淺談中波廣播發(fā)射機射頻功率放大板原理及故障處理

全固態(tài)數(shù)字調(diào)幅中波廣播發(fā)射機又叫做DAM（Digital Amplitude Modulation）中波廣播發(fā)射機，是數(shù)字調(diào)幅廣播系統(tǒng)重要的組成部分，負責(zé)將音頻及加載信息進行數(shù)字化處理，以調(diào)幅廣播的形式發(fā)射出去。DAM中波廣播發(fā)射機的幅度調(diào)制是這樣實現(xiàn)的，即在每一時刻必須開通一定數(shù)量的功率放大模塊，來產(chǎn)生該瞬時音頻調(diào)制信號所對應(yīng)的射頻輸出電壓。所以數(shù)字調(diào)幅又稱作量化的幅度調(diào)制，它是融幅度調(diào)制與數(shù)字處理于一體。

DAM-50Kw中波廣播發(fā)射機總共用了139塊“插入式”射頻放大器模板。其中1塊用于前置推動級；14塊用于射頻推動級；124塊用于功率放大級。任何一塊射頻功率放大板都能用于前置推動級、射頻推動級或功率放大級。模塊可在不影響發(fā)射機運行的情況下互換。

一、射頻功率放大板工作原理

射頻功率放大板是一個D類開關(guān)放大器。由8只N溝道功率場效應(yīng)（MOSFET）管組成一個橋式電路（8只場效應(yīng)管每兩只并聯(lián)使用）。此電路可認為是一個四邊形。它分為兩部分；A部分包括V1（V3）、V5（V7），B部分包括V2（V4）、V6（V8）。功率MOSFET管為塑封，安裝在散熱器上。

模塊的每一部分的兩組MOSFET管的射頻激勵信號相位相差180°，因此當(dāng)上面的一組為開（飽和），下面的一組為關(guān)（截止）。當(dāng)上面的一組為關(guān)，下面的一組就為開。輸出就以射頻速率在地（大約0V）和正電源電壓之間變化。由于每個MOSFET管以很短的時間變化于截止和飽和之間，放大器效率很高。功率耗散在兩種狀態(tài)下都很低，而且功率管快速通過功率耗散較高的線性工作區(qū)，所以平均耗散功率很低。

射頻功率放大板被設(shè)計為擁有獨立的電源和射頻激勵輸入，使它的A半部分和B半部分可相互獨立地工作。A部分輸出和B部分輸出分別連至功率合成變壓器初級繞組的兩端。這可等效成典型的推挽結(jié)構(gòu)?？蓪?只MOSFET管看成四個開關(guān)。由于射頻激勵信號相位的關(guān)系，以至只有兩種開關(guān)結(jié)構(gòu)是可行的（除非一個MOSFET管短路）。在射頻周期的正半周，V2（V4）和V5（V7）都被激勵到截止?fàn)顟B(tài)，V1（V3）和V6（V8）飽和。在射頻周期的負半周，V2（V4）和V5（V7）飽和，V1（V3）和V6（V8）截止。

這種開關(guān)動作有效地通過C8將整個電源電壓送到功率合成變壓器的初級繞組上。每一個推挽放大器產(chǎn)生一個方波輸出，但兩組放大器方波輸出相差180°相位。通過變壓器初級繞組的方波峰-峰值大約為2倍的電源電壓。電容C8串聯(lián)在變壓器繞組中以便當(dāng)一個MOSFET管短路時，阻止直流到地的電流。

當(dāng)一個放大模塊截止時，就沒有電流流過電源和功率合成變壓器初級，模塊就不提供任何功率給功率合成器。然而電流仍舊流過功率合成器次級（另外的放大模塊工作），除非整個功率合成器射頻輸出為零。這個功率合成器電流將在環(huán)形變壓器初級繞組對所有的靜止模塊感應(yīng)出射頻電壓。如果把功率合成變壓器初級看成開路，感應(yīng)電壓能損壞放大器MOSFET管。而且在初級線圈無負載情況下，高射頻電壓能產(chǎn)生電弧而損壞磁環(huán)。

在功率合成變壓器的感應(yīng)電壓存在時，V1（V3）和V6（V8）截止，V2（V4）和V5（V7）必須和輸出網(wǎng)絡(luò)振鈴電流保持同相。這將通過頻率合成器（DDS）同步電路（包括輸出網(wǎng)絡(luò)電流采樣和頻率合成器上的一些電路）來實現(xiàn)。

