全固態(tài)電視發(fā)射機性能的分析

董方明

河南省鶴壁市第一電視轉(zhuǎn)播臺，河南 鶴壁 458000

科學(xué)技術(shù)的進步催生了全固態(tài)電視發(fā)射機，逐步取代電子管及速調(diào)管發(fā)射機，成為電視行業(yè)發(fā)展的主流。全固態(tài)電視發(fā)射機的問世不僅僅是器件上的更新?lián)Q代，它還引發(fā)了電視發(fā)射機設(shè)計、制造理念上的巨大變化，同時促使了電視發(fā)射機運行與維護技術(shù)方面的重大變革。本文首先以GME1114型全固態(tài)電視發(fā)射機為例，介紹了其基本組成和工作原理，而后對全固態(tài)電視發(fā)射機的技術(shù)性能進行了深入剖析，并對影響其運行的因素進行了探討。

1 系統(tǒng)組成和基本原理

以GME1114型全固態(tài)電視發(fā)射機為例，該機主要由6部分組成，即：激勵器、功率放大器、無源部件（包括分配器、合成器、帶通濾波器等）、供電控制部分、風(fēng)冷系統(tǒng)和計算機監(jiān)控系統(tǒng)。其中，激勵器是發(fā)射機的核心，它控制著整個發(fā)射機的運行。激勵器是由視／音中頻調(diào)制器、DP/DG校正、群時延校正、互調(diào)校正、上變頻器、激勵功放、開關(guān)電源部分和控制主控單元組成。激勵器的主要作用是將信源部分送來的視／音頻信號調(diào)制到指定的頻道載波上，并放大到一定電平去推動功率放大器。該機采用了32個450W功放模塊進行功率合成，輸出功率大于l0kW。每個功率放大器由4只大功率場效應(yīng)管組成末級。每個BLF861A管和與之相連的輸人輸出匹配電路構(gòu)成一個單管放大器；兩個BLF861A單管放大器和90正交電橋構(gòu)成一組平衡放大器；兩組這樣的平衡放大器再用同相的二合成器進行功率合成，得到大于450W功率輸出的功放模塊。功放模塊為寬帶功放，線性好、一致性強、可互換使用，便于數(shù)字化升級。BLF861A場效應(yīng)管放大器的輸人和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)中都含有由微帶線構(gòu)成的平衡／不平衡轉(zhuǎn)換（因為BLF861A為推挽型對管，要求平衡輸入／平衡輸出，而通常功率傳輸都采用不平衡的電纜或微帶，故需要轉(zhuǎn)換）。分配器、合成器均采用吉賽爾電路微帶或懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)和同向一次分配合成的方式，避免了多次合成的損耗大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點，此結(jié)構(gòu)的插人損耗非常?。桓鞴Ψ哦丝谥g具有隔離特性，隔離度均在26dB以上；結(jié)構(gòu)緊湊，最大限度保證功率輸出，并且一旦一路功率出現(xiàn)問題不影響功率的合成輸出。輸出端帶通濾波器采用進口產(chǎn)品，對帶外諧波進行抑制，確保帶外非所需發(fā)射小，防止對其余頻道的干擾。

2 系統(tǒng)運行可靠性分析

在全固態(tài)電視發(fā)射機的研發(fā)階段，工程技術(shù)人員就充分考慮和利用了全固態(tài)功放的技術(shù)優(yōu)勢，從而使全固態(tài)電視發(fā)射機的系統(tǒng)性能得到了極大的提高，系統(tǒng)工作的可靠性有了顯著的提高。對于全固態(tài)功放的基本電路及其功放模塊，在并聯(lián)運用時會具備較多的冗余性?；诖?，用若干個獨立結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源分別為幾個功放模塊供電，中間不再設(shè)置推動功放。如此，激勵器的輸出功率可直接分配給若干運行的功放模塊，進行放大后合成并輸出，功放電路的瓶頸可得以解除，從而顯著地提高了系統(tǒng)的可靠性。此外，開關(guān)電源采用并聯(lián)均流的供電方式，某個電源損壞后其對應(yīng)的功放模塊的電流均勻的分配給其他電源，不會影響功放的工作，除了功放這一關(guān)鍵部位，系統(tǒng)設(shè)計中力求使其余組成部分也具有冗余性質(zhì)，從而使整個系統(tǒng)成為不會中斷的連續(xù)工作的系統(tǒng)，其他需要做冗余設(shè)計的組成部分主要是激勵器、風(fēng)冷裝置、控制電路和配電電路。如激勵器可采用主備激勵器熱備份的方式，風(fēng)冷裝置可采用兩部以上的風(fēng)機分別冷卻部分功放和電源，控制和配電電路也可以采用對各部分電路分別控制和供電的方式使其具有了并聯(lián)性質(zhì)。盡可能使某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障時只影響局部而其余部分仍正常運行。

