廣播發射故障處理輔助系統

邵 定

（作者單位：南京廣播電視集團）

1 廣播發射故障處理輔助系統設計背景

南京廣播電視集團技術中心管理的廣播發射機包括調頻發射機和中波發射機，發射機總共有30多臺，其涉及的生產廠家有多家，包括國外的GatesAir、RVR、Nautel，國內的陜西如意、杭州眾傳等，型號更是多達十幾種。此外，還有各種天饋線，包括并饋、底部絕緣自立鐵塔中波天線，調頻垂直和圓極化天線，以及天饋線間的中波調配網絡等。每個環節的故障，都可能會導致停播。另外，平時多數發射機24小時開機，停機檢修時間有限。一個技術人員往往熟悉所有發射機需要幾年的時間，傳統的維修方法已不適應本臺的技術發展。

根據本臺的特點及同行的經驗，技術人員制作了一套廣播發射故障處理輔助系統，以便高效地查找和排除故障，確保廣播安全播出，如圖1所示：

圖1 廣播發射故障處理輔助系統界面

2 廣播發射故障處理輔助系統的設計

2.1 機器情況及需求分析

廣播發射機已走向固態化、數字化、自動化時代[1]。一臺發射機內部往往由多個系統構成，包括射頻系統、音頻和調制系統、監測和控制系統、電源系統和風冷系統等，其模塊之間的關聯度緊密，比如50 kW中波發射機包括的模塊數就多達百個，一個模塊的故障往往會涉及其他多個模塊，故障排查過程相對復雜。

傳統的維修方法往往是遇到故障時，技術人員按部就班地檢查故障，根據個人的維修經驗處理故障。如果在維修時遇到困難，技術人員就會離開現場去尋找資料。這樣費時費力，而且一些技術人員沒有事后總結的習慣，故障排除結束，等下次輪班的技術人員遇到類似故障時，仍會重復故障處理過程。如何提高故障處理效率和充分發揮技術人員維修時積累的經驗成為當務之急。

2.2 系統設計思想

故障處理時，將需要用到各種資源，包括發射機的技術說明書和原理圖、部門運維平臺里的故障信息、現場處理故障時的測量數據和經驗總結、日常維護數據等進行科學合理的收集、分類、歸納等。技術人員通過檢索，能快速找到各種信息，更快解決遇到的故障。系統運行后，會隨著故障出現或關聯次數的增多，優化故障案例，提高故障案例處理方案的精準性。每個故障案例按照提示錄入，包括分析處理過程、維修經驗總結及建議等。新建故障案例后系統經過處理及時安排學習計劃。系統設計方框圖如圖2所示。本系統中利用Delphi平臺和SQL Server進行軟件設計和編程。

圖2 系統設計方框圖

2.3 系統故障處理分類

2.3.1 根據故障現象檢索

在發射機運行出現故障時，機器會顯示各種故障現象，比如發射機面板故障指示燈變紅、報警提示及內部模塊故障顯示等。還有技術人員通過嗅覺、聽覺、觸覺等感受到故障現象。系統會結合故障類別和對應的故障案例，給出對應的處理方案。

基于故障現象的處理方法（見圖3）：第一，根據輸入故障現象搜索相似的過去故障案例，檢索的結果為一個或多個案例；第二，嘗試用檢索出的案例處理方案解決當前故障；第三，根據處理結果，對檢索出的案例進行修改或增加新案例，以適應當前故障的具體特點；第四，增加故障案例出現次數，提示學習內容。

圖3 基于故障現象的處理流程

2.3.2 根據參數檢索

故障處理過程中技術人員會檢測發射機內部模塊的測試點、芯片的管腳、排線等，涉及波形、交流和直流電壓、電阻等，當電路參數發生變化時，就可能會產生相關的故障。系統會給出發射機中各種參數（包括待機狀態和運行狀態時的不同參數）的范圍，超出范圍時判為故障，并給出參數關聯的故障案例，以完成故障處理。

基于參數的故障處理方法（見圖4）：第一，根據輸入的信息，搜索相對應的參數，系統給出正常參數范圍；第二，參數超出范圍，給出關聯結果為一個或多個故障案例；第三，嘗試用給出的案例處理方案解決當前故障；第四，根據處理結果，選擇轉到根據故障現象處理流程；第五，增加關聯故障案例次數，提示學習內容。

