哈里斯FAX10KW調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)新技術(shù)及維護(hù)

黃海林

（廣西廣播電視技術(shù)中心南寧分中心）

一、引言

2014年，中央臺在南寧微波臺安裝兩臺美國哈里斯FAX10KW調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)，播出中二、中三調(diào)頻廣播節(jié)目，覆蓋南寧市及周邊郊區(qū)，取得了良好的收聽效果。在此本文結(jié)合這款10KW調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)幾年來的運行情況，簡要介紹其特點和正常運行的基本維護(hù)。

二、FAX10KW調(diào)頻發(fā)射機(jī)的新技術(shù)特點

哈里斯FAX10KW調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)除采用新的數(shù)字激勵器和開關(guān)電源以及功率放大技術(shù)之外，與眾不同的地方是它有3種運行模式：正常工作模式下發(fā)射機(jī)系統(tǒng)可以實現(xiàn)所有功能，微處理器可以控制硬件設(shè)備，一些重要的設(shè)備參數(shù)可以存儲在非易失性的IC芯片中；硬件控制模式下可以確保當(dāng)微處理器發(fā)生故障時，將處理器與硬件系統(tǒng)進(jìn)行隔離，以維持發(fā)射機(jī)的正常運行；生命支持模式下可以甩開前面板操控，保障發(fā)射機(jī)正常工作。通過這3種模式的切換，發(fā)射機(jī)可以在出現(xiàn)較大故障時，最大程度的確保安全播出。該發(fā)射機(jī)主要由激勵器、射頻放大系統(tǒng)、電源單元、系統(tǒng)控制器、冷卻單元等組成，各單元特點如下：

（一）激勵器

FAX10KW發(fā)射機(jī)采用FlexStar激勵器，該激勵器可工作在3種模式下：FM調(diào)頻模式；HD全數(shù)字模式；FM+HD混合模式。通過對模式的調(diào)整，可滿足各發(fā)射臺對信號格式的要求。

激勵器可同時輸入（AES）數(shù)字音頻信號和（L、R）模擬的音頻信號。當(dāng)輸入模擬信號源時先做模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，隨后處理方式與輸入數(shù)字信號完全相同?？蛇x擇不同的調(diào)制器及載頻，在FM模式下輸出8W射頻信號（RF）。

激勵器在面板上可顯示、設(shè)置、控制所有的具體數(shù)據(jù)和工作狀況，自帶RS485通信接口，可遠(yuǎn)程遙控。

（二）射頻放大系統(tǒng)

FAX10KW發(fā)射機(jī)采用兩級射頻放大，前級驅(qū)動使用1個中功放模塊（IPA），未級放大使用7個功放模塊（PA）。功放模塊包含一對新型功放管LDMOS-FET，相比于傳統(tǒng)MOS-FET，LDMOS器件更適合于需要寬頻率范圍、高線性度和對使用壽命要求高的應(yīng)用。每個功放模塊均為獨立插件，支持熱插拔，且IPA和PA的硬件部分完全相同，8組功放模塊可相互替換，為播出時的應(yīng)急處理提供方便。PA的一對功放管兩邊都工作，通過外部一對射頻接口完成驅(qū)動和合成，而IPA的一對功放管正常工作狀態(tài)時只有一邊在工作，遇到故障可以自動切換到另一邊。撥動模塊控制板上的開關(guān)可以改變功放管柵壓、設(shè)置功放運行模式，以實現(xiàn)FM工作于C類，數(shù)字信號工作于AB類。

激勵器輸出射頻信號送入IPA，IPA輸出送入2路功率分配器，2路功率分配器的輸出送入2個7路功率分頻器。這樣將IPA的輸出分成14路相等信號送入共7個PA上的14個功放管（FET）。從14個FET輸出的射頻信號再送至14路功率合成器。合并為1路射頻信號后經(jīng)低通濾波器、定向偶合器、饋線等通過天線發(fā)射出去。定向偶合器端口還將射頻采樣信號送至自動功率控制（APC）及駐波比（VSWR）監(jiān)控，保障發(fā)射機(jī)安全播出。

