DCM50kW中波發射機循環調制編碼板工作原理及調試維護

賴少鋒

（廣東省721臺，廣東 河源 517001）

1 循環調制編碼板的工作原理

循環調制編碼板通過射頻電纜將12位數字音頻信息變換為控制功率放大級中的RF放大器模塊“開/關”的控制信號，使發射機產生相應的載波和調制電平。DCM50kW中波發射機使用了119個大臺階功放和5個二進制臺階功放，但模／數轉換板輸出的12位數字音頻信號是不能直接控制這124個功放模塊的開關的，循環調制編碼板的作用就是對12位的數字音頻信號進行編碼，產生控制124個功放模塊開關的控制信號，用來控制發射機輸出與復合音頻信號相對應的調幅波信號[1]。DCM50kW中波發射機使用了兩塊調制編碼器板，分別位于功放A/B箱的右下角的機柜中。其電路框圖如圖1所示。

1.1 循環調制編碼板電源

循環調制編碼板的工作電壓來自直流穩壓板的+5 V電壓及“調制B-”電壓。+5 V電源裝有5 A的熔斷器F1，C78、C81組成濾波電容器，VD2為+5 V電源提供瞬態保護。

調制B-電源也有熔斷器F2保護，VD1為B-電壓提供瞬態保護，所有功放模塊的開關信號都通過一個電阻疊加到B-信號上進行補償。

1.2 數據輸入鎖存器

所有從模數轉換板來的12位數字音頻數據信號通過集成電阻排R115、R118組成的分壓器送到鎖存器的輸入端。

1.3 二進制臺階數據控制及鎖存電路

由鎖存器輸出的數據信號的低5位被送入二進制臺階數據鎖存器。二進制臺階數據鎖存器輸出端將信號送到一組或門并入倒相驅動器。

1.4 驅動二進制小臺階的或門

在所有“二進制臺階”和“大臺階”都開通而音頻信號正在增加時，二進制臺階會繼續按二進制增加的序列開通并使發射機的射頻輸出慢慢增加，當下一個“大臺階”開通時，使二進制臺階再一次全部關閉。因此，發射機的射頻輸出會突然跌落近似一個“大臺階”，然后“二進制臺階”再順序開通并增加射頻輸出。這種突然跌落的結果會使音頻輸入信號大到正峰應該切削時產生幅度為31/32“大臺階”的鋸齒波，而不是切削的平頂峰[2]。

“削波”信號是移位循環調制器接到第一個不存在的調制編碼輸出（即第120個功放），當第120只功放開通信號發生時，移位循環調制器內部產生一個高電平信號，使削波信號為高電平。該信號使二進制小臺階的輸出都保持高電平，而不受低5位數字信號變化的控制，從而避免了正峰削頂時產生的鋸齒波現象。

1.5 大臺階數據編碼及鎖存電路

12位音頻數據的高7位被輸入只讀存儲器。在50 kW機器中的大臺階數字音頻信號只取1—7位碼。第8位用于更高功率等級的發射機[3]。

1.6 二進制及大臺階反相驅動器N1—N32

反相驅動器給功放模塊傳遞開關信號，每只驅動器控制兩個功放模塊。這些驅動器能高速驅動大容性負載。反相驅動器輸入端的網絡能改善輸入脈沖的上升和下降時間，而輸出端送到一電阻分壓器。該分壓器的一個電阻并聯一個“加速”電容，用于改善脈沖的上升及下降時間，另一個電阻接到B-電源上。由于功放模塊的開關控制電壓的變化，將引起功放的開關時間的變化。功放的開關時間還取決于模塊的負載，即開通模塊的個數。適當調整B-電壓，能減少發射機射頻輸出包絡波的尖峰和缺口現象。

循環調制編碼板將電路中的數據輸入鎖存器、二進制臺階數據控制器、大臺階編碼器、大臺階鎖存器等部分集成在兩片可編程邏輯門陣列（Filed Programmable Gate Array，FPGA）中，同時加入了移位循環器和故障自動補碼器，大大地提高了發射機整體的集成化水平及運行的高可靠性，目前已運用于數字調制的新型中波發射機，是中波發射機的一次大的技術革新[4]。

