3DX50發(fā)射機待機問題與工作穩(wěn)定性的提高

廣東省廣播電視技術(shù)中心522臺 林良慶

1.案例介紹

我臺于2006年引入了三臺3DX50發(fā)射機，設(shè)備持續(xù)處于一個良好的運行條件下，但是在進行調(diào)試和使用時發(fā)現(xiàn)了一些問題。對發(fā)射機的正常運轉(zhuǎn)造成了影響，為了保證3DX50發(fā)射機可以穩(wěn)定運行，需要對問題的基本情況以及問題出現(xiàn)的原因進行分析，并提出相應(yīng)的應(yīng)對措施，提高了3DX50發(fā)射機運行的穩(wěn)定性。

2.發(fā)射機簡要介紹

2.1 基本原理

3DX50發(fā)射機是一種數(shù)字化和大規(guī)模集成電路結(jié)合后的產(chǎn)物，通過對DX系列機數(shù)字調(diào)幅技術(shù)進行利用，對其基本特征進行了延續(xù)，并在此基礎(chǔ)上利用了數(shù)字直接驅(qū)動技術(shù)作為驅(qū)動部分，將DX機中射頻驅(qū)動級去除掉，提高了整機的穩(wěn)定性和效率。音頻信號輸入后會利用模數(shù)將其轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流又被叫做音頻字流。通過激勵器中的FPGA對表示載波功率的載波字和音頻字進行迭加后會生成音頻信號，然后利用D3板連接調(diào)制編碼板和激勵器。在各個射頻周期內(nèi)，通過激勵器發(fā)送出來的串行控制信號會經(jīng)過D3板發(fā)送至調(diào)制編碼板，調(diào)制編碼板根據(jù)接收到的信號決定功放的開通數(shù)量，并將功放需要的低電壓方波射頻驅(qū)動信號發(fā)送出。D3板發(fā)送出的驅(qū)動信號和調(diào)制控制信號會有調(diào)制編碼器進行接收。串行調(diào)制控制信號為16bit字段的信號，其中一個6位字段用來對二進制功放模塊進行控制，一個5位字段用來說明大臺階功放模塊需要開通的數(shù)量，數(shù)值范圍為1～16個。

調(diào)制編碼器則是利用調(diào)制控制信號進行編碼，對于大臺階功放來說，編碼主要是根據(jù)優(yōu)先表來實現(xiàn)的。當系統(tǒng)中調(diào)制編碼器位置發(fā)生變化時，優(yōu)先級也會隨之產(chǎn)生變化。一般來說，一個50kw機的功放柜只有一個，在一個功放柜中設(shè)置了四個調(diào)制編碼器，每個調(diào)制編碼器最多可以控制16個大臺階功放。而編碼器的優(yōu)先級則是由位置來進行確定的。當出現(xiàn)功放模塊損壞的情況時，會自動從調(diào)制編碼器可用模塊中去除該模塊，然后利用CAN總線將模塊損壞的信息發(fā)送給激勵器。激勵器會在下個周期對模塊進行重新分配，這樣一來就避免了原DX機中低端模塊損壞后使調(diào)幅波形受損的情況，避免出現(xiàn)類似失真的情況，而且不會對輸出功率、音質(zhì)和調(diào)制度造成影響。

2.2 3DX機的運行特征

（1）人機界面的功能比較完備。在人機交互界面，3DX50發(fā)射機機提供了一組邏輯開關(guān)、一個VGA顯示屏、以及模擬指針儀表， 通過計算機對VGA顯示屏進行控制，可以將發(fā)射機任何時刻的工作情況以及出現(xiàn)故障時 的故障位置顯示出來，而且可以利用顯示屏對發(fā)射機的一些參數(shù)設(shè)置進行調(diào)整，具有非常完善的功能。

（2）冗余設(shè)計。3DX50發(fā)射機對DX機的優(yōu)點進行了繼承，系統(tǒng)部件采用冗余設(shè)計的設(shè)計原則進行設(shè)計，特別是功放模塊的設(shè)計。通常情況下，50kw的3DX發(fā)射機發(fā)射的載波功率電平只需要24塊功放模塊就可以達到要求，而3DX50發(fā)射機則安裝了62個大臺階功放，有良好的冗余度，并且可以實現(xiàn)熱拔插，一共布置了兩個發(fā)射機激勵器，兩個激勵器之間可以進行相互切換，同時還配備了雙二進制模塊電源、雙二進制模塊、雙低壓電源，并且這些冗余設(shè)計可以實現(xiàn)自動切換。

