中波廣播發(fā)射機(jī)故障處理分析

劉洪彬

（作者單位：大連三〇三轉(zhuǎn)播臺(tái)）

中波廣播發(fā)射機(jī)是無線傳輸?shù)闹匾M成部分，隨著相關(guān)技術(shù)的突破，現(xiàn)階段的中波廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)水平也在不斷提升，其優(yōu)秀的聲電指標(biāo)，提升了無線傳輸?shù)馁|(zhì)量。但是，根據(jù)部分地區(qū)中波廣播發(fā)射機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，受室內(nèi)空間環(huán)境、不合理操作以及壽命年限等因素影響，中波廣播發(fā)射機(jī)運(yùn)行故障頻發(fā)，已經(jīng)成為不容忽視的問題。因此，相關(guān)人員應(yīng)了解設(shè)備故障發(fā)生的原因，掌握應(yīng)對(duì)措施，提升故障處理能力，這也是本文的主要研究目的。

1 中波廣播發(fā)射機(jī)故障處理的一般方法

中波廣播發(fā)射機(jī)在運(yùn)行期間可能出現(xiàn)諸多故障現(xiàn)象，掌握正確的故障處理方法對(duì)提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性有重要意義。

1.1 外觀檢查法

外觀檢查法是指技術(shù)人員通過觀察設(shè)備的外觀狀態(tài)來判斷中波廣播發(fā)射機(jī)的性能，這需要技術(shù)人員有極強(qiáng)的觀察力與豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，可以通過看、聽、嗅、摸等方法評(píng)估設(shè)備狀態(tài)。例如，觀察發(fā)生故障的中波廣播發(fā)射機(jī)是否存在變色、冒煙、變形等故障情況，還可以觀察設(shè)備運(yùn)行期間有無異常響動(dòng)，查看設(shè)備播出的信號(hào)質(zhì)量等。技術(shù)人員通過撫摸設(shè)備可以判斷設(shè)備運(yùn)行期間各個(gè)零部件的溫度變化，如溫度異常升高的情況可以直接判斷存在故障等[1]。部分情況下，中波廣播發(fā)射機(jī)還會(huì)出現(xiàn)異味，在聞到燒焦味時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)提高警惕。

1.2 儀器檢測(cè)法

儀器檢查是判斷故障的進(jìn)一步手段，技術(shù)人員通過專業(yè)儀器檢查中波廣播發(fā)射機(jī)的電壓、電流以及電阻等關(guān)鍵參數(shù)，或者在相關(guān)儀器設(shè)備的支持下完成波形法檢測(cè)或者分段測(cè)量法檢測(cè)等。例如，在檢查電源狀態(tài)信息、直流工作電壓與交流工作電壓時(shí)可以采用電壓法。

電流法可以通過設(shè)備表頭指示與電流表檢測(cè)獲得在故障處理中的電流值參數(shù)，判斷設(shè)備的狀態(tài)。針對(duì)電流值異常的情況，技術(shù)人員應(yīng)該警惕晶體管或者集成電路等關(guān)鍵零部件運(yùn)行故障問題。

電阻法是儀器檢測(cè)法的重要手段，通過在不加電的情況下觀察元器件的電阻變化，根據(jù)電阻的異常數(shù)據(jù)可以判斷有無擊穿、短路問題。分段測(cè)量法可以將被檢測(cè)線路分為若干段單獨(dú)測(cè)量，技術(shù)人員根據(jù)測(cè)量結(jié)果能夠?qū)⒐收舷拗圃谔囟ǚ秶鷥?nèi)，盡快消除故障。

1.3 故障檢修技巧

技術(shù)人員根據(jù)當(dāng)前的中波廣播發(fā)射機(jī)維修經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備的大部分故障都與電源有關(guān)，所以在發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行異常后應(yīng)先檢查電源系統(tǒng)狀態(tài)。同時(shí)，射頻信號(hào)檢測(cè)也是當(dāng)前工作中不容忽視的問題，因此，技術(shù)人員可以根據(jù)信號(hào)質(zhì)量判斷發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)結(jié)果顯示信號(hào)正常時(shí)，發(fā)生激勵(lì)器、激勵(lì)前級(jí)、激勵(lì)驅(qū)動(dòng)故障的概率較低，否則應(yīng)該考慮設(shè)備射頻系統(tǒng)有無故障。技術(shù)人員還要學(xué)會(huì)檢測(cè)載波電路狀態(tài)，這是因?yàn)檩d波電路檢測(cè)中可以觀察其波形、幅度、調(diào)幅波形變化等信息，是判斷設(shè)備狀態(tài)的重要 標(biāo)準(zhǔn)。

