全固態(tài)PDM中波發(fā)射機(jī)功率調(diào)制故障起因及處理方法

（廣西廣播電視無線傳播樞紐臺(tái)）

1 引言

安全播出是我們的生命線，發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)搶修是我們主要的工作內(nèi)容，鑒于功率調(diào)制故障在所有故障中所占比率較高的實(shí)際情況，本文將從分析功率調(diào)制的工作原理說起，并結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)幾種常見類型的功率調(diào)制故障起因進(jìn)行詳細(xì)的分析，總結(jié)一些處理方法，在此與大家共同探討，不足之處盼同行給予斧正。

2 “調(diào)制”一詞的在全固態(tài)發(fā)射機(jī)里的概念

在全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)中，調(diào)制一般有兩種調(diào)制方式。以PDM機(jī)為例，一為脈沖寬度調(diào)制，其主要功能是將傳統(tǒng)的模擬音頻信號(hào)，轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，其脈沖寬度隨模擬音頻信號(hào)幅度的變化而作相應(yīng)改變，屬于低頻調(diào)制，俗稱脈寬調(diào)制；二為功率幅度調(diào)制，在全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)中，無論P(yáng)DM還是DAM類型，末級(jí)功率放大和幅度調(diào)制都是同時(shí)進(jìn)行，一步完成的，只是調(diào)制與被調(diào)制的信號(hào)不同而已。如PDM機(jī)型的功率幅度調(diào)制的主要功能就是將高頻載波信號(hào)進(jìn)一步進(jìn)行功率放大，同時(shí)進(jìn)行幅度調(diào)制，直接耦合一氣呵成，調(diào)制的輸出為受脈沖寬度調(diào)制音頻信號(hào)(還原后)控制的方波脈沖信號(hào)，該方波脈沖信號(hào)頻率固定(即載波頻率)、脈沖高度與模擬音頻輸入信號(hào)幅度變化規(guī)律對(duì)應(yīng)(即不是等高的)，屬于高頻調(diào)制，俗稱功率調(diào)制或幅度調(diào)制，全稱叫高頻功率幅度調(diào)制。在一般的文獻(xiàn)資料中，習(xí)慣都把這兩種概念的調(diào)制都簡稱為“調(diào)制”。這是要特別注意，需要嚴(yán)格區(qū)分的。本文在這里要講述的是屬于后一種情況，功率調(diào)制中常見故障及處理方法，以TS-10型（上海明珠公司生產(chǎn)）10KWPDM機(jī)型為例。

3 PDM中波發(fā)射機(jī)功率調(diào)制工作原理

參見附圖1、2、3功率調(diào)制器調(diào)寬脈沖解調(diào)單元、調(diào)制/高頻功率放大單元原理圖和功率調(diào)制簡化后等效信號(hào)流程原理圖。

首先見圖1,調(diào)制過的脈沖音頻信號(hào)，經(jīng)Ⅴ4反相，Ⅴ5、Ⅴ6→Ⅴ7放大疊加在主整電源上，并經(jīng)LC低通濾波單元(L1～L3,C22～C26)解調(diào)，還原為疊加在負(fù)偏壓（主整電源）上的模擬音頻信號(hào)，通常我們定義這個(gè)信號(hào)為“-DC"信號(hào)。而高頻載波信號(hào)加在調(diào)制功放單元的場(chǎng)效應(yīng)管柵極，以控制場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通與截止，-DC信號(hào)加至場(chǎng)效應(yīng)管的源極（如圖2和圖3），當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)，-DC信號(hào)經(jīng)源極過漏極輸出,見附圖3標(biāo)注的I正、I負(fù)電流走向所示。當(dāng)載頻正程時(shí)，-DC經(jīng)V1過T4初級(jí)到V3下地；而在載頻負(fù)程-DC經(jīng)Ⅴ2過T4初及到V4下地。如此輪番導(dǎo)通截止，在T4的次級(jí)我們就得到調(diào)制出來的高頻已調(diào)波信號(hào)(方波形式體現(xiàn)，需經(jīng)后級(jí)帶通網(wǎng)絡(luò)濾波后方為傳統(tǒng)形式的調(diào)幅已調(diào)波)。這里注意，在載頻正負(fù)程期間分別通T4初級(jí)的-DC產(chǎn)生的電流是反向的，因此在T4次級(jí)我們得到的將是雙倍于-DC幅度調(diào)幅波。

4 常見調(diào)制故障種類、起因及處理方法

我們這里說的調(diào)制故障主要是指功放管(場(chǎng)效應(yīng)管)燒毀引起的功放模塊損壞故障。下面我們進(jìn)行逐一介紹:

1、因雷雨天氣引發(fā)的調(diào)制故障。全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)抗雷效果較差，這是它的致命傷。由雷電造成調(diào)制功放模塊損壞是最常見的設(shè)備事故，這是因?yàn)槿虘B(tài)發(fā)射機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，末級(jí)功放為采開關(guān)(丁類)放大(如圖2)，輸出阻抗很小造成的。解決方法主要有，對(duì)輸出網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧準(zhǔn)確些，盡可能提高頻帶外的傳輸阻抗，同時(shí)加裝天線避雷裝置，饋線強(qiáng)雷泄放裝置，并按當(dāng)?shù)厍闆r適當(dāng)調(diào)整其放電間隙。

