10 kW DAM 中波廣播發(fā)射機(jī)頻率合成振蕩器及緩沖放大板原理分析

胡 哲

（ 延安廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)，陜西 延安 716000）

中波廣播具有傳播距離遠(yuǎn)、 接收效果好的優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)廣播電視信號(hào)覆蓋的重要組成部分。 中波廣播擔(dān)負(fù)著豐富廣大人民群眾精神文化生活，將黨和政府的聲音及時(shí)傳達(dá)到千家萬(wàn)戶的重要使命，保障中波廣播不間斷、高質(zhì)量的播出尤為重要。 進(jìn)入21 世紀(jì)，中波廣播發(fā)射機(jī)由低質(zhì)量、高能耗、難維護(hù)的電子管設(shè)備更新為高效率、高質(zhì)量、高穩(wěn)定性的全固態(tài)數(shù)字調(diào)制發(fā)射機(jī)。 面對(duì)新設(shè)備、新技術(shù)，就需要從事中波廣播發(fā)射的技術(shù)人員具備過(guò)硬的專(zhuān)業(yè)技術(shù)，能夠熟悉新設(shè)備、掌握新技術(shù)，充分做好設(shè)備檢修維護(hù)工作， 保障設(shè)備平穩(wěn)安全運(yùn)行。 本文以10 kW DAM 中波廣播發(fā)射機(jī)的射頻系統(tǒng)為例， 深入分析了振蕩器和緩沖放大板2 個(gè)部分的電路原理，并以此為基礎(chǔ)，詳細(xì)總結(jié)了這2 個(gè)電路板在檢修維護(hù)中的快速排查步驟，便于相關(guān)工作人員快速排查故障。

1 頻率合成振蕩器

頻率合成振蕩器由主、備直接式數(shù)字合成器輸入、外激勵(lì)輸入、自動(dòng)切換電路和輸出電路組成，主要作用為產(chǎn)生本機(jī)的載頻信號(hào)。采用主、備直接式頻率合成器輸出信號(hào)和外激勵(lì)信號(hào)自動(dòng)切換、 放大及波形整形的工作方式為發(fā)射機(jī)提供穩(wěn)定的載頻信號(hào)。

1.1 供電電路簡(jiǎn)圖

如圖1 所示， 本板供電由低壓電源分配板A39輸出端X1輸出±22 V 電壓分別送至本板輸入端X1-1、X1-4和X1-6。 其中-22 V 電壓經(jīng)穩(wěn)壓二極管VD18穩(wěn)壓后輸出-15 V 電壓；+22 V 電壓通過(guò)F1保險(xiǎn)保護(hù)后，分3 路輸出3 種電壓： 一路經(jīng)VD1穩(wěn)壓后輸出+15 V 電壓；另一路經(jīng)VD4穩(wěn)壓后輸出+5 V 電壓； 第三路經(jīng)VD13穩(wěn)壓后輸出+9 V 電壓。

圖1 供電電路簡(jiǎn)圖

1.2 電路工作過(guò)程

頻率合成振蕩板電路原理如圖2 所示。 主激勵(lì)器工作時(shí)，載頻方波由本板X(qián)8-1輸出2 路信號(hào)，一路直接送至主、備電子開(kāi)關(guān)N8的動(dòng)接點(diǎn)4 腳，一路作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)VD20檢波、N7B緩沖隔離送到比較器N9A的同相端5 腳， 此信號(hào)電壓大于反相端4 腳的基準(zhǔn)電壓，使N9A的2 腳輸出高電平（ +15 V）到N8的6 腳，N8靜接點(diǎn)11 腳和13 腳斷開(kāi)，動(dòng)接點(diǎn)4 腳和2 腳吸合，將主激勵(lì)器產(chǎn)生的載頻方波信號(hào)送到第二級(jí)電子開(kāi)關(guān)N6的靜接點(diǎn)11 腳，同時(shí)發(fā)光二極管H2狀態(tài)為紅燈滅。