2 中波廣播發(fā)射機(jī)的常見故障與處理措施研究

2.1 合成變壓器故障

2.1.1 故障現(xiàn)象

合成變壓器故障主要表現(xiàn)為：中波廣播發(fā)射器在運(yùn)行期間突然出現(xiàn)功率劇烈下降的情況，檢測(cè)顯示輸出功率從1 kW下降至0 kW，同時(shí)在功率放大器板上的“調(diào)制輸出”指示燈熄滅。

2.1.2 故障分析與處理

中波廣播發(fā)射器的上述故障表現(xiàn)，可能與調(diào)制/功率放大器故障有關(guān)。技術(shù)人員在對(duì)調(diào)制/功率放大器進(jìn)行檢查后未發(fā)現(xiàn)異常，之后將調(diào)制/功率放大器插入發(fā)射機(jī)中，重新啟動(dòng)系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)故障并未消失。技術(shù)人員在關(guān)閉中波廣播發(fā)射器之后，拔出調(diào)制/功率放大器，發(fā)現(xiàn)部分器件存在溫度異常升高的情況，使用萬用表測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，本應(yīng)該處于開路狀態(tài)的溫度繼電器導(dǎo)通。這一結(jié)果表明存在過溫保護(hù)現(xiàn)象，由此，技術(shù)人員可以判斷中波廣播發(fā)射器的故障主要集中在末級(jí)，而末級(jí)故障的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致正常通過的高頻正弦波信號(hào)無法被傳送至發(fā)射天線上，而這個(gè)過程中所產(chǎn)生的能量會(huì)大量集中在中波廣播發(fā)射器末端，這也是導(dǎo)致部分器件溫度異常的主要原因，最終引發(fā)過熱自我保護(hù) 問題[2]。

技術(shù)人員根據(jù)上述故障分析方法對(duì)中波廣播發(fā)射器進(jìn)行檢查后，發(fā)現(xiàn)調(diào)配網(wǎng)絡(luò)、饋線以及天線等部分無故障，所以可以確定故障點(diǎn)集中在硬饋連接、倒換開關(guān)或者發(fā)射機(jī)內(nèi)部等幾個(gè)部位。在檢查倒換開關(guān)后，技術(shù)人員未發(fā)現(xiàn)打火與開路問題；硬饋連接檢查中也未發(fā)現(xiàn)異常；機(jī)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)排查中，未發(fā)現(xiàn)線圈卡子松動(dòng)和陶瓷電容破損等情況。接著，技術(shù)人員通過網(wǎng)絡(luò)分析儀檢測(cè)中波廣播發(fā)射器的高頻末級(jí)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，同樣未發(fā)現(xiàn)異常。之后，技術(shù)人員通過觀察發(fā)現(xiàn)末級(jí)功率合成變壓器的顏色發(fā)黑，拆解后經(jīng)萬用表檢測(cè)發(fā)現(xiàn)線圈兩端開路，而該現(xiàn)象致使功率合成變壓器側(cè)線圈開路，正常的信號(hào)無法傳送至天線，最終導(dǎo)致故障發(fā)生。

基于中波廣播發(fā)射器的運(yùn)行情況，技術(shù)人員認(rèn)為這一故障的發(fā)生可能與焊點(diǎn)虛接有關(guān)。這是因?yàn)楹更c(diǎn)虛接本身會(huì)造成線圈短路，而中波廣播發(fā)射器的運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)則會(huì)進(jìn)一步加劇問題，最終導(dǎo)致線圈短路。確定問題后，技術(shù)人員清理相關(guān)構(gòu)件并二次焊接，重啟后設(shè)備恢復(fù)正常。

2.2 調(diào)制回路故障

2.2.1 故障現(xiàn)象

調(diào)制回路故障主要表現(xiàn)為：在中波廣播發(fā)射器啟動(dòng)之后，裝置的入射功率從1 kW下降至0.25 kW，并且調(diào)制/功率放大器的“調(diào)制輸出”指示燈熄滅，重新啟動(dòng)后故障依然存在。