2、反射波過大引起的功放管燒毀故障。這里分為因外界高頻感應(yīng)反饋和發(fā)射機(jī)設(shè)備本身調(diào)諧不當(dāng)造成的反射兩種。對(duì)于前者，主要是指對(duì)于多套發(fā)送節(jié)目的臺(tái)站來自鄰頻信號(hào)的反串，尤其是有多頻共塔的臺(tái)站；后者主要是指本機(jī)調(diào)諧不當(dāng)，當(dāng)天氣環(huán)境突變時(shí)。如下雨和降溫等引發(fā)器件參數(shù)變化導(dǎo)致阻抗變異引起的。由于末級(jí)功放工作于丁類狀態(tài)，要求激勵(lì)信號(hào)(載頻)有徒峭的前后沿(方波)，如果反射回來的信號(hào)與本機(jī)激勵(lì)疊加，會(huì)破壞激勵(lì)的波形，造成功放管功耗過大而燒毀。解決的辦法就是要確保網(wǎng)絡(luò)諧調(diào)的準(zhǔn)確度，調(diào)試時(shí)確保在靜態(tài)環(huán)境中調(diào)整，無外界干擾，避開極端天氣環(huán)境。日常維護(hù)對(duì)設(shè)備要根據(jù)當(dāng)時(shí)情況經(jīng)常對(duì)網(wǎng)絡(luò)柜進(jìn)行跟蹤微調(diào)，保持輸出阻抗為純電阻。

3、本機(jī)寄生振蕩造成的調(diào)制功放故障。為了提高效率，功放的負(fù)載阻抗都選得很低，這時(shí)，元器件的引線，跨接線等等的寄生電感、元件雜散電容尤其是在高頻段(如1MHz以上)工作時(shí)，對(duì)回路的影響突顯重要。這類故障多發(fā)生在已經(jīng)過多次維修后的功放模塊，由于工作馬虎造成的。解決的辦法是在維修中，盡量減少各類引線，包括元件的管腳預(yù)留等，跨接線盡量采用扁平線以降低阻抗，必要時(shí)可以在功放管的外殼接入幾歐姆的防振電阻。需要特別提醒的是，VD12續(xù)流二極管的管腳引線一定要盡可能的短（如圖1），因?yàn)槿绻m(xù)流管的引線形成的漏感過大，在輸入截止瞬間，將產(chǎn)生過大的瞬態(tài)電壓將功放管燒壞。

4、元器件質(zhì)量差，參數(shù)的一致性不佳造成的調(diào)制異常故障。在大功率全固態(tài)發(fā)射機(jī)中，為了提高功放管的導(dǎo)通電流，往往都是多管并聯(lián)工作的，那么，要求電流到每個(gè)功放管時(shí)間就要求一致性很強(qiáng)。若由于元件的參數(shù)一致性差，而導(dǎo)致調(diào)制功放模塊內(nèi)的各相應(yīng)功放管導(dǎo)通或截止有先后不一致的時(shí)間差，同樣也會(huì)造成功放調(diào)制事故。比較多見的情況主要有二個(gè)方面，一是高速二極管VD12（續(xù)流管）性能變差（如圖1），在功放管截止時(shí)未能及時(shí)導(dǎo)通，剩余電流（因各通路間的不絕對(duì)平衡產(chǎn)生的殘流）無法通過續(xù)流管下地，形成瞬間高壓反饋而進(jìn)一步破壞整體回路間的平衡；二是在所有的功放管里其中某一個(gè)功放管的漏源極間導(dǎo)通電阻變大或柵源極間電阻變小也會(huì)打破整體回路工作的平衡性。解決辦法是必須選用同一型號(hào)，參數(shù)一致性強(qiáng)的高質(zhì)量元器件產(chǎn)品。

5、由于外電突然中斷造成的調(diào)制功放故障。正常運(yùn)行的發(fā)射機(jī)，因外電中斷，等再度恢復(fù)供電(含自發(fā)電)后，再開機(jī)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有功放模塊已損壞的情況發(fā)生。這也多是由于續(xù)流二極管性能不佳所造成，及時(shí)更換性能好的產(chǎn)品即可避免。

圖1 TS-10型10KW PDM中波發(fā)射機(jī)功率調(diào)制器調(diào)寬脈沖解調(diào)單元原理圖

圖2 功率調(diào)制器調(diào)制/高頻功率放大單元原理圖

圖3 功率調(diào)制簡化后等效信號(hào)流程原理

5 結(jié)束語

全固態(tài)發(fā)射機(jī)由于其有效率高、電聲指標(biāo)優(yōu)越等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前已基本取代在300KW以下功率的傳統(tǒng)屏調(diào)（末級(jí)丙類功率放大）發(fā)射機(jī)，是今后廣播發(fā)展的主要方向。由于全固態(tài)發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)思路和傳統(tǒng)的屏調(diào)技術(shù)完全不同，功率調(diào)制只是它其中的一個(gè)重要部分，還有如脈沖寬度調(diào)制技術(shù)、數(shù)字調(diào)幅技術(shù)、邏輯控制技術(shù)等等，也都是我們今后急需學(xué)習(xí)、研究、發(fā)展的方向。

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