地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的維修

艾尼娃 吳萬(wàn)軍

隨著國(guó)家“西新工程”和“農(nóng)村廣播電視大功率無(wú)線覆蓋工程”的實(shí)施和推進(jìn)，新疆維吾爾自治區(qū)基本上完成了全區(qū)電視發(fā)射機(jī)的全固態(tài)更新和配備任務(wù)并從2013年開(kāi)始實(shí)施地面數(shù)字電視工程。所使用的發(fā)送設(shè)備也是全固態(tài)發(fā)射機(jī)，由于全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)功放單元和供電單元采用了積木化、冗余化設(shè)計(jì)，當(dāng)某個(gè)電源或功放出現(xiàn)故障時(shí)，其他功放仍能正常工作，不會(huì)造成停播；雙激勵(lì)器配置，可實(shí)現(xiàn)主/備激勵(lì)器的自動(dòng)和人工切換；狀態(tài)指示、故障告警保護(hù)功能完善，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，使得全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)已成為“地面數(shù)字覆蓋工程”的主導(dǎo)機(jī)型。這就決定了電視發(fā)射機(jī)的維護(hù)理念和維護(hù)方式發(fā)生了改變，使得發(fā)射機(jī)功率放大模塊成為發(fā)射機(jī)主要的維護(hù)對(duì)象。

固態(tài)功放的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

隨著射頻半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，固態(tài)功放技術(shù)日趨成熟。與真空管放大器比較，固態(tài)放大器具有穩(wěn)定性好、可靠性高、壽命長(zhǎng)、能耗低、維護(hù)便利等優(yōu)點(diǎn)。因此，固態(tài)放大器在電子傳輸領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)。

固態(tài)高功率放大器通常由輸入單元、輸出單元、功放模塊、微處理器監(jiān)控系統(tǒng)、電源組件和冷卻系統(tǒng)等電路構(gòu)成。功率放大器的主要部件“功放模塊”則由多個(gè)LDMOS或VDMOS場(chǎng)效應(yīng)管并聯(lián)組成，該類場(chǎng)效應(yīng)管采用橫向或（縱向）擴(kuò)散金屬氧化半導(dǎo)體技術(shù)，屬電壓控制器件，熱穩(wěn)定性好，但熱傳導(dǎo)性差，擊穿電壓較低，因此輸出功率受到一定的限制，使用中為使功放獲得較大輸出功率，通常采用功率合成技術(shù)。由多個(gè)功放管進(jìn)行功率合成達(dá)到所需輸出功率、其中個(gè)別功放管的損壞，輸出功率會(huì)減少，但不影響放大器繼續(xù)工作。

衡量一個(gè)高功率放大器的性能，主要有線性、非線性、增益、效率和可靠性等指標(biāo)。其中非線性將產(chǎn)生載波頻率的諧波，導(dǎo)致信道內(nèi)外出現(xiàn)互調(diào)干擾，引起信號(hào)畸變，因此，提高固態(tài)功放的線性尤為重要。固態(tài)高功放中采用的晶體管通常有三種形式，即雙極性晶體管、MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管和LDMOS場(chǎng)效應(yīng)管。雙極性晶體管技術(shù)相對(duì)成熟，但溫度穩(wěn)定性差，難以承受數(shù)字電視廣播的高線性要求。MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管具有負(fù)溫度系數(shù)特性，無(wú)須另加溫補(bǔ)電路，但易引發(fā)載波寄生相位調(diào)制。為求得效率和線性的平衡，晶體管通常工作在AB類，其非線性是不可避免的。近年來(lái)，飛利浦等公司相繼開(kāi)發(fā)出橫向擴(kuò)散

金屬氧化半導(dǎo)體硅場(chǎng)效應(yīng)管（LDMOS），經(jīng)UHF電視發(fā)射機(jī)使用證實(shí)，其線性和效率優(yōu)于雙極性晶體管、MOSFET管，特別適合數(shù)字電視放大。即使被偏置在AB類，其性能仍接近A類放大特性，由于LDMOS場(chǎng)效應(yīng)管的優(yōu)異性能，使其成為UHF波段新型固態(tài)發(fā)射機(jī)的基礎(chǔ)。VHF波段功放單元功放管一般采用VDMOS場(chǎng)效應(yīng)管BLF278，UHF波段功放單元采用橫向擴(kuò)散金屬氧化半導(dǎo)體硅場(chǎng)效應(yīng)管（LDMOS）BLF861A。