圖2 頻率合成振蕩板電路原理圖

備激勵(lì)器工作時(shí)，載頻方波直接由本板X(qián)10-1送至N8的11 腳，主激勵(lì)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)比較器N9A輸出低電平（ -15 V）到N8的6 腳，N8靜接點(diǎn)11 腳和13 腳吸合，動(dòng)接點(diǎn)4 腳和2 腳斷開(kāi)，將備激勵(lì)器產(chǎn)生的載頻方波信號(hào)送到電子開(kāi)關(guān)N6的靜接點(diǎn)11 腳， 同時(shí)發(fā)光二極管H2狀態(tài)為紅燈亮。

外激勵(lì)器工作時(shí)， 激勵(lì)信號(hào)由本板X(qián)2-1輸出2 路信號(hào)，一路直接送至本、外電子開(kāi)關(guān)N6的動(dòng)接點(diǎn)4 腳，一路作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)二極管VD21檢波， 跟隨運(yùn)放N7D緩沖隔離送到比較器N9C的同相端9 腳與反相端的8腳基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，N9C的14 腳輸出高電平（ +15 V）送到N6的6 腳，N6靜接點(diǎn)11 腳和13 腳斷開(kāi)， 動(dòng)接點(diǎn)4 腳和2 腳吸合， 將外激勵(lì)器產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)送至下一級(jí)電路，同時(shí)H1狀態(tài)為紅燈滅。 若外激勵(lì)器不工作時(shí)，N6通過(guò)靜接點(diǎn)11 腳和13 腳直接將本地載頻方波信號(hào)送至下一級(jí)電路，同時(shí)H1狀態(tài)為紅燈亮。 兩級(jí)電子開(kāi)關(guān)N8、N6的功能是對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)選擇輸出，輸出的優(yōu)先順序?yàn)椋和饧?lì)→主激勵(lì)→備激勵(lì)。

N6輸出的激勵(lì)方波信號(hào)分2 路送到下一級(jí)，一路通過(guò)P5扦頭對(duì)激勵(lì)器輸出的阻抗進(jìn)行匹配（ 一般本地激勵(lì)選擇50 Ω 阻抗匹配）； 另一路經(jīng)正負(fù)電平鉗位、 三極管V3放大，在N5的5 腳輸出5VP-P載頻方波到P4扦頭。

一般情況發(fā)射機(jī)都在單機(jī)狀態(tài)工作，P4扦頭1 腳和3 腳接通， 此時(shí)N4驅(qū)動(dòng)腳6 腳的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由本板+5VP-P連鎖電壓信號(hào)提供， 動(dòng)接點(diǎn)4 腳和2 腳吸合，經(jīng)加速電路分2 路輸出， 一路通過(guò)本板X(qián)4-8輸出9VP-P載頻方波到緩沖放大器板X(qián)T1-39；另一路經(jīng)VD7檢波通過(guò)本板X(qián)7-1送至顯示板，顯示激勵(lì)器的工作狀態(tài)。

關(guān)功放或者駐波比大故障關(guān)功放時(shí)， 顯示板送來(lái)0.22 ms 高電到本板X(qián)7-5，經(jīng)R34和R43分壓驅(qū)動(dòng)三極管V5導(dǎo)通，拉低連鎖電壓信號(hào)，使連鎖故障選擇開(kāi)關(guān)N4的驅(qū)動(dòng)腳6 腳為低電平，N4動(dòng)接點(diǎn)4 腳和2 腳釋放，靜接點(diǎn)11 腳和13 腳吸合。 N4的輸出由功率合成器輸出T101線圈感應(yīng)的射頻衰減信號(hào)從本板X(qián)3-1輸入，經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)、兩級(jí)放大單元變?yōu)?5VP-P方波信號(hào)提供。 移相網(wǎng)絡(luò)的作用是為了使功放的輸入和輸出為同一信號(hào)，消除相位差，提高功放工作的安全性。