（3）智能化和集成度較高。在3DX發(fā)射機上應(yīng)用了CAN總線、FPGA器件、CPLD、微機單元等，使整機的智能程度和集成化程度得到了顯著的提升，可以提高整機的安全性、穩(wěn)定性和運行效率。

（4）具有可升級型。3DX發(fā)射機可以支持現(xiàn)有的各類數(shù)字調(diào)幅廣播標準。

（5）其他的3DX機激勵器可以進行音頻模擬，同時也可以接受EBU/AES信號，可以進行同步廣播。

3.該電臺3DX50發(fā)射機故障情況

3.1 輸出監(jiān)測板故障

3.1.1 故障情況

在開啟3DX50發(fā)射機后，顯示屏上顯示的輸出功率只達到了4～5kw，在正常工作情況下，功率的輸出值為50kw，并沒有在顯示屏上顯示出故障，監(jiān)控測板上顯示的指示燈從正常情況下的綠色變成橙色。進一步測量穩(wěn)壓集成模塊運行過程中的電壓值發(fā)現(xiàn)，模塊的電壓值大小為2.5～4.4V，遠低于18V的正常電壓值。而顯示屏上顯示出來的電壓值和電流值均為正常值，只有顯示的功率大小不正確，因此需要分析異常顯示故障的原因。

3.1.2 故障出現(xiàn)的原因分析

結(jié)合3DX 50發(fā)射機的運行原理不難發(fā)現(xiàn)，輸出監(jiān)測板+18V電源主要是通過LM 317穩(wěn)壓管將+32V穩(wěn)壓而成，然后再穩(wěn)壓成+5V電源供給各部分電路使用。假如+18V電源無法正常工作，那么就會影響各類取樣信號。在實際運行過程中，利用TP13出的電壓可以換算出發(fā)射機顯示的入射功率值。在實際運行過程中，如果+18V電源的電壓值正常，可以就可以進行正常開機，這時TP13位置電壓大小分別為1.68V、2.55V、3.68V,此時在VGA顯示屏上顯示出來的正向功率讀數(shù)值分別為12.5kW、25kW、50kW。

在穩(wěn)壓管輸出電壓值下降后，按照低、中、高功率開啟設(shè)備后，取樣點為的電壓值大小分別為1.14、1.27、1.3V，而在顯示屏幕上顯示出來的功率值分別為4KW、5.5kW和6kW。3DX50發(fā)射機處于正常運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，說明功率值處于規(guī)定要求的取值內(nèi)，只是顯示屏幕上顯示出來的功率值存在誤差。

當發(fā)現(xiàn)故障后，立即檢查了穩(wěn)壓管的溫度值，通過檢測發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓管溫度值大于80℃，將發(fā)射機電壓斷開并在穩(wěn)壓管溫度逐步降低到40℃后重新進行送電，輸出電壓值達到了正常值，將設(shè)備重新啟動以后，各項數(shù)值均沒有出現(xiàn)異常。因此該故障主要是因為LM 317表面的散熱效果比較差，導(dǎo)致表面溫度過高造成的。

圖1 電源分配管故障

通過進一步分析發(fā)現(xiàn)，輸出檢測板的散熱設(shè)備在3DX50發(fā)射機待機的過程中，風機停止運轉(zhuǎn)，此時不會有氣流吹向監(jiān)測板，無法保證監(jiān)測板上的元器件順利散熱，穩(wěn)壓器持續(xù)散出的的熱量無法立即散去，從而使穩(wěn)壓器持續(xù)處在高溫的運行狀態(tài)下，影響了電壓的正常輸出。究其原因，出現(xiàn)這一問題主要是在進行3DX50發(fā)射機設(shè)計過程中，未能充分考慮待機情況下穩(wěn)壓管散熱的問題，進而引發(fā)了上述問題。

3.2 電源分配板故障

3.2.1 電壓分配管故障的實際情況

在檢修3DX50發(fā)射機的過程中，發(fā)現(xiàn)了電源分配板運行過程中存在熔斷保險絲的情況。雖然更換保險絲后可以正常進行運轉(zhuǎn)，但是運行一段時間后又再次出現(xiàn)了保險絲被熔斷的問題，如圖1所示。