3 系統(tǒng)可維護性分析

由于陰極活性金屬物質(zhì)的不斷消耗，電子管在正常使用情況下，使用年限往往是有限的。而全固態(tài)電視發(fā)射機由于元器件老化和壽命終了，放大管無需到期更換。全固態(tài)電視發(fā)射機具有極好的互換性，其功放模塊和電源模塊均采用單一形式的獨立結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化組件，發(fā)生故障時可以啟用備用模塊，使系統(tǒng)恢復(fù)正常，不需立即修理。全固態(tài)電視發(fā)射機在設(shè)計之初就綜合考慮了多方面因素的影響，以提高系統(tǒng)的可維護性。如通過提高單個功放管的功放容量，以減少元器件的總數(shù)；采用優(yōu)質(zhì)元器件，以降低其工作強度。功放的高頻電路通常采取了無調(diào)整化設(shè)計，以減少維護操作的復(fù)雜程序。如功放模塊采用了大裕量設(shè)計，在多級的功放模塊內(nèi)設(shè)置預(yù)校正電路，減少整機的調(diào)整量，降低補償要求；預(yù)校正電路在本功放模塊遇見故障時發(fā)生作用，但不影響其他單元正常工作。功放模塊內(nèi)設(shè)置的異常告警和指示功能通常兼有集中指示和本地指示，便于進行故障定位。

4 運行條件分析

全固態(tài)電視發(fā)射機的運行條件可分為內(nèi)部條件和外部條件。全固態(tài)電視發(fā)射機對運行條件要求并不高，但是其運行效果與運行條件關(guān)系極大。如果在全固態(tài)電視發(fā)射機運行過程中，充分重視其運行條件，能使其系統(tǒng)性能得到更為充分的發(fā)揮，從而極大地提高系統(tǒng)運行的可靠性，有效地降低故障發(fā)生率。

4.1 內(nèi)部條件

內(nèi)部條件主要是指發(fā)射機的電路設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)配置，如增益控制電路、功率合成電路、風(fēng)冷系統(tǒng)的風(fēng)量、進出風(fēng)通道、故障的自檢、定位和保護等。如果以上功能能夠設(shè)計合理、配置到位，發(fā)射機的運行可靠性就能得到極大的提高。對于發(fā)射機的內(nèi)部條件，也就是自身的設(shè)計，實際中還存在不少問題。例如，有些廠家的發(fā)射機激勵器采用了插件式結(jié)構(gòu)，維護時將插件用轉(zhuǎn)接板或轉(zhuǎn)接線引出。這樣做雖然能夠方便維護和調(diào)整，但插件式的結(jié)構(gòu)單體過多，使得激勵器整體的機械結(jié)構(gòu)過于龐大復(fù)雜。插件與插座之間為剛性接觸，并且往往只有前面板的下端有一顆鎖緊螺絲，插件受力不平衡，鎖緊螺絲往往會出現(xiàn)應(yīng)力集中。機器運行持續(xù)振動及多次維護調(diào)整往往會引起插件接觸不良、鎖緊螺絲滑絲或擰斷等故障問題。此外，多個插件集中在一起，散熱問題難以解決，因此，這種形式的激勵器穩(wěn)定性、可靠性較差。而且不少發(fā)射機的冷卻系統(tǒng)設(shè)計也存在問題，如沒有針對功放散熱器設(shè)計有效的進風(fēng)和出風(fēng)通道；采用的軸流風(fēng)扇雖然轉(zhuǎn)速高、風(fēng)速快，但風(fēng)量卻并不大，造成發(fā)射機的一大堆軸流風(fēng)扇呼呼地轉(zhuǎn)，進出風(fēng)量卻并不大，而且進風(fēng)沒有有效地對準(zhǔn)散熱器，產(chǎn)生的熱風(fēng)也沒有順暢的出路，結(jié)果散熱器照樣熱得燙手，功放的損毀率居高不下。

4.2 外部條件

外部條件主要是指發(fā)射機房的溫度、濕度、空氣潔凈度、供電是否正常、天饋系統(tǒng)的匹配程度、信號源是否穩(wěn)定正常等等。外部條件對發(fā)射機的正常運行同樣非常重要，需要注意的方面也是很多的。例如，由于進水等原因引起天饋系統(tǒng)駐波比劣化、反射功率增加，進而引起發(fā)射機保護或功放燒毀；空氣中灰塵過多容易堵塞進風(fēng)口的濾塵網(wǎng)，導(dǎo)致功放冷卻風(fēng)量不足。實踐中，技術(shù)人員往往對機房的環(huán)境溫度和濕度不能給予充分的重視，造成電視發(fā)射機出現(xiàn)不應(yīng)有的故障，需要引起特別的關(guān)注。

5 結(jié)論

隨著全固態(tài)電視發(fā)射機的廣泛推廣應(yīng)用，技術(shù)人員需要不斷學(xué)習(xí)、補充新的知識，以適應(yīng)技術(shù)進步的要求，非此不能做好設(shè)備的日常維護工作。作為從事電視發(fā)射設(shè)備技術(shù)管理與維護的工程技術(shù)人員，不僅要在設(shè)備出現(xiàn)故障時能迅速準(zhǔn)確地分析和判斷故障發(fā)生原因，及時修復(fù)設(shè)備，更要從系統(tǒng)的角度全面把握設(shè)備的技術(shù)性能及其運行條件，并將對設(shè)備的認識充分體現(xiàn)在技術(shù)維護工作中，做實做細，力爭使全固態(tài)電視發(fā)射機少出故障，尤其是少出大的故障，確保播放質(zhì)量。

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