二、射頻功率放大板的故障處理

1.若只有一個射頻功率放大板發(fā)生故障，尋找故障射頻放大器模塊最普通的方法是將被懷疑的模塊換到一個工作正常模塊的位置上，同時把正常的模塊放到故障發(fā)生的位置上，這叫做模塊交換。由與原來是否一樣，可以得知模塊的損壞是由它所處的位置還是由模塊本身所產(chǎn)生的。若是功率放大模塊自身故障，則表現(xiàn)為保險管熔斷，對應(yīng)支路上的MOS管短路，此時處理故障只需要更換對應(yīng)的兩組四只MOS管即可。

2.若出現(xiàn)同一位置處的射頻功率放大板反復(fù)出現(xiàn)故障，則可能造成故障的原因包括：射頻驅(qū)動異常；漏極相位異常；輸出磁環(huán)損壞；控制信號異常。

為了工作正常，射頻功率放大板的射頻推動值應(yīng)在35～40VP-P之間，模塊之間驅(qū)動信號的相位應(yīng)在±4°之內(nèi)。若射頻放大晶體管損壞、射頻驅(qū)動電纜損壞、或母板（功率合成器）接觸不良等，則可能引起不適當(dāng)驅(qū)動幅度與相位的原因。

正像其它模塊上的射頻驅(qū)動信號相位必須在±4°以內(nèi)一樣，射頻放大器MOS管的漏極開關(guān)波形的相位也必須在±4°以內(nèi)。即使射頻驅(qū)動信號相位正確，其它問題也能引起漏極相位超差。漏極相位不合適的原因如下：射頻放大器效率線圈連接不好或抽頭錯誤、MOS管不對或射頻放大器輸出磁環(huán)損壞。射頻放大器由于相位問題而出現(xiàn)故障總是在故障前工作一小段時間，這種情況下，這個模塊總是比其它模塊熱。這是判斷模塊工作相位出問題的最好方法。

每個射頻放大器的輸出磁環(huán)必須將射頻輸出送給合成變壓器。如果磁環(huán)損壞，放大器不會有效地工作或出現(xiàn)故障。檢查磁環(huán)是否有裂縫或有放電痕跡?？赏ㄟ^合成器板上的痕跡或線圈（磁環(huán)）的顏色進行一些表面檢查，但是更徹底的檢查必須拆卸功率合成器板。

來自調(diào)制編碼器的開/關(guān)控制信號對各臺階來說應(yīng)該在同一電平上。檢查編碼器輸出，比較這些信號，可以判斷出控制信號是否異常。

3.若出現(xiàn)射頻功率放大板大規(guī)模損壞的情況，則可能是由于A/D轉(zhuǎn)換相位設(shè)置不當(dāng)、調(diào)制B-設(shè)置不當(dāng)、駐波保護電路故障、射頻功放模塊電壓過載以及發(fā)射機內(nèi)部空氣流通不暢等原因造成的。

當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器采樣脈沖相位設(shè)置不當(dāng)時，會產(chǎn)生隨機性的模塊損壞故障，尤其是高調(diào)幅時，易損壞“大臺階”功放摸塊。此時應(yīng)該檢查A/D轉(zhuǎn)換板上的兩個撥碼開關(guān)S1、S2以及跳線XT10、XT11的位置是否正確，特別是相位補償開關(guān)S1的設(shè)置，它對發(fā)射機的安全運行至關(guān)重要。若S1設(shè)置不當(dāng)，使采樣信號的相位不正確，將不能保證循環(huán)調(diào)制編碼板輸出的功放開關(guān)信號是否正好在推動信號正負交越處來開關(guān)功放模塊，從而增大模塊損耗，損壞場效應(yīng)管。

調(diào)制B-電源用于對功放模塊的開關(guān)時間進行補償，若調(diào)制B-電源設(shè)置不當(dāng)也會造成大規(guī)模功放模塊的損壞。在載波功率50KW，調(diào)幅度100%時，B-電壓在-2V～-6V之間變化，其中-2V對應(yīng)調(diào)制負峰，-6V對應(yīng)調(diào)制正峰。若懷疑此電壓不對，可對照廠家給的預(yù)制表，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源板上的電位器上的電壓。

駐波保護電路調(diào)整不當(dāng)，則起不到保護作用，功放模塊在有來自天線或者帶通濾波器沖擊時，會產(chǎn)生模塊的大面積損壞。用雙蹤示波器檢測駐波保護電路，若相位不同應(yīng)給予調(diào)整。

冷卻氣流不足會導(dǎo)致模塊過熱，若發(fā)射機風(fēng)接點或者熱敏繼電器失效，可能導(dǎo)致功放模塊過熱而過早損壞。

作者簡介：張有順，男，遼寧省沈陽市人，民族：漢，職稱：工程師，學(xué)歷：本科，單位：遼寧省廣播電視傳輸發(fā)射中心。