地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)功放故障維修

曾滿秀

（惠州市惠陽(yáng)區(qū)廣播電視臺(tái) 廣東 惠州 516000）

摘 要：全固態(tài)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)由于工作時(shí)間長(zhǎng)、工作電流大，出現(xiàn)故障是不可避免的。其中，功放故障是發(fā)射機(jī)的維修難點(diǎn)。本文以全固態(tài)GME11D13I型UHF1KW全固態(tài)彩色電視發(fā)射機(jī)功放模塊為例，介紹發(fā)射機(jī)功放原理，并對(duì)功放故障的排查、告警、處理等進(jìn)行詳細(xì)分析與論述，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電視；發(fā)射機(jī)；故障；處理；調(diào)試

引言

隨著我國(guó)廣播電視技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字電視已然受到廣泛的關(guān)注，數(shù)字電視發(fā)射機(jī)也得到了廣泛應(yīng)用。全固態(tài)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)主要由激勵(lì)器、功放模塊、帶通濾波器、電源、吸收負(fù)載、冷卻系統(tǒng)、控制單元等組成，其中功放模塊是發(fā)射機(jī)中的重要組成部分，對(duì)其功率輸出能力具有決定性作用。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)射機(jī)功放模塊往往會(huì)因?yàn)橹圃旃に?、使用環(huán)境等因素而發(fā)生較多的故障，對(duì)安全優(yōu)質(zhì)播出造成一定的威脅。基于此，本文就全固態(tài)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)功放故障維修進(jìn)行研究。

1、發(fā)射機(jī)功放模塊簡(jiǎn)介

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，全固態(tài)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)已完全取代電子管與速調(diào)管發(fā)射機(jī)，并向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展且已得到廣泛的使用。其中，功放模塊是全固態(tài)電視發(fā)射的主要組成部分。全固態(tài)GME11D13I型UHF1KW全固態(tài)彩色電視發(fā)射機(jī)，由4個(gè)300W功放合成，型號(hào)為ODS32C，功放模塊一致性高，可互為備份，可熱插拔，調(diào)試維護(hù)方便。每個(gè)300W功放模塊共有三級(jí)組成，第一級(jí)推動(dòng)功放工作在A類，工作電壓32V，采用2個(gè)LDMOS（MRF9030）功率放大器和90°正交電橋構(gòu)成平衡放大器，實(shí)現(xiàn)模塊輸入端的良好匹配。第二級(jí)推動(dòng)功放工作在AB類，工作電壓32V。它處于兩個(gè)平衡放大器之間，可以有良好的隔離。末級(jí)功放工作在AB類，工作電壓42V。為達(dá)到所需功率和非線性失真要求，未級(jí)三組兩只LDMOS（BLF878）采用三路同相合成方式得到300W數(shù)字功率輸出。

每個(gè)末級(jí)、前級(jí)和推動(dòng)級(jí)放大管電流、輸入功率、輸出功率、工作電壓及保護(hù)顯示通過(guò)RS-485數(shù)據(jù)接口送至發(fā)射機(jī)的顯示單元上，功放總插件增益40dB--45dB。

2、功放故障維修

一臺(tái)全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)在安裝調(diào)試及正式開(kāi)播運(yùn)行初期，功放模塊出現(xiàn)異常。故障現(xiàn)象為功放模塊4無(wú)數(shù)據(jù)指示，過(guò)載、過(guò)激勵(lì)、過(guò)熱告警，從而造成功放4不工作，四合成不能均衡合成功率造成機(jī)身發(fā)燙。

2.1.故障排查

（1）將其它功放拔出，關(guān)閉兩個(gè)激勵(lì)器。開(kāi)機(jī)檢查功放是否有靜態(tài)電流指示，實(shí)測(cè)靜態(tài)電流為1.4A。這樣可以排除其它功放數(shù)據(jù)對(duì)CAN總線的干擾，獨(dú)立檢查功放4。

（2）經(jīng)檢查確定為功放4本身的數(shù)據(jù)無(wú)指示且自身造成的過(guò)激勵(lì)、過(guò)載、過(guò)熱告警從而造成控制板PA17H01的ARM控制二極管將前級(jí)柵壓接地，造成功放4不工作。

