GZ-G3K-Ⅸ型中波發射機工作原理與故障分類維修

張天業

（廣東省饒平中波轉播臺，廣東 潮州 515700）

1 整機工作原理

哈爾濱廣播器材有限責任公司生產的GZG3K-Ⅸ型中波發射機整機由射頻部分、音頻部分、控制部分和電源部分組成，整機電路組成及工作原理如圖1 所示。

圖1 GZ-G3K-Ⅸ型中波發射機電路組成及工作原理圖

1.1 射頻部分

發射機射頻部分由頻率合成器、前置放大器、激勵驅動器、功率放大器、功率合成器和阻抗匹配器組成。

本機頻率合成電路由可編程直接式數字頻率合成器（Direct Digital Synthesizer，DDS）電路、數模轉換和比較器3 部分組成。AT89C2051 為單片機，內部提供了一個AD9850 正常工作的驅動程序，可以產生526.5 ～1 606.5 kHz 以9 kHz 為步進的所有中波頻段頻率。

前置放大器的作用是對激勵信號進行放大、確保有足夠的驅動能力去驅動功率放大板。占空比調整電路對頻率合成器輸出的激勵方波信號進行調整，得到適當的占空比信號。占空比信號先進行倒向，以便和驅動放大電路的輸入端極性相適應。

GZ-G3K-Ⅸ型中波發射機功率放大板原理如圖2 所示。功率放大器為橋式丁類功放，由8只IRFP350 場效應管及其外圍元件組成。圖2 中V14、V16、V18、V20 和V15、V17、V19、V21分別放大射頻信號的正半周和負半周，對應的V6、V8、V10、V12 和V7、V9、V11、V13 為場效應管保護二極管。光電耦合器N1、N2，保險絲F1、F2和發光二極管H1、H2 組成功放板故障檢測和指示電路，當有場效應管擊穿損壞，保險絲F1或F2熔斷，對應的發光二極管發紅光。橋式功放電源由調制器輸出的直流加音頻提供，也就是說，音頻信號越大，提供給功率放大板的電壓越高，反之亦然，從而達到調制目的[1]。

圖2 GZ-G3K-Ⅸ型中波發射機功率放大板原理圖

阻抗匹配器的作用是濾除主頻率以外的雜散頻率，然后經阻抗變換，輸出標準50 Ω 的信號到天饋線調配網絡。阻抗匹配器內設計有取樣電路，取樣信號為射頻輸出電壓和射頻輸出電流。取樣信號一方面可作為發射機入射、反射功率參考電壓，另一方面作為輸出網絡是否正常工作的監測信號，當輸出網絡或天饋線系統出現故障時，監測信號異常，發射機將采取降功率或封鎖調制信號等處理措施，以保證功放部分不至于負載異常而損壞[2]。

1.2 音頻部分

發射機音頻部分由調制器板和調制驅動器組成。

1.2.1 調制器板

調制器板由音頻處理器、多路混合器、副載波發生器、三角波發生器以及可變脈沖寬度發生器等組成。調制器板原理如圖3 所示。

圖3 GZ-G3K-Ⅸ型中波發射機調制器板原理框圖

音頻處理器的作用是對音頻信號進行壓縮限幅處理，由音頻壓縮器、窗口比較器和線性檢波器組成。其工作原理是：節目信號送到音頻壓縮器，從中取出一部分作為檢測信號，通過比較、檢波和放大后作為音頻限幅壓縮器的控制電壓，對超出范圍的信號幅度進行限制。

多路混合器是一只模擬乘法/除法器，輸入端分別輸入音頻信號、功率增益控制信號和主電源-230 V 取樣信號。音頻信號控制發射機的調制度，功率增益控制信號控制發射機的功率，-230 V取樣信號可以消除因主電源波動而產生的功率不穩定問題。

分頻器產生一個基準信號，經多次分頻后送往三角波發生器。三角波發生器產生0 ～4 V 的72 kHz 標準線性三角波，也稱副載波信號。副載波信號可以消除調制信號的雜波干擾[3]。

1.2.2 調制驅動板

調制驅動板由三級放大電路組成，工作電壓為-230 V，對脈寬調制信號進行放大，兼具調制封鎖作用。當其他電路發生故障，封鎖電路封鎖驅動信號，放大電路停止工作，避免之后的放大電路出現元件損壞故障

1.3 控制部分

控制部分的作用是操作控制發射機。操作控制包括人工操作控制和預設程序自動操作控制。人工控制主要包括開關機、升降功率操作，自動控制主要是在發射機出現異態時，為了確保不出現更大的問題，發射機自動采取降功率、備份、報警或關機操作控制。GZ-G3K-Ⅸ型中波發射機的控制監視板、控制接口板、功率調整板及高駐波保護板等采用總線式集中控制方式，保護功能更加快速和可靠。