MOS管的更換方法和注意事項(xiàng)

由于MOS型場(chǎng)效應(yīng)管制造工藝中絕緣層很薄，所以柵極和襯底易感應(yīng)電荷，由柵極、絕緣層和襯底組成的電容器容量很小，感應(yīng)電荷將在絕緣層上產(chǎn)生很大的電壓，易導(dǎo)致場(chǎng)效應(yīng)管絕緣層被擊穿，以致?lián)p壞管子，所以在使用、保存，更換MOS管時(shí)必須采取防靜電措施。因?yàn)榇蠊β蔒OS管目前仍是一種較昂貴的器件，每只管子的價(jià)格在一千元左右，因此，掌握大功率場(chǎng)效應(yīng)管的維護(hù)和更換，避免場(chǎng)效應(yīng)管的人為損壞，對(duì)縮短維修時(shí)間，降低維護(hù)成本都有積極、現(xiàn)實(shí)的意義。

操作規(guī)程如下：

（1）在焊接MOS管時(shí)必須在防靜電工作臺(tái)上進(jìn)行，操作人員應(yīng)通過(guò)接地將自身靜電放掉并帶橡膠手套或佩戴接地的金屬手環(huán)。

（2）手拿MOS管時(shí)不得接觸MOS管的極片，可拿MOS管的陶瓷部分。

（3）焊接MOS管的烙鐵一定要接地，如無(wú)良好接地，可以拔掉烙鐵電源插頭后進(jìn)行焊接。

（4）拆卸MOS管時(shí)，先拆除固定螺釘，再用50W接地烙鐵或吸錫器吸掉極片周圍的焊錫，烙鐵與管極的接觸時(shí)間每次應(yīng)小于10S。

（5）拆卸和安裝時(shí)管腳的焊接順序?yàn)椋翰鹦稌r(shí)，按先D（漏）極再G（柵）極后S（源）極順序焊開(kāi)，安裝時(shí)按先S極再G極后D極順序焊接。

（6）安裝MOS管前先用干酒精棉球擦干凈安裝面。在MOS管的法蘭底面加上薄薄一層導(dǎo)熱硅脂，以改善散熱效果。導(dǎo)熱硅脂不能多，多了反而會(huì)降低散熱效果。管子放平整后，安裝緊固螺釘。

（7）場(chǎng)效應(yīng)管更換焊接完成后，再用三用表測(cè)量管子的GD和GS極間電阻，確認(rèn)功放模塊上的兩對(duì)管子各極間阻值彼此接近，數(shù)值正常。

至此MOS管更換基本成功，可以接到發(fā)射機(jī)上通電，試機(jī)時(shí)要逐漸加大功率，直至正常。

4、大功率場(chǎng)效應(yīng)管好壞的判定

（1）在沒(méi)有專用檢測(cè)儀器的情況下，準(zhǔn)確判定較為困難，但可以用電阻法對(duì)其各極對(duì)地電阻進(jìn)行測(cè)試，并與正常值進(jìn)行比較來(lái)做大致的判斷，上機(jī)后再用電壓法做進(jìn)一步的判斷，就比較準(zhǔn)確了。如果測(cè)試可疑組件管腳對(duì)地電阻時(shí)，差值明顯，可將該器件拆下來(lái)檢查判斷其好壞。電阻法是維修工作的常用方法，只要根據(jù)檢測(cè)原理靈活運(yùn)用，許多故障是完全可以通過(guò)這種方式來(lái)判定清楚的。圖1、圖2分別是BLF861A與BLF278的外形圖。表1列出了管腳與電極的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

