PDM（316D）型中波發(fā)射機故障分析與處理

摘要：本文主要介紹了美國大陸公司生產(chǎn)的10kW PDM316D型全固態(tài)中波發(fā)射機的工作原理和特點，并以一次射頻通路故障為例，提供了故障的分析方法和處理過程，此次故障點是由高頻瓷環(huán)老化導致磁導率下降，致使前級輸出的射頻驅動信號下降，使模塊不能正常工作，故障具有一定的代表性，以供兄弟發(fā)射臺維護人員交流學習。

關鍵詞：316D機 高頻瓷環(huán) 磁導率 故障處理

中圖分類號：TN948.53 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0228-02

1 引言

我臺10KW PDM316D型全固態(tài)中波發(fā)射機是美國大陸公司制造的脈寬調(diào)制發(fā)射機。發(fā)射機投入播音工作以來，每日播音量約為21小時，經(jīng)過幾年來工作運行的效果看，其優(yōu)越性得到了一線維護人員的了解與認可，其具有高穩(wěn)定性，高電聲指標和維護簡便等優(yōu)點。316D型全固態(tài)中波發(fā)射機特點為音頻加直流形成PDM控制信號來對載波進行調(diào)制。利用功率合成技術，以MOS場效應管作為基本的功率放大元件，由多個基本功率單元進行合成的方式構成整機功率輸出。其控制電路較為先進，取樣點較多，幾乎對每一個重要位置都進行取樣監(jiān)測，如對電源電壓、電流、入射功率，反射功率；每個PWM放大器的溫度、電壓及末級輸出都進行取樣、監(jiān)測。發(fā)射機可實時通過本地LOCAL的面板或遙控REMOTE的微機進行監(jiān)測和完成相應的操作，316D微機控制軟件由40多條命令完成。

2 發(fā)射機工作原理

316D型發(fā)射機可分為頻率合成器、PWM發(fā)生器、功率放大單元、射頻輸出網(wǎng)絡、冷卻及電源系統(tǒng)和控制監(jiān)視等組成。其特點為多組功放模塊分別對信號進行放大，在發(fā)射機末級進行電流合成和功率輸出，當一組功放模塊發(fā)生告警或故障時，不影響其他模塊正常工作，工作時各模塊支持熱插拔。功率放大單元中有8組功放模塊，每組模塊輸出1.75kW，射頻額定功率為10kW，最大功率為12kW，并可支持不對稱輸入140%的正峰調(diào)制，各模塊間可互換，每個功放模塊里有五組PWM放大板和射頻放大器、1個功放控制板和1個功放驅動調(diào)諧組成。

將發(fā)射機上的主電源斷路器閉合后，發(fā)射機會先運行本機自檢程序，發(fā)射機自檢正常后，再運行微機控制程序，進入程序界面，可對發(fā)射機的各項狀態(tài)進行實時監(jiān)測和對發(fā)射機進行相應控制操作，界面上側顯示相應的采樣值如電源電壓、電流、入射功率等，下側為發(fā)射機告警、故障和控制操作等具體工作狀態(tài)。點擊上下鍵可進入其它界面來顯示相應的數(shù)值和狀態(tài)。計算機用條形圖來顯示基本測量值和8個功率模塊的具體參數(shù)值。各數(shù)值及功能狀態(tài)黃色表示告警，紅色顯示故障，正常范圍內(nèi)顯示為綠色。

3 故障現(xiàn)象分析與處理

3.1 故障現(xiàn)象

在一次工作中發(fā)射機顯示故障為：發(fā)射機功率限制、功率塊射頻驅動禁止、驅動脈寬輸出過高，驅動射頻輸出過低，全部放大器故障，全部功率塊禁止的故障現(xiàn)象。手動不能清除，機器不能正常工作。查看射頻前級和各模塊中保險，MOS管均正常。具體數(shù)值如表1所示。

3.2 故障查找過程

根據(jù)發(fā)射機顯示的具體故障，對相關部位進行檢查，首先檢查發(fā)射機功率模塊射頻驅動禁止的原因。檢查各功率模塊PWM輸入信號是否正常，PWM信號在功放地址板A9A9輸出端測試正常，證明A16 PWM發(fā)生器工作正常，已經(jīng)輸出PWM信號。但各功放模塊上并無PWM信號。說明由于功率模塊射頻驅動信號低，禁止了PWM信號送入所有的PWM放大器中。造成上述現(xiàn)象的原因可能為（1）功率模塊射頻驅動信號有短路處。（2）功率模塊射頻驅動前級故障，造成功率模塊射頻驅動禁止。（3）前級驅動輸出的電平幅度不足，無法推動射頻放大器MOS場效應管正常工作。