（3）經(jīng)排查，本次涉及的故障單元有：

a.PA17H01功放數(shù)據(jù)控制板。其功能主要是將各個(gè)功率管的電流、功放本身輸出、發(fā)射功率、溫度以數(shù)字信號(hào)的形式通過(guò)CAN總線傳輸給主控單元再由主控單元傳給顯示屏；再就是通過(guò)功放控制程序內(nèi)部設(shè)定的過(guò)激勵(lì)、過(guò)載、過(guò)熱保護(hù)值來(lái)控制功放前級(jí)柵壓的開(kāi)閉來(lái)保護(hù)功放在輸入功率過(guò)大、四合成后天饋系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)反映反射功率大小、風(fēng)機(jī)故障的狀態(tài)。

b.WCL303CDIV08E02電源取樣板其功能是對(duì)開(kāi)關(guān)電源過(guò)來(lái)的50V的直流電壓進(jìn)行濾波、穩(wěn)壓，并通過(guò)連接每個(gè)功率管的漏極電壓來(lái)形成模擬取樣并傳輸給功放數(shù)據(jù)控制板，通過(guò)轉(zhuǎn)換5V電壓為控制板和功放前級(jí)柵壓供電。

2.2.故障告警分析

保護(hù)電路有過(guò)壓、過(guò)熱、過(guò)激、過(guò)載等保護(hù)功能，其作用是及時(shí)保護(hù)功放本身，以免損壞功率管等貴重器件。

（1）過(guò)熱告警

過(guò)熱保護(hù)取樣信號(hào)來(lái)自安裝在300W功放模塊散熱器上的溫度傳感器板。正常工作時(shí)U3C的輸出為低電位，T2截止。當(dāng)散熱器上的溫度高于70℃時(shí)，U3A或U3B輸出電壓高于U3C的反相端電壓（設(shè)定參考電壓），U3C的輸出為高電平，T2飽和管壓降為0.5V，使被控管MRF9030柵極關(guān)斷，無(wú)推動(dòng)功率輸出，300W功放模塊被保護(hù)。同時(shí)面板上的紅色過(guò)熱指示燈D14散光。

（2）過(guò)激告警

過(guò)激勵(lì)保護(hù)電路由U2A和U2C組成。來(lái)自預(yù)功放輸入端的輸入RF信號(hào)檢波電壓通過(guò)P18調(diào)整送至運(yùn)放U2A放大。正常工作時(shí)，TP11電壓小于0.4V，U2C的輸出為低電位，T2截止；當(dāng)激勵(lì)器功放輸出超過(guò)正常值1dB時(shí)，U2C輸出為高電平，使T2處于飽和狀態(tài)，將前級(jí)MRF9030柵級(jí)關(guān)斷，無(wú)推動(dòng)功率輸出，300W功放被保護(hù)。當(dāng)過(guò)激勵(lì)信號(hào)瞬態(tài)消失，U2C輸出恢復(fù)為低電平，主控單元逐漸控制激勵(lì)器的輸出使整機(jī)輸出功率恢復(fù)正常。過(guò)激勵(lì)時(shí)，面板上的紅色過(guò)激勵(lì)指示燈D12同時(shí)散光。

（3）過(guò)載告警

過(guò)載保護(hù)電路由U1A和U1C組成。過(guò)載電壓來(lái)自功放內(nèi)部二合成器輸出端的反射功率檢波電路，通過(guò)P19調(diào)整送至運(yùn)放U1A。正常工作時(shí)TP12點(diǎn)電壓<0.4V，U1C的輸出為低電位，T2截止；當(dāng)反射信號(hào)異常時(shí)，反射波電壓增大，調(diào)試時(shí)將駐波比設(shè)置為S=1.5，反射波電壓超過(guò)此設(shè)定值時(shí)U1C輸出為高電位，使T2處于飽和狀態(tài)，將前級(jí)MRF9030柵級(jí)關(guān)斷，無(wú)推動(dòng)功率輸出，300W功放被保護(hù)。保護(hù)點(diǎn)可自行設(shè)定。TP9點(diǎn)的電壓即為可調(diào)整的設(shè)定電壓。過(guò)載時(shí)，面板上的紅色過(guò)載指示燈D13同時(shí)散光。

