱擊穿現象，也是模塊故障多發部位之一。絕緣柵雙極型晶體管主要包括AC管和DC管兩個受控開關管，為對每個開關中的二極管進行檢測，可采用三用表二極管檔，測試絕緣柵雙極型晶體的G、E兩端，若二者呈現正向反應，則表明導通，若呈現反向，則代表截止。一旦出現兩向均導通的情況，則表示絕緣柵雙極型晶體被擊穿，應及時進行更換。在進行絕緣柵雙極型晶體更換時，需要將適量導熱硅脂均勻涂抹在其底部，使其具有高散熱效果。

在維修過程中，還應全面檢查功率模塊的電解電容有無存在鼓包、元器件有無存在變色等情況。一旦電解電容存在鼓包的現象，應及時更換，同時需要嚴格按照相關規定，對相同型號元件進行選擇，并且運行負荷不能超過額定值。在具體更換過程中，應對元件正負極正確接對加強關注，防止接反而導致其通電爆炸。在對模塊中的易損元器件，如濾波電容、空轉二極管、保險、變壓裝置等進行監測時，可采用三用表二極管檔，同時應使用變壓裝置進行重點檢查，確保其無斷路、燒壞等問題存在，防止元器件因過熱而損壞。另外，需要全面檢測保險的完整性、連線連接的穩定性、元件完好性、接地螺絲緊密性、電路板炭化情況等。

在功率模塊中，開關管和保護管通常由功率控制板進行控制。對功率控制板進行檢修時，需要確保功率控制板插接良好，同時需要對發射機所處環境的空氣潔凈度、溫濕度等加強重視。功能模塊壽命會受到溫度影響，根據相關測試可以發現，溫度如超過正常值10 ℃以下，會使模塊壽命縮減一半以下，因此需要裝置溫濕度測量表，對溫濕度進行調控和監測[5]。空氣質量越好，相應的灰塵也越少，因此可通過增設相應輔助裝置，有效改善空氣質量，使空氣質量符合環境標準要求。還可以配置通風冷卻系統，調整風機頻率，進而實現風量控制，并且通過該系統內外循環、水泵電源開關啟動等，對溫濕度進行有效調控。通過這些措施有效控制溫濕度、空氣潔凈度，在一定程度上減少故障發生，進而有效減少功率模塊檢修、維護的工作量。

5 大功率短波發射機安全保護系統優化措施

5.1 故障判斷能力提高

現階段，不少大功率短波發射機都有一定的故障報警功能，能夠在運行過程中發現故障，并為維修人員提供部分故障位置，但在實際應用過程中，一些大功率短波發射機仍然存在不少系統故障問題，還需要維修人員提高故障判斷能力，提高判斷準確性。例如：在大功率短波發射機重要設備器件的運行過程中，為準確找到故障位置，需要充分考慮各種影響因素，進行全面檢測，及時掌握設備器件的實際運行情況，并進行檢測記錄和故障推斷，對設備運行狀態的安全性、良好性進行分析，確保安全系統能在運行中出現異常時及時進行警示，盡可能縮短維修人員維修、處理故障的時間，進而使設備達到最佳工作狀態。

5.2 健全保護機制

提高發射機故障判斷力的同時，還需要健全安全系統保護機制，在一定程度上減少故障發生的概率。首先，維修人員和技術人員應提高自身安全意識，在進行發射機檢修操作時，確保警報措施和電源開關等安全保護手段落實到位，切實保障設備使用人員的人身安全。其次，在不斷健全大發射機安全系統保護機制的同時，還需要加強通信技術和互聯網技術等先進技術的引入與應用，對發射機硬件系統和軟件系統安全加強保護。另外，還需要運用波音快速恢復和其他更加靈活簡便的故障處理方法，有效提升發射機工作效率，確保設備處于最佳運行狀態。

5.3 完善系統保護層

從大部分發射機的運行現狀來看，需要完善系統保護層，在一定程度上減少系統故障。首先，相關技術人員可在系統保護層第一層中合理應用連鎖保護措施，有效保障發射機的正常運行。例如，短波發射機出現故障時，可利用緊急開關按鈕等，使所有高壓電流的運行部分緊急斷開。其次，可將芯片設置在系統保護層的第二層中對系統進行有效控制，并且可以在芯片控制過程中設定最高優先執行模式，在一定程度上避免部分硬件出現故障。

5.4 自動化系統加強熱備份處理

通過及時熱備份自動化系統有效維護發射機運行情況，能夠進一步優化發射機安全保護系統。現階段，發射機自動化程度不斷提高，可通過自動化方式完成發射機中的大多數操作，但隨著自動化技術與系統的不斷進步和發展，發射機對自動化系統的依賴程度也不斷提高，因此自動化系統與發射機的有效運行有著密切的聯系。一旦自動化系統出現問題和故障，就會導致發射機中部分操作無法正常實施或完成，進而對發射機正常運行造成不利影響。在此情況下，相關人員應對設備的自動化系統加強重視，確保發射機運行操作的穩定性和可靠性[6]。同時，還需要及時熱備份自動化系統，避免自動化系統故障對發射機正常運行造成影響，對發射機運行狀態起到一定的保護作用。

6 結語

為進一步提高信號播放質量，需要對影響大功率短波調幅發射機功率的因素加強分析，便于相關人員采取有效控制措施，保障發射機運行的穩定性和安全性。這些影響因素包括IGBT的柵極電阻和開關狀態下的電路等。因此，在實際運行過程中，短波發射機應盡可能選擇對自身影響較小的柵極電阻，同時還需要重視發射機功率模塊的檢修和維護，進一步優化其安全保護系統，彌補其中存在的不足和漏洞。對維護人員而言，需要定期檢查功率模塊，有效保障大功率短波調幅發射機的正常運行。