2 循環調制編碼板的調試

從循環調制編碼板的原理可知，循環調制編碼板的正常與否，關系到發射機功放模塊的使用壽命及發射機的運行指標。近幾年來，隨著數字調制發射機的廣泛使用，發射機生產廠家在發射機出廠時只進行了粗調，在發射機的安裝及日常的維護中，還需要依靠技術人員對整塊循環調制編碼板進行細調，確保發射機正常運行，技術指標達到“甲”級標準。發射機實物如圖2所示。

圖2 循環調制編碼板實物圖

2.1 靜態檢查

對循環調制編碼板進行靜態檢查，首先檢查兩塊調制編碼板有無缺件、虛焊、漏焊及集成電路插反、插錯、插偏和晶體Y1（100 MHz）插反等裝配錯誤現象，檢查X10-1/2（B-）和X10-6/7（+5 V）是否對地短路；檢查元器件與機器其他部分的連線是否有錯誤、扁平線是否壓反、壓連、壓偏以及所有連接器接插是否牢靠；撥碼開關S1都應撥在“斷”的位置[5]。

2.2 低壓調試

對循環調制編碼板加低壓，兩塊調制編碼板的X10-6/7上應有+5 V（4.9～5.1 V）電壓，不能太高，否則調制編碼板上的集成電路EPM7128SQC160-10和EPF10K50SQC240-1過熱容易損壞。X10-1/2應有-2 V的“B-”電源，關低壓，檢查N40芯片是否插上。

開低壓，此時D67（聯鎖打開）燈亮（綠色），D69（PA關閉）燈亮（紅色）；把撥碼開關S1的PA（ON/OFF）撥到“ON”位置，D70（PA打開）燈亮（綠色），說明循環調制編碼板加低壓調試正常。

如果加低壓時D68（聯鎖關閉）指示燈為紅色，說明“電纜聯鎖”有故障，應檢查相關電路或連接電纜。

2.3 循環調制系統檢查

循環調制系統（兩塊循環調制編碼板）將模數轉換板來的12位數字信號轉換為124塊功放單元的控制信號。

加高壓前，兩塊熔斷器組件板上的F1—F8都應斷開。以A板為例，開機加高壓，隨著升/降功率的調整，板上的指示燈（D1—D62）應有相應的指示。在S1中“循環調制”置OFF、“功放控制”置ON、控制板中S1置在ON（PA打開）時，D1—D62應隨著“功率”的升高逐個點亮。當“功率”升至最大，調整浮動載波控制板上的R101，使D1—D25點亮。此時，相應的25個輸出端應都為-1 V（參考值）電壓，B-電源應為-4 V。如有異常，通過調整浮動載波控制板上的R84和R85，使調制編碼板上的B-電源為-4 V。按“降功率”鍵，使D1—D25逐個熄滅，測量B-電源應從-4 V（-3.7～-4 V）連續變化到-2 V（-1.7～-2.0 V）。如果變化規律不對，可通過直流穩壓電源板上的R36和R37以及浮動載波控制板上R84與R85的配合調整達到上述要求。

按“升功率”鍵，使D1—D25全部點亮；將S1中“循環調制”置ON位置，表示編碼板處在循環工作狀態，D1—D25應以D2—D26、D3—D27……的順序移動；哪25個燈亮，它們所對應控制的25塊功放單元是處在工作狀態，說明循環工作方式正常。

拔下X1—X8中任意一個插頭，機器應關機（掉高壓），板上“聯鎖關閉”指示燈D52應為紅色。同時，LCD觸摸屏上“電纜聯鎖”應為“故障”。按“開機”鍵時，高壓控制回路不動作，表明“電纜聯鎖”故障檢測功能正常。B板的調試與A板相同，這里就不再贅述。

2.4 循環調制調整

按“降功率”鍵，使發射機輸出功率為0。斷高壓后，安裝熔斷器組件板中所有的熔斷器。

按“開機”鍵上高壓，按“升功率”鍵，使A/B功放箱分別只有1～3個功放模塊于工作狀態（準備小功率狀態下進行循環）。將循環調制編碼板上S1中“循環控制”置ON，三個循環工作指示燈按順序移動。在循環過程中，觀察電流指示應沒有明顯的變化，待一個循環完成后，按“升功率”鍵，使A/B功放箱工作的功放模塊升至7～10塊，觀察電流指示（在此功率狀態下）應沒有明顯的變化；待一個（或兩個）循環完成后，按“升功率”鍵，使輸出功率達到最大（2×25塊功放單元工作）。此時，功放電流為236 A，實際輸出功率應為50 kW。