2.2.2 故障分析與處理

根據(jù)對(duì)故障現(xiàn)象的研究，技術(shù)人員判斷是調(diào)制/功率放大器出現(xiàn)故障，在數(shù)據(jù)計(jì)算中可以按照公式（1）展開運(yùn)算。

在公式（1）中，m代表功放模塊數(shù)量；n為發(fā)生故障的功放模塊數(shù)量；p1代表實(shí)際輸出功率；p0代表發(fā)射機(jī)額定輸出功率值。

現(xiàn)階段，中波廣播發(fā)射器普遍采用雙功放模塊的模式，若一個(gè)功放模塊出現(xiàn)故障，則根據(jù)公式（1）展開計(jì)算后，可以計(jì)算出設(shè)備的實(shí)際輸出功率為0.25 kW， 這與觀察到的故障現(xiàn)象相同。同時(shí)，需要注意的是，調(diào)制/功率放大器板上設(shè)置了指示燈，當(dāng)故障發(fā)生后指示燈會(huì)熄滅，技術(shù)人員可以在較短的時(shí)間內(nèi)判斷是哪一設(shè)備出現(xiàn)故障。

根據(jù)故障現(xiàn)象，技術(shù)人員拔出調(diào)制/功率放大器后在現(xiàn)場(chǎng)用萬用表檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示4根場(chǎng)效應(yīng)管擊穿，需要更換場(chǎng)效應(yīng)管；同時(shí)還要檢測(cè)雙向二極管是否擊穿，這樣可以避免在更換場(chǎng)效應(yīng)管后發(fā)生二次擊穿的問題。本次檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩只雙向二極管擊穿，而技術(shù)人員更換同型號(hào)材料后將其插回調(diào)制/功率放大器，重新啟動(dòng)后發(fā)現(xiàn)故障未排除[3]。技術(shù)人員第二次拔除該設(shè)備，用萬用表檢測(cè)，結(jié)果顯示功率放大電路在重新啟動(dòng)后無異常現(xiàn)象，并且場(chǎng)效應(yīng)管狀況良好，無擊穿，而技術(shù)人員在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)放大電路的三極管燒毀，更換三極管后，再將調(diào)制/功率放大器插回，通電開機(jī)后顯示設(shè)備運(yùn)行恢復(fù)正常。

2.3 電流過大，并伴有焦煳味

2.3.1 故障現(xiàn)象

中波廣播發(fā)射器中設(shè)置了一塊中放調(diào)諧電流表，發(fā)射器開機(jī)不久技術(shù)人員聞到焦煳味，打開中波廣播發(fā)射器前門后發(fā)現(xiàn)電流表量程為100 μA，而正常時(shí)該電流表所顯示的數(shù)額應(yīng)約為50 μA，此時(shí)所產(chǎn)生的電流量已經(jīng)嚴(yán)重超出了量程。根據(jù)上述現(xiàn)象，技術(shù)人員檢測(cè)調(diào)諧電流后，發(fā)現(xiàn)其輸出功率超過0.2 kW。

2.3.2 故障分析與處理

通過對(duì)故障現(xiàn)象的分析，技術(shù)人員認(rèn)為燒焦味是電流異常造成元器件發(fā)熱而引起的，在關(guān)閉中波廣播發(fā)射機(jī)之后尋找發(fā)熱點(diǎn)，并未找到，考慮到二次開機(jī)可能會(huì)加重對(duì)設(shè)備的損害，所以沒有開機(jī)。

同時(shí)，根據(jù)設(shè)備故障狀態(tài)，技術(shù)人員通過研究發(fā)現(xiàn)，中放電流主要來源于中間放大器，所以在故障排查中應(yīng)該將該裝置作為重點(diǎn)內(nèi)容。中間放大器的功能是放大激勵(lì)器信號(hào)，而容易發(fā)生故障的部位主要集中在集成電路模塊和場(chǎng)效應(yīng)管上，技術(shù)人員在對(duì)上述兩個(gè)模塊展開檢查后未發(fā)現(xiàn)異常情況。接著，技術(shù)人員用示波器觀察激勵(lì)器波形情況，結(jié)果顯示輸出的頻率與波形幅值均無異常。