1.4 電源部分

電源部分為發射機整機各部分提供工作電壓。GZ-G3K-Ⅸ型中波發射機高壓電源包括-230 V和-115 V，低壓電源包括+5 V、+15 V、-15 V和+30 V。

2 故障分類維修

按照電路組成形式和多發故障類型，可將GZ-G3K-Ⅸ型中波發射機的故障分為調制功放故障、射頻激勵故障、音頻調制故障和保護控制故障四大類。

2.1 調制功放故障

常見的調制功放故障有放大電路故障、不平衡保護電路故障和功放溫度保護電路故障。對于此類故障，應重點檢查對應的調制功放單元內場效應管、可控硅、溫度繼電器、高頻耦合變壓器及插接件等元件。多年的維修實踐表明，調制功放部分容易損壞的元件和電路有射頻功放8 只場效應管，對應的齊納保護二極管，以及保護電路上的可控硅、熱敏電阻[4]。

2.2 射頻激勵故障

檢修射頻部分的故障時，應該了解射頻流程電路上各級輸入、輸出波形的類型和幅度大小，各級放大電路關鍵點工作電壓大小，借助示波器和萬用表對激勵信號和工作電壓進行監測，根據激勵信號幅度變化情況逐級查找故障。

射頻部分常見的故障有激勵放大電路供電故障，激勵信號傳送線路接觸不良故障，功放板場效應管損壞故障，功放板激勵變壓器引線脫落、磁芯破損故障，以及激勵信號頻率發生變化故障。

2.3 脈寬調制故障

脈寬信號無輸出故障一般是調制器板上脈寬封鎖電路起控造成的。可用示波器測量信號封鎖繼電器之前的信號，如果有過高的脈寬信號，說明調制信號已被封鎖，應適當降低調制信號進行嘗試。如果沒有脈寬信號或信號幅度過小，說明故障在調制器電路，或者由于其他原因造成信號被封鎖。另外，調制器板上的供電電壓不正常也會造成脈寬調制信號不正常。PDM 發射機偶爾出現超限保護、過流保護多與信號不穩定有關。音頻處理器電路調整不當會造成調制信號不穩定而引發不定期的報警故障。

2.4 控制保護故障

GZ-G3K-Ⅶ型中波發射機的控制保護故障有4 個，分別是RF 電流檢測保護故障、高駐波保護故障、外部聯鎖故障和發射機電源故障。

2.4.1 RF 電流檢測保護故障

RF過流是指射頻信號電流過大。當RF過流時，控制板送出一個+15 V 的調制信號封鎖電壓，發射機關機，而后試探性地再次開機。如果RF 過流問題仍然存在，那么發射機再次關機直到人為地手動開機。如果RF 過流后發射機不能開啟，應檢查發射機調制度是否太大，或音頻信號是否有過多的低頻分量。另外，RF 電流檢測保護電路本身設置不當也會出現保護故障，應測量保護門限電壓是否合適。

2.4.2 高駐波保護故障

高駐波保護故障為多發故障。常見的高駐波故障原因有：輸出調諧網絡調諧不正常或者有元件損壞，天饋線調配網絡阻抗變化或者元件有損壞，應對天線、饋線及天饋線調配網絡進行測量調整。如果是偶爾的天氣原因（如風、雨、雷電、霧霾等）造成高駐波故障，一般等天氣恢復正常，高駐波故障就會消失。維修實踐表明，天饋線調配網絡元件損壞或調整不當是高駐波多發故障[5]。

2.4.3 外部聯鎖故障

外部聯鎖故障是指發射機主、備機切換故障，常見的原因是主備機切換不到位或者切換正常但聯鎖電路不正常，一般是切換裝置損壞或切換電路繼電器損壞所致。

2.4.4 發射機電源故障

發射機的電源（如-230 V、+30 V、+15 V、-15 V）出現故障時，發射機均有相應的保護動作。常見的電源故障是高壓電源整流二極管失效或損壞，高壓濾波電容失效；低壓電源穩壓電路性能不良或損壞，低壓供電線路接觸不良，以及低壓整流濾波元件失效或損壞[6]。

3 結語

本文對哈爾濱廣播器材有限責任公司的GZG3K-Ⅸ型中波發射機的工作原理和維修方法進行了梳理和總結。作為技術維護人員，掌握發射機工作原理和維修經驗，是做好技術維護工作的基本要求。故障出現時，維護人員應按照電路工作流程，結合檢修設備，逐級逐點地檢測排查，可以快速地、較為準確地定位故障點，最終達到快速檢修的目的。