大同中波臺全固態(tài)中波發(fā)射機駐波比故障淺析

陳 亮

(大同中波轉(zhuǎn)播臺，山西 大同 037010)

全固態(tài)中波廣播發(fā)射機以其效率高、運行穩(wěn)定、維護成本低、工作狀態(tài)可靠等特點大大地節(jié)省了發(fā)射臺的日常運行成本,減少了對能源的消耗,提高了廣播發(fā)射的播出質(zhì)量,發(fā)射設(shè)備播出的停播率得到相應(yīng)的降低,機房工作人員的勞動強度相對得到了降低。 但也使的在對日常的值機維護中容易疏忽一些軟故障發(fā)生的處置。本文重點解析了大同中波臺運行的哈爾濱廣播設(shè)備廠生產(chǎn)的全固態(tài)數(shù)字調(diào)制10 kW中波廣播發(fā)射機日常運行中發(fā)生帶通VSWR和天線VSWR故障成因,原理和解決的方法,旨在能夠在日常工作中加強對帶通VSWR和天線VSWR故障的重視,提高設(shè)備運行穩(wěn)定度和可靠性。

中波廣播作為大眾傳播最早的傳輸手段,伴隨人類已經(jīng)有近100多年,其發(fā)射工作原理至20世紀(jì)80年代一直沒有大的改變,一直沿用四極電子管模擬調(diào)制。20世紀(jì)80年代以后,無線電元器件制造技術(shù)的發(fā)展發(fā)生變革后,即小型化和高集成化,特別是數(shù)字技術(shù)、計算機技術(shù)的出現(xiàn)促進了新材料、新元器件的發(fā)展,促使中波發(fā)射技術(shù)發(fā)生了徹底的變革,由模擬調(diào)制發(fā)展到了數(shù)字調(diào)制,發(fā)射設(shè)備也逐漸集成化、數(shù)字化、固態(tài)化[1]。從2000年以后大同中波臺中波發(fā)射機由過去的大型的電子管發(fā)射機向全固態(tài)發(fā)射機全面更新升級,截止到2005年所有轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)目的發(fā)射機全部實現(xiàn)了固態(tài)化。

1 天線零位和帶通濾波器故障的原理

大同中波臺使用的是哈爾濱廣播設(shè)備廠生產(chǎn)的10 kW全固態(tài)中波數(shù)字調(diào)幅廣播發(fā)射機, 該10 kW全固態(tài)中波數(shù)字調(diào)幅廣播發(fā)射機對于檢測帶通VSWR和天線VSWR故障的電路是在輸出監(jiān)測板上,輸出監(jiān)測板能在發(fā)射機帶通濾波器/輸出網(wǎng)絡(luò)、天線系統(tǒng)或連接到發(fā)射機輸出的負(fù)載發(fā)生拉弧、故障或阻抗變化時檢測出故障信號。其中發(fā)射機電壓駐波比故障的檢測和處理對發(fā)射機的保護起到至關(guān)重要的作用。如果電壓駐波比不正?，F(xiàn)象被檢測出來,功率放大器模塊馬上被關(guān)閉,同時“同步”電路被啟動。這可以在電壓駐波比過高關(guān)閉功放期間保護功率放大器模塊上的場效應(yīng)管。同時在監(jiān)測顯示系統(tǒng)終端上電壓駐波比故障指示燈閃爍,如果在大約20 ms內(nèi)連續(xù)發(fā)生電壓駐波比異常的情況,故障指示燈就會變?yōu)榧t色,發(fā)射機的輸出功率開始下降[2]。如果發(fā)生故障的發(fā)射機長時間運行在反射功率過高的狀態(tài)下,就會使場效應(yīng)管的功耗增加,形成倒送電壓與發(fā)射機激勵電壓的疊加[3],從而導(dǎo)致大批場效應(yīng)管損壞。這也是我們在日常值守維護工作中應(yīng)該密切關(guān)注的原因。

2 天線零位和帶通濾波器故障的成因及解決辦法

發(fā)射機日常運行中,經(jīng)常會發(fā)生因外界溫度變化、雷雨天氣、大風(fēng)天氣造成的發(fā)射天線局部環(huán)境的變化,發(fā)生發(fā)射機駐波比故障,從而引起發(fā)射機功率頻繁降低的現(xiàn)象。由于采用了浮動載波技術(shù),使得在值機過程中對于發(fā)射設(shè)備降功率現(xiàn)象不太敏感,出現(xiàn)次數(shù)多了會對值機人員產(chǎn)生麻痹思想,嚴(yán)重的影響了播出質(zhì)量。對于出現(xiàn)這種情況如無其他因設(shè)備元器件損壞而引起的駐波比故障、功率降低現(xiàn)象的發(fā)生,我們可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整輸出監(jiān)測板上的天線門限值,即提高門限寬度,使一般情況下發(fā)生元器件非損壞性駐波比故障時,故障取樣電壓在門限電壓額定范圍內(nèi)。因為差分比較器N1的反向輸入端是由天線電壓駐波比相位檢波器輸出的電壓駐波比故障信號電壓送到的,由R11和R15設(shè)定在一個基準(zhǔn)電壓值輸入到差分比較器N1的同相端,正常時差分比較器N1同相端的參考電壓高于送到差分比較器N1的反向端的電壓駐波比故障信號電壓,這時差分比較器N1-7的輸出為高[4]。發(fā)射機處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)電壓駐波比參考電壓低于故障信號電壓時,差分比較器N1的輸出端就立刻由原來的高電平改變?yōu)榈碗娖絒5]。同時調(diào)制編碼板收到該信號,發(fā)射機的所有功放模塊收到關(guān)閉信號,以此來保護發(fā)射機。對于電壓駐波比故障不連續(xù)發(fā)生的,每次只是瞬時關(guān)功放(“負(fù)載電壓駐波比故障”關(guān)閉14 ms,“輸出網(wǎng)絡(luò)電壓駐波比故障”關(guān)19 ms),并且切換射頻驅(qū)動信號和使?fàn)顟B(tài)面板上相應(yīng)的故障指示燈變紅0.5 s,外部接口上相應(yīng)的狀態(tài)輸出高電平0.5 s。當(dāng)駐波比故障出現(xiàn)連續(xù)時,超過比較值時,降功率命令將會發(fā)出,并進行鎖存顯示。如圖1。