1.3 快速檢修測(cè)試步驟

1）正常時(shí)測(cè)試點(diǎn)XJ1為+15 V、XJ2為+5 V、XJ3為+9 V、XJ7為-15 V，如若不是則需要排查相對(duì)應(yīng)的保險(xiǎn)和穩(wěn)壓二極管，倘若一切正常，則應(yīng)排查低壓電源分配板A39。

2）發(fā)光二極管H1狀態(tài)為紅燈滅時(shí)，表明主、備激勵(lì)出現(xiàn)問(wèn)題；H1、H2狀態(tài)均為紅燈亮?xí)r表明主激勵(lì)有問(wèn)題。

3）X4-1、XJ5處用示波器檢測(cè)顯示5VP-P方波；X4-8處帶負(fù)載時(shí)用示波器檢測(cè)顯示4.5VP-P方波，X4-8處不帶負(fù)載時(shí)用示波器檢測(cè)顯示9VP-P方波。

2 緩沖放大板

緩沖放大板主要由運(yùn)算放大器N1，V1和V2、V3和V4兩組互補(bǔ)推挽電路，濾波、加速及諧振電路組成。 互補(bǔ)推挽電路可以改善方波信號(hào)的下降沿， 并且具有功率放大的作用。 緩沖放大板的主要作用是將頻率合成振蕩器板輸出的激勵(lì)方波信號(hào)放大后， 推動(dòng)預(yù)推動(dòng)放大模塊。 緩沖放大板電路如圖3 所示。

圖3 緩沖放大板電路圖

2.1 電路工作過(guò)程

本板信號(hào)由頻率合成振蕩器板輸出9VP-P的載頻方波送到X1-39和X1-40， 經(jīng)電阻R1和R2分壓、 電容C1和電阻R3加速限流， 到運(yùn)放N1（ R21和VD5穩(wěn)壓輸出14 V 的正電壓給N1供電）， 經(jīng)二極管VD1和VD2正負(fù)鉗位， 運(yùn)放N1的5 腳倒相放大輸出近14VP-P的載頻方波信號(hào)。

運(yùn)放N1輸出的方波信號(hào)， 經(jīng)R4限流送到互補(bǔ)推挽射隨器V1和V2的基極輸入， 射極輸出14VP-P載頻方波信號(hào)，經(jīng)C2和L1串聯(lián)諧振，把方波信號(hào)變?yōu)檎也ㄋ偷礁哳l變壓器T1的初級(jí)，通過(guò)R5降低回路Q(chēng) 值，展寬工作頻帶， 使緩沖放大器在中波段頻率范圍內(nèi)通用。 R21和VD5穩(wěn)壓輸出+14 V 電壓經(jīng)C7、C8、C9濾波后為運(yùn)放N1和互補(bǔ)推挽射隨器V1、V2提供工作電壓。 三極管V1和V2組成互補(bǔ)推挽， 既改善單管射隨器輸出方波信號(hào)的下降沿，又有功率放大的作用。

變壓器T1次級(jí)兩線圈分別推動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管V3和V4，V3和V4串聯(lián)組成半橋功放（ 也是推挽電路），由于2 個(gè)次級(jí)的激勵(lì)信號(hào)相位相差180°（ 2 繞組繞向相反），V3和V4輪流飽和導(dǎo)通和截止，輸出近30VP-P值的載頻方波信號(hào)（ 供電電壓+30 V）。

電阻R6和R7是場(chǎng)效應(yīng)管V3和V4的柵極防振電阻，防止2 管產(chǎn)生高頻寄生振蕩，雙向穩(wěn)壓二極管VD3和VD4并接在場(chǎng)效應(yīng)管V3和V4的柵極和源極，防止過(guò)壓或瞬時(shí)過(guò)壓損壞V3和V4場(chǎng)效應(yīng)管。 當(dāng)輸入的正弦波峰峰值超過(guò)雙向穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值時(shí)， 由于R6、R7限流和VD3、VD4導(dǎo)通穩(wěn)壓，可以保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管V3和V4不被過(guò)高的激勵(lì)電壓擊穿。

