PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機(jī)射頻鏈路常見(jiàn)故障分析

邵 正

（浙江省中波發(fā)射管理中心遂昌廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)，浙江 麗水 323300）

0 引 言

隨著終端用戶(hù)對(duì)廣播電視節(jié)目?jī)?nèi)容質(zhì)量的要求越來(lái)越高，中波廣播發(fā)射機(jī)在廣電系統(tǒng)運(yùn)行中的作用更加凸顯。相對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)的高功耗、高故障率等缺點(diǎn)，PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機(jī)從系統(tǒng)組成、技術(shù)框架等方面進(jìn)行了全面革新，尤其在射頻鏈路部分，采用了新型設(shè)備組件，提升了中波廣播發(fā)射機(jī)的整機(jī)效能[1]。為了提高射頻鏈路新型組件的工作穩(wěn)定性，本文在充分研究PDM 1 kW中波發(fā)射機(jī)工作原理以及射頻鏈路組成的基礎(chǔ)上，深入探析了射頻鏈路常見(jiàn)的故障現(xiàn)象和處置策略，進(jìn)一步完善廣電系統(tǒng)運(yùn)行流程，更好地為用戶(hù)服務(wù)。

1 中波廣播發(fā)射機(jī)工作原理

PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機(jī)整機(jī)系統(tǒng)主要由電源、音頻、射頻、冷卻以及監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)組成，如圖1所示。作為發(fā)射機(jī)核心部分之一的射頻鏈路主要包括天調(diào)網(wǎng)絡(luò)、鐵塔天線(xiàn)、激勵(lì)器、調(diào)制高頻功率放大器以及功率合成器等，能夠?qū)崿F(xiàn)多組頻率的信號(hào)輸出[2]。假設(shè)PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機(jī)的射頻信號(hào)頻率設(shè)定為1 242 kHz。首先，激勵(lì)器生成射頻信號(hào)，考慮到此時(shí)發(fā)射天線(xiàn)功率不足，無(wú)法驅(qū)動(dòng)兩級(jí)功放A和B，因此射頻鏈路會(huì)賦能前置功率放大器，而后再分別驅(qū)動(dòng)A和B；驅(qū)動(dòng)后的射頻信號(hào)經(jīng)調(diào)制、放大后，輸出的最大功率為500 W；通過(guò)功率合成器將兩路信號(hào)進(jìn)行空間匯聚，從而實(shí)現(xiàn)1 kW的總輸出功率；最后通過(guò)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)、鐵塔天線(xiàn)，可以發(fā)射功率為1 kW、頻率為1 242 kHz射頻信號(hào)[3]。

圖1 PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機(jī)整機(jī)系統(tǒng)組成

從上述技術(shù)原理可以看出，射頻鏈路的重要設(shè)備為調(diào)制/功放部件（Modulation，MO）/（Power Amplifier，PA），即調(diào)制/高頻功率放大器，其內(nèi)部功能電路如圖2所示[4]。從圖2可以看出，該設(shè)備組成可以完成信號(hào)調(diào)制與功率放大的一體運(yùn)行。值得注意的是，該部件的工作狀態(tài)與發(fā)射機(jī)信號(hào)功率和其他參數(shù)相關(guān)。

圖2 調(diào)制/功放部件的內(nèi)部電路組成

MO/PA電路由信號(hào)調(diào)制器、高頻信號(hào)功率放大器以及相應(yīng)的保護(hù)電路構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)電路輸出頻率調(diào)制脈寬封鎖信號(hào)，調(diào)制器接收信號(hào)后處于激勵(lì)狀態(tài)，可實(shí)時(shí)輸出信號(hào)疊加態(tài)（脈寬信號(hào)+直流信號(hào)（140 V））的調(diào)制矩形電磁脈沖信號(hào)，利用低通濾波器（Low Pass Filter，LPF）輸出疊加音頻信息的正弦電壓（載波頻率）到高頻功放。此時(shí)功放處于丁類(lèi)，則輸出信號(hào)的電路如圖3所示[5]。當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor，F(xiàn)ET）處于正常狀態(tài)，S1，S2，S3，S4等通路開(kāi)關(guān)由推動(dòng)電壓控制，一旦處于負(fù)周期，S1，S3則處在斷開(kāi)狀態(tài)，S2，S4則處在合路狀態(tài)，反之亦然。