圖4 基于參數的故障處理流程

2.3.3 根據知識點檢索

故障處理過程中會遇到知識盲區，查找并翻閱說明書會浪費大量時間。系統給出相關知識點的搜索，圖文并茂，列出重點及注意事項，以快速了解相關知識點。

基于知識點的故障處理流程（見圖5）：第一，根據輸入的信息，搜索知識庫，檢索的結果為一個或多個知識點介紹；第二，根據需要，給出關聯結果為一個或多個故障案例；第三，嘗試用給出的案例處理方案解決當前故障；第四，根據處理結果，選擇轉到根據故障現象處理流程；第五，增加關聯故障案例次數，提示學習內容。

圖5 基于知識點的故障處理流程

2.4 學習平臺建設

隨著本系統數據的增加，案例的精準性能激發技術人員的學習熱情。學習平臺充分利用數據庫，根據故障案例產生學習計劃，提示技術人員學習。學習計劃會根據故障案例涉及的模塊引導技術人員有條理地學習，并加入分享學習心得和學習過程的環節。每個故障案例都是技術人員通過知識的積累在實踐中對應用的總結。學習平臺在此基礎上，又進行了知識的補充和完善。

3 實例分析

實例（1）：一臺3DX 50中波發射機二進制功放模塊出現故障，模塊面板中間燈燈亮。

分析與處理：該機型采用更先進的數字調幅技術。直接數字驅動（3D）系統為射頻放大器提供晶體管-晶體管邏輯（Transistor-Transistor Logic,TTL）級信號[2]。發射機上微機單元、復雜可編程邏輯器件（Complex Programmable Logic Device,CPLD）、現場可編程邏輯門陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）器件、控制器局域網（controller area network, CAN）總線的應用，使得整機的集成度和智能化有了較大的提高，相應地維修難度就會增大。一個二進制功放模塊內部包括1/2，1/4和1/8 RF臺階或1/16，1/32和1/64 射頻臺階，每個小臺階的加入可以減少數字系統中的量化失真。雖然利用鑰匙模塊可以將二進制模塊從正在播出的發射機抽出，但時間一長就可能存在隱患。若能在抽出模塊前就對故障有所了解，就可以縮短模塊維修時間。技術人員現場利用平板電腦在系統上檢索此現象，系統推薦了三個故障案例：第一，3DX50中波發射機二進制功放故障，面板紅燈亮一個或多個，內部51Ω貼片電阻燒斷，處理方式為更換插件電阻51Ω（可查看詳細處理方案）。第二，3DX50中波發射機二進制功放故障，面板紅燈亮第2個和第3個，內部保險絲F2燒壞，處理方式為更換內部保險絲F2（可查看詳細處理方案）。第三，3DX50中波發射機二進制功放故障，面板紅燈亮一個或多個，內部場效應管IXFH40N30Q損壞，處理方式為更換場效應管IXFH40N30Q（可查看詳細處理方案）。

根據實際情況，系統推薦的第一種和第三種故障案例符合要求，技術人員在維修過程中發現故障處理略有差別，本例中51Ω貼片電阻沒有完全燒壞，原51Ω變為61Ω，其他情況相同，所以仍采取更換此電阻的處理方式。模塊重新運行后故障消除。在系統中將原案例修改為：3DX50中波發射機二進制功放故障，面板紅燈亮一個或多個，內部51Ω貼片電阻燒斷或阻值變化，處理方式為更換插件式51Ω（可查看詳細處理方案）。

故障小結：通過系統的輔助，故障涉及的3DX50發射機相關信息呈現在系統里，技術人員根據自身情況有選擇地查看詳細處理方案，方案里包括故障分析處理過程、相關知識點、原理圖、維修經驗總結及建議等。