之后，技術(shù)人員將設(shè)備檢修的重點(diǎn)放在高頻功率放大器上，根據(jù)對(duì)該設(shè)備的檢測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)功放管無擊穿現(xiàn)象。技術(shù)人員通過對(duì)中波廣播發(fā)射機(jī)圖紙的研究，認(rèn)為若功放管的S級(jí)與G級(jí)跨接背對(duì)背串聯(lián)二極管被擊穿也會(huì)導(dǎo)致電流升高。因此，根據(jù)該研究結(jié)果對(duì)穩(wěn)壓二極管進(jìn)行性能排查后，最終觀察結(jié)果顯示一個(gè)二極管被擊穿。圖1對(duì)功放末級(jí)原理結(jié)構(gòu)進(jìn)行了具體展示。

圖1 功放末級(jí)原理結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)圖1所介紹的技術(shù)原理，如有雙向二極管擊穿，相當(dāng)于變壓器T1二次側(cè)只有兩個(gè)并聯(lián)的14.7 Ω、24.7 Ω的電阻作為負(fù)載。按照變壓器的原理，當(dāng)變壓器二次負(fù)載值快速下降時(shí)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)一次短路電流來消除磁通，這個(gè)過程必然會(huì)伴有電流快速升高的異常變化情況。所以，雙向穩(wěn)壓二極管VD1擊穿時(shí)，相當(dāng)于場(chǎng)效應(yīng)管IRFP250被短路，電路瞬間失去負(fù)載，造成電路中電流迅速升高，這也是工作人員聞到燒焦味的主要原因[4]。發(fā)現(xiàn)問題的具體位置后，技術(shù)人員更換了被擊穿的雙向穩(wěn)壓二極管，重新插入中波廣播發(fā)射機(jī)中并啟動(dòng)，結(jié)果顯示中波廣播發(fā)射機(jī)恢復(fù)正常。

2.4 設(shè)備掉功率問題

2.4.1 故障現(xiàn)象

中波廣播發(fā)射機(jī)在運(yùn)行期間會(huì)突然出現(xiàn)掉功率的問題，具體表現(xiàn)為觀察設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)后發(fā)現(xiàn)PA盒的DS4、DS5等故障指示燈亮起，在關(guān)閉中波廣播發(fā)射機(jī)之后重新啟動(dòng)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定，即有時(shí)可以正常工作，而每隔幾個(gè)小時(shí)或者一天又會(huì)出現(xiàn)相同的故障。

2.4.2 故障分析與處理

根據(jù)上述故障現(xiàn)象，技術(shù)人員先檢查繼電器控制板的性能狀態(tài)，判斷反射過電壓過高保護(hù)時(shí)，檢查設(shè)備上的D4指示燈狀態(tài)是最直接的方法，檢查結(jié)果顯示繼電器控制板無異常現(xiàn)象。之后，技術(shù)人員采用代換法檢查PA盒的性能，將全新的PA盒替換到中波廣播發(fā)射機(jī)中，結(jié)果顯示故障未消失，因此可以認(rèn)為PA盒無異常；檢查定向耦合器，在本次檢查中發(fā)現(xiàn)定向耦合器上無變色、開焊以及打火等問題，因此可以認(rèn)為這一故障與定向耦合器無關(guān)。

為深入分析故障，技術(shù)人員將音頻信號(hào)去除后，經(jīng)示波器檢測(cè)調(diào)制器輸出口的數(shù)據(jù)，檢測(cè)結(jié)果顯示該裝置輸出的方波達(dá)到了15 Vp-p，這一結(jié)果處于正常范圍內(nèi)，證明設(shè)備無異常；檢查接線端子J1-3，發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)功放單元的調(diào)制信號(hào)輸入過程正常，證明調(diào)制信號(hào)運(yùn)行情況良好，未發(fā)生故障。

技術(shù)人員又采用激勵(lì)驅(qū)動(dòng)的方法進(jìn)行檢測(cè)，用示波器測(cè)量設(shè)備的驅(qū)動(dòng)輸出口，檢測(cè)結(jié)果顯示波形為 32 Vp-p方波，而標(biāo)準(zhǔn)的輸出波形為 -72～0 Vp-p，二者相比存在較大差異，即可確認(rèn)設(shè)備發(fā)生故障的原因。在認(rèn)真觀察后，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)激勵(lì)驅(qū)動(dòng)T1變壓器次級(jí)的某抽頭部位焊接不牢固，導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)行，在焊牢帶接頭后重新啟動(dòng)設(shè)備并持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，未發(fā)現(xiàn)頻率波動(dòng)問題，成功解除故障。