因為由差分比較器N1,+5 V電源,電阻R11和電位器R15構(gòu)成了電壓駐波比故障判斷電路,其中+5 V電源連接在R11和R15串聯(lián)后的電路中,差分比較器N1正相端參考電壓的大小的調(diào)整可以通過改變電位器R15的大小來實現(xiàn)。具體辦法是:調(diào)節(jié)天線門限N1-3或N4-3的門限電壓。首先1) 測量天線門限電壓N1-2或N4-2腳電壓值;2) 測量天線門限電壓N1-3或N4-3腳電壓值;3) 調(diào)整N1-3或N4-3腳電壓值,使其有一個比原值大的門限寬度,但不能超出其最大電壓值。此辦法只有在機器相對穩(wěn)定狀態(tài)下,由外部環(huán)境影響較大的情況下所采取的措施。

圖1 駐波比分析電路

3 天線零位和帶通濾波器故障部位的分析方法及流程圖

通過長期對發(fā)射設(shè)備運行狀態(tài)和實時顯示數(shù)據(jù)的觀察和分析研究，總結(jié)概括如圖2。

圖2 駐波比故障判斷流程圖

當(dāng)發(fā)射機發(fā)生駐波故障時,可以通過觀測監(jiān)測終端顯示器上天線零位和濾波器零位上的顯示數(shù)據(jù),來分析判斷出故障大概出現(xiàn)的部位。在日常發(fā)射設(shè)備運行中監(jiān)測到監(jiān)測顯示屏上天線零位數(shù)值偏大而且濾波器零位的數(shù)值也偏大的情況下,那么就應(yīng)該考慮可能在天饋線、天調(diào)網(wǎng)絡(luò)有故障或連弧現(xiàn)象的出現(xiàn);同樣在日常發(fā)射設(shè)備運行中監(jiān)測到監(jiān)測顯示屏上顯示天線零位正常而濾波器零位數(shù)值偏大的情況下,那么故障一般出現(xiàn)在輸出網(wǎng)絡(luò)上,可能是網(wǎng)絡(luò)失諧,失調(diào)或打火現(xiàn)象引起的。由于10 kW中波發(fā)射機一般一天24 h運行且常年工作在高電壓、大電流環(huán)境下,加上網(wǎng)絡(luò)元件的內(nèi)在質(zhì)量以及外界因素造成的破壞,及易受外界溫度的變化而發(fā)生改變,從而在一定程度上會引起天饋線的阻抗參數(shù)的變化,引起系統(tǒng)的失諧失配。當(dāng)原有匹配條件被破壞時,就會在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生電壓駐波比(行波系數(shù)下降)[2]。發(fā)生了這種故障,應(yīng)對元器件進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與更換,以根據(jù)天線零位的改變的狀態(tài)為依據(jù),來確保天饋線系統(tǒng)時刻處于良好的匹配。此外,發(fā)射機的天線電壓駐波比會隨著天氣氣候的變化而發(fā)生變化,尤其在打雷、下雨、刮風(fēng)等天氣的出現(xiàn),適當(dāng)?shù)慕档推浒l(fā)射機的輸出功率,減少其因環(huán)境變化而引起的影響,在天氣狀況有所改善后,再恢復(fù)到正常狀態(tài)中。除去上述原因影響外,如有連接點黏連或接觸點接觸不好、滋火,電容量發(fā)生變化,絕緣材料絕緣度下降及網(wǎng)絡(luò)線圈短路、斷路等現(xiàn)象發(fā)生在發(fā)射機后級的輸出網(wǎng)絡(luò)線圈上,也可能會引起故障[6]。因此要注意平時的維護檢修工作,通過觀察發(fā)射設(shè)備元器件是否有過打火、松動等現(xiàn)象來減少產(chǎn)生故障的因素。

綜上所述,我們知道10 kW全固態(tài)數(shù)字調(diào)幅廣播發(fā)射機雖然具有高功率,高效率等顯著特點,但在長期運行的工作環(huán)境下,受到自然因素,維修、維護是否細(xì)致到位的人員因素等影響,仍然會出現(xiàn)各種各樣的故障。在這些故障中相對于一、二類故障的出現(xiàn),天線零位和帶通濾波器故障等三、四類故障的出現(xiàn)更容易引起那些在一線工作的值機員的疏忽大意。因此這就要求常年工作在廣播發(fā)射設(shè)備的機務(wù)工作者應(yīng)積極開展預(yù)防性維護和維修、日常性維修與重點維修。在日常工作中多觀察,多積累,把每次出現(xiàn)的故障記錄在冊,總結(jié)經(jīng)驗,以此來養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣,為我們的廣播事業(yè)更好的發(fā)展貢獻自己的力量。

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