實例（2）：一臺3 kW AM302S2-Ⅲ型中波發射機調制/功放盒隨機損壞，無故障提示。

分析與處理：該機型采用脈沖寬度調制（Pulse Width Modulation, PWM），每個發射機包括6個調制/功放盒，其輸出功率和幅度根據不同載頻時的需要而定。檢查機器面板無提示，此故障不是一直持續，屬于軟故障。利用示波器測量調制/功放盒面板高頻激勵測試點，測量結果為28 Vp-p。技術人員現場利用平板電腦檢索調制/功放盒高頻激勵，查看參數范圍，系統給出高頻激勵電壓22～25 Vp-p，顯然本機測試點數據超出參數范圍。

根據參數情況，系統給出了四個故障案例：第一，調制/功放盒損壞，檢查其內部，故障點可能會涉及場效應管IRFP350、保險絲F1、二級管VD8、三極管V15/V6等（可查看詳細處理方案）。第二，調制/功放盒損壞，測量面板高頻激勵電壓過低或過高，會出現欠激或過激故障，調節前級放大模塊內部可調電阻R1（可查看詳細處理方案）。第三，調制/功放盒損壞，檢查模塊內部無任何故障，更換新模塊仍出現故障，找到機柜后門下方保險絲板，發現對應6A保險絲燒壞，處理方式為更換6A保險絲（可查看詳細處理方案）。第四，調制/功放盒損壞，模塊接頭有燒焦痕跡，管腳松動，處理方式為更換接頭（可查看詳細處理方案）。

系統推薦的第二個故障案例符合要求，技術人員查看詳細處理方案后，很快解決故障。

故障小結：隨著發射機運行時間變長，機器上的電路綜合參數會發生變化。根據參數檢索法就能很好地解決此類問題。平常維護設備時應多收集參數的數據，并錄入系統，保證參數范圍庫的完整性。

實例（3）：在一次日常維護時，技術人員發現一臺1 008 kHz 50 kW AM503S5-Ⅰ中波發射機輸出網絡柜有問題，內部兩個電容連接處銅皮燒成網狀。

分析與處理：此故障發生在發射機輸出網絡部分。不同頻率的發射機對應的輸出網絡有所區別。技術人員利用平板電腦檢索1008輸出網絡知識點，通過系統提供的原理圖、實際元器件放置圖及功能介紹，很快就清楚此電容為1 008 kHz串聯諧振的電容，由6個電容并聯組成，主要作用是濾除頻帶外的頻譜成分。系統給出兩個關聯故障案例：第一，50 kW AM503S5-Ⅰ中波發射機輸出網絡柜內有打火聲，三次諧波抑制電路電感線圈的滑動接觸點有燒焦痕跡。處理方式為拆下連接處，打磨接觸點，并重新進行連接（可查看詳細處理方案）。第二，50 kW AM503S5-Ⅰ中波發射機不能升到正常功率，天線零位過大，檢查后發現輸出網絡柜π型網絡一電容損壞，更換電容后正常（可查看詳細處理方案）。

技術人員根據給出的故障案例，檢查輸出網絡，無案例符合要求，通過參數檢索，找出此電容涉及的電壓和電流，根據銅皮的寬度與電流的關系，確定銅皮的寬度符合要求。解決故障后新增故障案例，并與輸出網絡知識點進行關聯。新增故障案例如下：50 kW AM503S5-Ⅰ中波發射機輸出網絡柜內部，串聯諧振電容連接處銅皮燒成網狀，更換銅皮并適當增加銅皮長度，懷疑高頻磁場原因（可查看詳細處理方案）。

故障小結：中波發射機功率大，輸出網絡涉及高壓和大電流，測量起來較麻煩。平時就要注重知識點和參數的積累，可用Multisim、Smith等電子設計自動化（Electronic Design Automation,EDA）軟件進行電路模擬[3]，收集輸出網絡中電容、電感的電流和電壓數據。

4 結語

本系統的開發，有助于增加年輕的技術人員處理故障的信心，讓他們在處理故障時能做到有的放矢，同時也能加強老技術人員對于發射系統的理解能力，相互探討新知識和新領域。相比于其他的發射機故障處理系統[4-5]，本系統更著眼于一線技術人員的經驗積累與創造性。本系統自運行以來，已解決了廣播發射系統的多次故障，包括一些疑難故障，縮短了處理故障的時間，大大提高工作效率，從而為降低停播率爭取了寶貴時間，也對以后其他系統的設計起到借鑒作用。