2.3.故障處理

（1）測(cè)試LT1086的第2、3腳電壓，正常電壓應(yīng)為5V、3.3V，以此來(lái)判斷是否因電壓不穩(wěn)造成高電位輸出導(dǎo)致過(guò)激勵(lì)、過(guò)載、過(guò)熱告警，本例中測(cè)試電壓均正常；

（2）更換CD4067數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，以此來(lái)判斷是否為數(shù)模轉(zhuǎn)換造成的高電位輸出引起的過(guò)激勵(lì)、過(guò)載、過(guò)熱告警，更換后故障依然存在；

（3）更換控制板PA17H01。此目的主要是驗(yàn)證是否核心芯片ARM的故障、軟件程序是否正確，也可以在現(xiàn)場(chǎng)使用JLINK下載器進(jìn)行程序下載來(lái)判斷，經(jīng)更換控制后功放正常工作一上午后，下午故障現(xiàn)象又出現(xiàn)；以此判斷不是控制板PA17H01本身的故障，因外來(lái)干擾造成控制板ARM高電位的輸出。

（4）能對(duì)控制板造成干擾只有WCL303CDIV08E02功放電流取樣板過(guò)來(lái)CAN總線。電流取樣板通過(guò)各個(gè)功率管的漏極電壓在MAX4080形成一個(gè)模擬輸出電壓并通過(guò)CAN線連接至CD4067。本次采用直接更換電流取樣板的方式進(jìn)行維修。正常情況可以給功放單獨(dú)加電測(cè)量每個(gè)MAX4080的輸出電壓來(lái)判斷哪個(gè)MAX4080損壞，然后更換損壞MAX4080即可。

2.4.電路軟件調(diào)試

在對(duì)功放數(shù)據(jù)控制、電流取樣板更換后，因控制板內(nèi)部輸出功率和反射功率指示需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)整機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行更改。

（1）功率

開(kāi)啟功放至額定功率。

a.通過(guò)電腦串口線連接功放數(shù)據(jù)調(diào)試口，再打開(kāi)超級(jí)終端（設(shè)置：115200，8，1無(wú)）

輸入：pfad和prad查詢正向和反向的當(dāng)前功率值。

關(guān)閉超級(jí)終端端口，打開(kāi)功率校準(zhǔn)軟件。

（2）校準(zhǔn)

分別選擇方向后進(jìn)行校準(zhǔn)。

a.在正向狀態(tài)下輸入功率計(jì)顯示功率值并輸入相應(yīng)的AD值，同時(shí)輸入功率顯示，希望最大值點(diǎn)DO下載。

b.在反向狀態(tài)下輸入反射功率值和AD值，并在輸入功率最大值處輸入希望反射保護(hù)值，點(diǎn)DO下載。

c.最后關(guān)機(jī)重啟發(fā)射機(jī)，觀察功率指示。

2.5.注意事項(xiàng)

（1）在檢查功放時(shí)首先要關(guān)閉激勵(lì)器射頻輸出，防止大功率輸出。

（2）更換控制板后上機(jī)檢查靜態(tài)時(shí)，一定要加蓋子防止震蕩的發(fā)生。

（3）調(diào)試軟件時(shí)要一次性從小到大調(diào)試，避免程序混亂。

3、總結(jié)

綜上所述，全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)的應(yīng)用過(guò)程中其功放部分出現(xiàn)故障相對(duì)較多，需要加強(qiáng)對(duì)其的維護(hù)管理工作。在技術(shù)人員在維護(hù)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)功放模塊過(guò)程中，除了需要熟悉元器件的型號(hào)、正常工作時(shí)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)參數(shù)指標(biāo)，掌握了解調(diào)試方法與注意事項(xiàng)，多加維護(hù)和保養(yǎng)外，在出現(xiàn)故障時(shí)還需要根據(jù)其故障現(xiàn)象，仔細(xì)分析故障原因，尋找有效的處理方法，以免給發(fā)射機(jī)造成更大的損壞。

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