本板供電如圖3 所示，+30 V 電壓經(jīng)保險(xiǎn)F3、R22和C18—C21及C10阻容濾波后供給。 F3為供電保險(xiǎn)，熔斷時(shí)+30 V 通過(guò)R20和DS3及V3、V4場(chǎng)效應(yīng)管的漏極電流點(diǎn)亮DS3紅燈。當(dāng)V3和V4在激勵(lì)電平的推動(dòng)下交替導(dǎo)通和截止時(shí)， 通過(guò)DS3紅燈的平均電流增加， 使DS3紅燈亮度增加。當(dāng)V3和V4擊穿時(shí)，DS3紅燈最亮。+30 V的電路連接為： 推動(dòng)合成母版A14的X4-2→A14的X6-23→本板的X1-23。

場(chǎng)效應(yīng)管V3和V4推挽輸出近30VP-P的載頻方波，經(jīng)C3、C11、L2串聯(lián)諧振，把方波信號(hào)變成正弦波，通過(guò)串聯(lián)和并聯(lián)的兩組電阻降低回路Q(chēng) 值，展寬工作頻帶，寬帶諧振輸出到預(yù)推動(dòng)級(jí)輸入。 如圖4 所示。

圖4 寬帶諧振圖

+60 V 通過(guò)本板保險(xiǎn)F1和F2供給預(yù)推動(dòng)級(jí)的A半橋和B 半橋。 兩半橋的保險(xiǎn)檢測(cè)發(fā)光二極管DS1和DS2在保險(xiǎn)熔斷時(shí)點(diǎn)亮，R23和R24是發(fā)光二極管限流電阻。預(yù)推動(dòng)供電通過(guò)本板是為了在拔出本板檢修時(shí)，同時(shí)切斷預(yù)推動(dòng)板的供電。 +60 V 的電路連接為：推動(dòng)合成母版A14的X4-1→A14的X6-25→本板的X1-25→本板的X1-29→A14的X6-29，如圖5 所示。

圖5 60 V 電壓通路圖

2.2 快速檢修測(cè)試步驟

1）DS1、DS2亮?xí)r，表明保險(xiǎn)F1、F2熔斷，需要及時(shí)更換保險(xiǎn)絲。 在R23、R24處用萬(wàn)用表可檢測(cè)出+60 V 的電壓，如若檢查差異較大，則需檢查F1、F2前后的電壓情況：如果無(wú)電壓，則為供電電路故障；如果有電壓，則是前置驅(qū)動(dòng)板故障。

2）DS3亮?xí)r，表明保險(xiǎn)F3熔斷，需要及時(shí)更換保險(xiǎn)絲，在R20處用萬(wàn)用表可檢測(cè)出+30 V 的電壓，如若檢查差異較大，則需檢查A16板的供電電路故障。

3）在R1、R2的1 腳處用示波器檢測(cè)顯示4.5VP-P方波，如若檢查差異較大，則需檢查頻率合成振蕩板A17。

4）在R4、VD1正極處用示波器檢測(cè)顯示14VP-P方波。

5）R8、R9、R10和R11處用示波器檢測(cè)顯示30VP-P方波。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述， 深入掌握頻率合成振蕩器及緩沖放大板的原理，牢記快速排查檢修的要點(diǎn)，并以此類(lèi)推，深入學(xué)習(xí)掌握中波發(fā)射機(jī)各系統(tǒng)各模塊的原理與維護(hù)，確保發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)高效地進(jìn)行排查檢修、 恢復(fù)播出，充分發(fā)揮中波廣播技術(shù)人員的使命與價(jià)值。