圖3 高頻功率放大器橋式丁類(lèi)放大電路的等效電路

2 PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機(jī)射頻鏈路常見(jiàn)故障實(shí)例

2.1 功率調(diào)節(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)

故障現(xiàn)象：發(fā)射機(jī)整機(jī)開(kāi)機(jī)后，射頻鏈路的輸出信號(hào)功率保持在1 kW，但是不能通過(guò)功率升降的操作實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。

首先排查電路的前置驅(qū)動(dòng)器，排除驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部的故障，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，初步懷疑電路控制信號(hào)出現(xiàn)異常。此時(shí)，斷開(kāi)輸入信號(hào)，同步檢測(cè)調(diào)制脈寬封鎖信號(hào)是否會(huì)伴隨按鍵調(diào)節(jié)出現(xiàn)電平抖動(dòng)，即調(diào)低功率時(shí)，脈寬調(diào)制電平占空比減小，則可以確定該電路正常。因此判斷故障點(diǎn)可能位于取樣端，直接造成發(fā)射機(jī)整機(jī)的輸出額定功率1 kW。射頻鏈路的取樣端內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示[6]。首先斷開(kāi)節(jié)點(diǎn)L3，利用萬(wàn)用表實(shí)測(cè)其從左至接地點(diǎn)之間的電路阻抗值為10 Ω，查閱PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機(jī)的出廠(chǎng)參數(shù)表，顯示該數(shù)字理論值應(yīng)為20 Ω，由此導(dǎo)致功率調(diào)節(jié)功能失效。

圖4 取樣組件的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)

通過(guò)不斷調(diào)整前端線(xiàn)圈L2的抽頭，可以改變電路阻抗值直至20 Ω[7]。在實(shí)測(cè)值滿(mǎn)足要求后，合路L3，整機(jī)加電，可以看到射頻鏈路一側(cè)輸出功率為500 W，可以通過(guò)控制按鈕實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。

2.2 調(diào)制器異常

故障現(xiàn)象：調(diào)制器工作異常，輸出信號(hào)無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際要求，觸發(fā)駐波報(bào)警[8]。

首先通過(guò)示波器檢測(cè)調(diào)制器XS7_3針腳的信號(hào)輸出電壓（15 V）。如果信號(hào)存在 ，則同步檢測(cè)XS7_11針腳的信號(hào)輸出電壓值是否大于0.7 V，一旦實(shí)測(cè)大于0.7 V則調(diào)制器處于鎖閉狀態(tài)，即調(diào)制器內(nèi)部出現(xiàn)電路故障[9]，如圖5所示。此時(shí)，迅速取出調(diào)制器，檢測(cè)各FET和NPN型三極管是否異常,探測(cè)內(nèi)部線(xiàn)圈有無(wú)虛焊、10 Ω電阻是否燒壞等。根據(jù)實(shí)際故障情況，及時(shí)更換故障部件，整機(jī)上電測(cè)試無(wú)誤后，恢復(fù)系統(tǒng)正常工作狀態(tài)。

圖5 調(diào)制器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)

3 結(jié) 語(yǔ)

了解PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機(jī)的工作原理，熟悉其射頻鏈路系統(tǒng)組成和工作方式，能夠在發(fā)射機(jī)故障時(shí)，結(jié)合故障情況進(jìn)行逐一排查和檢測(cè)修復(fù)。本文針對(duì)常見(jiàn)故障現(xiàn)象、排查方式以及處置策略等方面進(jìn)行了詳細(xì)解析，能夠便于技術(shù)人員針對(duì)性地解決故障問(wèn)題，有效應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，并降低故障發(fā)生頻率，提高系統(tǒng)工作效率，從而較好地實(shí)現(xiàn)廣播電視節(jié)目安全播出。