（2）用MF500-B型萬(wàn)用表測(cè)量電阻時(shí)，黑表筆接源極S（地），紅表筆分別接各管腳，三用表置于10Ω檔，表2列出來(lái)BLF861A與BLF278管的參考值。

（3）值得指出的是：BLF861A的漏極1與漏極2之間本身是短路的。不要誤以為它們之間短路了，就認(rèn)為管子已經(jīng)損壞了。BLF278的漏極1與漏極2之間是開(kāi)路的，它們之間短路了，則表明管子內(nèi)部已經(jīng)存在問(wèn)題。通常情況下，用三用表測(cè)試場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與源極之間的電阻為0時(shí)，該管的G-S（柵源極間）極間內(nèi)部已擊穿。

（4）電流法就是用測(cè)量取樣電阻兩端的電壓，計(jì)算出該電流通路中的電流，舉例說(shuō)明如下：圖3是BLF861功率放大器的供電電路。在靜態(tài)工作狀態(tài)下，用三用表測(cè)量R4兩端的電壓為V4，則該只功放管的靜態(tài)電流IDS=V4/R4。同理，動(dòng)態(tài)工作時(shí)iDS=V4/R4，通常iDS的電流為5～8安。正常工作時(shí)VD和VG電壓正常。R4兩端無(wú)電壓，說(shuō)明該管已損壞，或取樣電阻R4已燒壞。

5、功放模塊的故障檢修

（1）對(duì)功放模塊進(jìn)行靜態(tài)檢查時(shí)，應(yīng)用原配型號(hào)規(guī)格的電源供電，連線關(guān)系一定不要搞錯(cuò)，否則，會(huì)造成功率管的損壞。在輸出端口應(yīng)接上一個(gè)50W/50Ω的負(fù)載，以防止功率放大器自激振蕩，損壞功放管。

（2）末級(jí)功放管型號(hào)為：BLF861，其漏極工作電壓VD=32V，柵極對(duì)地電壓VD=4.6～5.3V，靜態(tài)工作電流I=600～1000mA，取樣電阻（0.05Ω）兩端電壓應(yīng)在10～60 mV左右。

（3）末級(jí)功放管型號(hào)為：BLF278， 其漏極工作電壓VD=48V，柵極對(duì)地電壓VD=2.6～3.2V，靜態(tài)工作電流I=150～400mA，取樣電阻（0.1Ω）兩端電壓應(yīng)在15～40 mV左右。

（4）功放管的工作電壓、電流參數(shù)不正常時(shí)應(yīng)分別檢查：

1）檢查開(kāi)關(guān)電源有無(wú)32V或48V輸出，如果不正常應(yīng)檢查供電通路中的電阻、電容、電感、連線等關(guān)聯(lián)器件有無(wú)損壞。

2）功放模塊不加電，用三用表電阻檔檢查柵極對(duì)地電阻應(yīng)為1.5～1.8KΩ左右，若柵源極間電阻為零，則柵源極間可能已被擊穿或短路，此時(shí)應(yīng)取下功放管再檢查。

3）用三用表檢查每只功放管對(duì)應(yīng)的取樣電阻兩端的電壓，若無(wú)電壓，則說(shuō)明該管無(wú)工作電流，取樣電阻或功放管可能已損壞。

4）功放模塊加電，不送激勵(lì)信號(hào)，用三用表檢查功放管，柵極無(wú)控制電壓，應(yīng)檢查偏壓供給電路的器件有無(wú)損壞。如LM7808有無(wú)8V輸出電壓。偏壓調(diào)整電位器有無(wú)虛焊，原調(diào)參數(shù)有無(wú)變化的情況發(fā)生。

（5）功放模塊加電，在有激勵(lì)推動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)下，功放管過(guò)熱，應(yīng)檢查微帶合成器中匹配電阻有無(wú)損壞或參數(shù)偏離太大，信號(hào)通路中耦合貼片電容有無(wú)漏電，擊穿的情況發(fā)生。

（6）在沒(méi)有專業(yè)儀器的情況下維修功放，一定要換上同型號(hào)功放管，不要隨便調(diào)整其他元件，功放相位一般是可以滿足要求的。