3 中波廣播發(fā)射機(jī)故障處理的實(shí)例分析

3.1 背景介紹

某中波廣播發(fā)射機(jī)面臨使用時(shí)間長(zhǎng)、老化嚴(yán)重的問題，因此，在日常運(yùn)行中故障不斷，在2020年7月多次發(fā)生可控硅擊穿問題，導(dǎo)致設(shè)備無法正常播出，產(chǎn)生不良影響。而當(dāng)?shù)叵募径嗬子晏鞖猓?020年7月末的雷暴天氣期間，中波廣播發(fā)射機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生爆響聲，設(shè)備瞬間出現(xiàn)故障，無法正常使用，技術(shù)人員檢查該設(shè)備后發(fā)現(xiàn)可控硅被擊穿。

3.2 故障分析

可控硅又被稱為晶閘管，為四層三端器件，屬于單向?qū)щ娫骷c二極管相同；但是不同的是，可控硅擁有一個(gè)特殊的控制極G。因此，可控硅的工作特性與二極管相比存在明顯不同。在中波廣播發(fā)射機(jī)中，可控硅可以發(fā)揮觸發(fā)導(dǎo)通、正向阻斷以及反向阻斷等功能，受到正向電壓的影響，這一裝置可以調(diào)控極G的觸發(fā)時(shí)間，將交流電調(diào)整為直流電，進(jìn)而控制整個(gè)電路的運(yùn)行過程。在可控硅的性能檢測(cè)中，技術(shù)人員可以通過萬用表測(cè)量，用紅表筆連接K極、黑表筆連接A極，若萬用表的指針正常則可控硅性能正常，若萬用表指針偏轉(zhuǎn)則證明可控硅擊穿。

從中波廣播發(fā)射機(jī)的內(nèi)部架構(gòu)來看，可控硅在該裝置中具有全波整流的功能，同時(shí)，因?yàn)榭煽毓璺聪蛱匦耘c二極管類似，當(dāng)反向電壓提升至一定數(shù)額時(shí)，反向漏電流的增速更快，此時(shí)繼續(xù)增加電壓則會(huì)發(fā)生擊穿現(xiàn)象。根據(jù)發(fā)射機(jī)電路圖，在維持負(fù)載不變的情況下，技術(shù)人員判斷造成擊穿的原因可能是LC濾波異常[5]。LC濾波是通過電感和電容組合進(jìn)行濾波，具有濾波、增強(qiáng)抗干擾能力的作用，而案例電臺(tái)因?yàn)殡姶鸥蓴_強(qiáng)，電路受到電磁干擾，需要使用濾波，結(jié)果導(dǎo)致設(shè)備功能下降，無法正常運(yùn)行。

3.3 故障處理

技術(shù)人員通過觀察電感指標(biāo)，在設(shè)備運(yùn)行中未發(fā)現(xiàn)電容漏液或者鼓起等質(zhì)量缺陷，但是考慮到上述電容的運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，性能下降，所以對(duì)可控硅的反向陽(yáng)極電壓干擾濾波控制效果失效，這也可能是造成設(shè)備可控硅多次擊穿的主要原因。根據(jù)上述情況，技術(shù)人員更換LC濾波電路電容，在后續(xù)幾個(gè)月中，中波廣播發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀況良好，無可控硅擊穿問題，證明上述問題得以順利解決。

4 結(jié)語

中波廣播發(fā)射機(jī)的故障處理是保障該設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)，筆者根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，在文中詳細(xì)介紹了中波廣播發(fā)射機(jī)在運(yùn)行過程中的常見故障現(xiàn)象與應(yīng)對(duì)措施。結(jié)合故障處理中的經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，為了能夠快速消除中波廣播發(fā)射機(jī)的故障隱患問題，技術(shù)人員在技術(shù)處理中應(yīng)合理利用外觀檢測(cè)法與儀器檢測(cè)法，了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)變化、電阻、電壓等關(guān)鍵信息，針對(duì)疑似故障部位做好檢測(cè)，這樣才能有效消除故障隱患。技術(shù)人員也應(yīng)該重視經(jīng)驗(yàn)積累，爭(zhēng)取根據(jù)故障現(xiàn)象盡早制定應(yīng)對(duì)措施，這樣才能滿足中波廣播發(fā)射機(jī)的日常使用要求。