對功率模塊射頻驅動信號的相關線路進行檢查并測試沒有發(fā)現(xiàn)問題。對功率模塊射頻驅動前級進行檢查，更換頻率合成器板、射頻放大板、PWM放大板后依然出現(xiàn)上述故障。為進一步判斷故障點，先插入兩個功率模塊，發(fā)射機正常，測試模塊中功放射頻驅動為32V；將插入3塊功率模塊，發(fā)射機正常；插入4塊功率模塊，發(fā)射機出現(xiàn)了故障，告警，此過程中功率模塊射頻驅動信號逐步降低，功率射頻驅動前級工作狀態(tài)也不正常，負載的變化對射頻輸出影響顯然變化很大。經(jīng)對射頻驅動電路檢查，發(fā)現(xiàn)射頻輸出的電流變壓器T5當發(fā)射機加20%功率時，溫度是70℃，比正常值偏高，T5電流變壓器初級為射頻放大A18輸出的受PWM信號影響的射頻驅動信號，為一個漆包線的線圈如圖1所示，它的次級為穿過該線圈磁環(huán)中央的銅管，銅管一端接地，另一端經(jīng)調(diào)諧電路后為8組功率模塊提供射頻驅動信號。

3.3 故障點

由于長期工作在高頻環(huán)境下，T5處的高頻瓷環(huán)老化，磁導率μ下降，導致?lián)p耗加大，引起射頻回路輸出到各工作模塊的射頻信號輸入降低，導致模塊不能正常工作。此故障點不易被查找出，T5外觀無變化，檢查無異常，一般儀器無法直接測量，具有隱蔽性。因此要增加T5的電感量，已達到發(fā)射機工作范圍值，可采用選擇高導磁率的磁環(huán)；增加線纜繞線圈數(shù)與減少磁環(huán)內(nèi)徑；增加磁環(huán)的數(shù)量；采用高頻磁性材料等方法。

3.4 故障分析

316D機射頻回路由：頻率合成器（A15），前驅動（A17），射頻放大器（A18），PWM發(fā)生器（A16）中的72 kHz和電源采樣（電源采樣作為電源輸出變化的補充）的合成信號采樣，射頻驅動分布（A20），PWM放大（A19），和外圍電路如T5，L2，C9，C7，C8等組成，直到把射頻信號送入各模塊中的射頻驅動調(diào)諧中，使模塊工作。

此機驅動射頻信號是由頻率合成器（A15）輸出載波信號，經(jīng)前驅動（A17）放大，使射頻放大器（A18）中的MOS管工作，而其輸出電平又是由PWM放大板（A19）提供，形成射頻信號，經(jīng)T5，L2等電路送至模塊中，如圖2所示。

A19 PWM放大板中輸入直流電源-220V，受72KHz和電源采樣的合成信號控制后輸出，其輸出信號經(jīng)濾波網(wǎng)絡后，進A18射頻板為此板提供電源。由A18載波信號控制后的輸出信號經(jīng)T5，T6，L2等輸出網(wǎng)絡送入負載模塊中，如圖3所示。

由圖2、3可查到，驅動脈寬輸出采樣點為A19 PWM放大板輸出端采樣（圖標1），驅動射頻射出采樣點在A18射頻板輸出的T5后的T6點采樣（圖標2），模塊中功放射頻驅動采樣是在功放射頻調(diào)諧的一路輸出端采樣，由表1可見，故障時比正常時，Uz18的壓降明顯被提高，致使輸出到負載模塊中的電壓值被降低，使模塊中的射頻驅動電壓變低。

T5是射頻電路中重要的連接器件，它是射頻放大器（A18）的負載，把A18輸出的射頻信號取出，又把取出的射頻信號經(jīng)過耦合電路送入各工作模塊的射頻驅動調(diào)諧中，在經(jīng)射頻驅動調(diào)諧分配到模塊中的各放大電路射頻板中。

驅動射頻信號進入模塊后，經(jīng)模塊中的驅動射頻調(diào)諧輸出分配到模塊中的射頻工作板上，驅動射頻調(diào)諧輸出中還有一路射頻信號采樣進入模塊的控制板中，最終與PDM輸入信號經(jīng)或門一起去作為PWM板MOS管G極的控制信號。由于T5的μ（磁導率）下降，使模塊中射頻信號變低輸出置“1”禁止信號，使PDM輸入與射頻信號相或后輸出置“1”禁止信號，使PDM信號禁止，使PDM板不能工作，導致模塊不工作。導致顯示100%的放大器故障告警，100%功率模塊禁止故障的現(xiàn)象。

4 結語

通過此次故障處理，說明發(fā)射臺的維護人員不僅要能熟練處理發(fā)射機常見故障，當遇到一些原因比較復雜的故障時，要能充分利用發(fā)射機上各采樣點提供的主要部件的狀態(tài)和參數(shù)，根據(jù)狀態(tài)和參數(shù)的異常，進一步判斷故障的原因，要對發(fā)射機主要元器件的性能作深入的了解，結合實際中存在的問題，處理好發(fā)射機出現(xiàn)的復雜故障，維護好發(fā)射機。

收稿日期：2016-08-11

作者簡介：馮宏友（1979—），男，回族，北京人，國家新聞出版廣電總局五八二臺，工程師，工程碩士學位，研究方向：廣播與電視技術。