3.2.2 故障出現(xiàn)的原因

在3DX50發(fā)射機運行過程中，控制電壓值大小為32V，發(fā)射機在運行過程中 ，對于一些功放比較低的電源會分配一定的電壓，使電壓穩(wěn)定在±12V，然后通過電源分配板連接母板調(diào)制編碼器和功率放大器上進行使用。然后通過電源分配板和調(diào)制編碼器、功率放大器進行連接。因為實際運行過程中電壓值相對來說較大，隨之也會產(chǎn)生比較大的電流值。通過進行檢查證明，在運行過程中保險絲出現(xiàn)熔斷是由于運行過程中電流值比較大，再加上電阻值比較大，導(dǎo)致表面溫度值過高。而電阻值過大則是因為保險絲和卡子出現(xiàn)了接觸不良的情況，產(chǎn)生了觸電電阻，此時會持續(xù)的對保險絲座進行加熱，如果散熱不利會因溫度持續(xù)過高導(dǎo)致保險絲的卡夾喪失彈性，進而進一步使接觸電阻值變大，不僅會燒斷保險絲，而且還會使用電路板 被燒壞。由于功放柜中的風扇是電壓分配板主要的散熱設(shè)備，考慮到在3DX50發(fā)射機處于待機的狀態(tài)下，功放柜中的風扇是停止運行的，因此無法將熱量散去，隨著熱量持續(xù)升高，使保險絲融斷，進而誘發(fā)功放柜電纜聯(lián)鎖故障。

4.3DX50發(fā)射機穩(wěn)定性提升措施

4.1 輸出檢測板故障的解決措施

通過上述分析可知，輸出檢測板故障主要是由于散熱問題造成的。因此，考慮使用風扇進行強制性散熱，與此同時還在元件上安裝散熱片，考慮到輸出檢測板的布局比較緊湊，而且使用了比較多的貼片式集成元器件，假設(shè)在安裝散熱設(shè)備時，直接在輸出檢測板上安裝散熱裝置，一般無法取得較好的散熱效果。因此，通過對器件原構(gòu)件進行研究后使用一只軸流風扇安裝到構(gòu)件上進行散熱，采用這種方式進行處理后，沒有再次出現(xiàn)該故障。

4.2 解決電源分配板故障的方法

為了解決電源分配板故障，首先需要將外接保險絲盒安裝到了電路板幫，盒子中內(nèi)置了30A的保險絲，在原線路板保險絲座的兩端引出一個直徑為6mm2的電纜，然后將其和新安裝好的外接保險絲盒的兩端連接后，并在其上部安裝一個風扇，通過此風扇達到散熱的目的。

在實際進行小風扇的安裝時，要控制發(fā)射機主風扇的位置和小風扇的位置保持垂直，當主風扇運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的氣流會對小風扇的正常運轉(zhuǎn)造成影響。甚至還會造成風扇電機被燒毀。因此，在小風扇的外部增設(shè)了一組接點，并增加了一部繼電器來使用小風扇的工作電壓保持在220V。此節(jié)點會在在發(fā)射機待機時常閉，在發(fā)射機正常運轉(zhuǎn)時常開。通過采用上述方法進行處理后，發(fā)射機沒有出現(xiàn)模塊被損壞的情況，發(fā)射機處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)下，使新型數(shù)字廣播發(fā)射機的優(yōu)勢充分得以發(fā)揮。通過對上述故障進行處理后可以發(fā)現(xiàn)，由于3DX50發(fā)射機智能化程度較高，出現(xiàn)故障后故障位置和故障原因也可以得到明確的指示，因此在處理故障時相對來說比較簡單。但是并不是每一類故障都會有相應(yīng)的信號進行指示，為了可以更進一步的處理故障，工作人員要進一步對3DX50發(fā)射機的運行原理進行了解，并充分考慮待機情況下一部分元器件的散熱情況，保證3DX50發(fā)射機可以處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)下。

5.結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合實際案例對3DX50發(fā)射機待機和調(diào)試過程中的一些問題進行了分析，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對措施，提高了3DX50發(fā)射機運行的穩(wěn)定性和安全性。通過實踐證明，在實際應(yīng)用過程中，盡可能充分使用計算機輔助設(shè)計程序可以提升工作效率，由于3DX50發(fā)射機的裝機和調(diào)試屬于一項系統(tǒng)化的工程，工作量大，要求工程技術(shù)人員要細致、認真，提升自身分析問題和解決問題的能力，只有這樣才可以保證3DX50發(fā)射機可以安全、優(yōu)質(zhì)的進行播報。

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