觀察一個（或兩個）循環，功放電流和輸出功率都不應有明顯變化。反復關/開機兩次（額定輸出功率下），機器應能正常工作。如有異常，處理相應的故障。

3 調制編碼板常見故障

3.1 調制編碼板無輸出

調制編碼板無輸出，是調制編碼板常見的一種故障。S1撥碼開關“PA”置“OFF”，晶體Y1、集成電路EPM7128SQC160-10、EPF10K50SQC240-1等損壞，模數轉換板無輸出信號或兩者之間的連接電纜有問題，外來的“功放關閉”信號等，都可導致調制編碼板無輸出。

3.2 工作狀態燈不循環或循環一段時間就停止

造成循環調制編碼板控制功放模塊開/關（工作燈亮/滅），不循環或循環一段時間就停止以及循環時有帶燈現象的原因如下：

（1）模數轉換板上的分頻數不對、調制編碼板上的晶體損壞或選取不當，因為發射機的載頻不同對分頻數要求也不一樣；

（2）集成電路1441（EPSC1）損壞；

（3）S1撥碼開關是否置“循環ON”位置，同時集成電路EPM7128SQC160-10的160腳應懸空（高電平）；

（4）在不循環時出現工作燈亮現象，可能是晶體選用不合適（正常是100 MHz）或EPF10K50SQC240-1性能不好造成。

3.3 循環調制指示故障

循環調制編碼板輸出正常，但個別指示燈不亮，可能是發光管焊反、損壞或與其串聯的電阻等故障所致。

3.4 個別功放單元不工作

個別功放單元不工作，但循環調制指示燈正常（亮），可能是驅動器DS0026以及和它相關的器件有問題。

個別功放單元不工作，同時指示燈也不亮，說明N28—N33（4LS245）或者是10K50（EPC6Q240）的輸出端有故障，如虛焊、漏焊等。

如果出現大臺階報警，同時功放單元也指示故障，但不自動退出、自動替補（現象是功放電流擺動），說明是N34—N39（74LS245）或者是EPF10K50SQC 240-1的輸入端有故障，如虛焊、漏焊等。

4 典型故障處理實例

4.1 故障現象

某臺DCM50kW中波發射機在正常工作時，技術人員觀察到每間隔一段時間，發射機會出現功率下降后又回升到額定功率的現象。發射機無故障報警，其他各項技術參數正常。

4.2 故障分析

根據現象分析，故障的產生可能有如下幾種原因：

（1）功放模塊有故障；

（2）熔斷器板有保險管開路；

（3）循環調制編碼板上的輸出驅動電路有故障。

4.3 檢查處理

當循環調制編碼板的模塊故障檢測電路的輸出端XS15—18檢測到低電平（功放模塊正常時為高電平）時，它會在發射機面板上，使大臺階或小臺階故障報警指示燈變紅色，并對故障的功放單元自動進行補碼。由于發射機未發現故障報警，所以故障原因（1）可排除。利用數字萬用表對熔斷器板進行測量，各保險管正常，所以故障原因（2）可排除。

最后，把查找故障的重點放在循環調制編碼板上的輸出驅動電路上。檢測方法是將發射機功率降至只剩一塊功率板工作，進行循環，利用示波器觀察輸出功率的波形。當編碼板上的模塊工作指示燈循環到V28、V29時，示波器上輸出功率波形的幅度變成了一條直線，即無功率輸出。查看圖紙分析，故障可能出現在V28、V29的開關信號驅動輸出的公共電路部分，即芯片N19（A，B）5111，如圖3所示。用萬用表測量5111的輸入、輸出信號，發現2，4腳有輸入，5、7腳均無輸出，說明5111芯片已壞。更換同型號的芯片后，開機試驗，其5、7腳有輸出信號，觀察功率穩定，發射機正常工作。至此，故障排除。

圖3 調制編碼板TTL電平轉換部分電路圖

5 結 語

循環調制編碼板工作狀態的正常與否，直接影響發射機的播出功率和播出指標。因此，在日常的維護檢修中，技術人員熟練掌握調試及維護技巧，可以大大提高工作效率，保障發射機高質量播出，確保安全播出。