功放模塊采用DC+42V至+52V范圍內(nèi)供電，其電壓會隨工作模式而變化，便于PA最大效率及工作頻率的頻譜最佳化。當(dāng)工作FM模式時，PA輸出大約1600W的FM信號至50歐負(fù)載，PA效率高達(dá)75%。

（三）電源單元

FAX10KW發(fā)射機(jī)采用7個2725W高效熱插拔開關(guān)電源模塊（PS）集體供電，每個電源模塊電源直流輸出從+42V到+52V，通過外部接口依次連到功放模塊。如果電源模塊發(fā)生故障，對應(yīng)的功放模塊將被關(guān)閉，但發(fā)射機(jī)仍可降低功率播出。與此同時，中功放模塊和冷卻風(fēng)機(jī)的直流電源由7組電源模塊并聯(lián)供給，這樣的措施可以保證當(dāng)1個或多個電源模塊發(fā)生故障或被移除時，中功放和風(fēng)機(jī)依舊有電不影響正常工作，進(jìn)一步確保安全播出。

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（四）系統(tǒng)控制器

FAX10KW發(fā)射機(jī)采用以微處理器、前面板控制器及系統(tǒng)連接板為主的分布式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)來控制。微處理器實現(xiàn)關(guān)鍵控制功能，前面板控制器為用戶提供LCD界面、帶燈亮的控制按鍵、帶導(dǎo)航的菜單按鍵及LED狀態(tài)指示燈等可視化操控，聯(lián)接激勵器、主機(jī)等各單元的系統(tǒng)連接板維持自動功率控制（APC）。它們既能對主機(jī)輸出功率、反射功率、供電狀態(tài)、風(fēng)機(jī)狀態(tài)等實時監(jiān)控，又能對輸出過荷、駐波比過大、冷卻異常等故障實時告警和保護(hù)。前面板控制按鍵，指示開、關(guān)機(jī)及選項等簡單的控制功能。LED狀態(tài)燈呈現(xiàn)3種不同的顏色，當(dāng)為綠色時表示設(shè)備正常，琥珀色時表示設(shè)備正在工作，但是存在一些問題，紅色表示設(shè)備存在嚴(yán)重故障需要立即處理。菜單按鍵可以快速查看并設(shè)置菜單，也可以通過網(wǎng)口（RJ45）連接PC進(jìn)行監(jiān)控。發(fā)射機(jī)具有生命支持系統(tǒng)，在前面板出現(xiàn)故障不能工作時，依靠系統(tǒng)連接板支撐，發(fā)射機(jī)的生命支持系統(tǒng)可以繼續(xù)工作，使發(fā)射機(jī)不停播，并支持前面板熱插拔更換。

（五）冷卻單元

FAX10KW發(fā)射機(jī)采用由多個內(nèi)部風(fēng)機(jī)組成的冷卻系統(tǒng)，保證發(fā)射機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的熱氣體有效地排出去。風(fēng)扇為變速風(fēng)扇，在正常運行條件下低速運轉(zhuǎn)。當(dāng)某個功放模塊發(fā)生故障時，系統(tǒng)控制器將風(fēng)扇提至高速運行。

三、日常維護(hù)

FAX10KW發(fā)射機(jī)投入使用以來，工作穩(wěn)定。對發(fā)射機(jī)的定期維護(hù)，可延長發(fā)射機(jī)的使用壽命，提高發(fā)射機(jī)的運行效果。例行維護(hù)工作包括定期清潔、功率的監(jiān)測、駐波比的監(jiān)測、讀取電壓、電流值，以此來預(yù)判發(fā)射機(jī)可能的故障，最大限度地保障設(shè)備的可靠性和使用壽命。因此制訂并嚴(yán)格執(zhí)行維護(hù)檢修計劃至關(guān)重要，下表為維護(hù)周期表。

維護(hù)周期 任務(wù)每小時/每天 記錄發(fā)射機(jī)運行狀態(tài)讀數(shù)周檢 回顧一周以來記錄的數(shù)據(jù)月檢 1、檢查更換空氣過濾網(wǎng)罩2、檢查，清潔功放模塊的散熱片年檢 1、檢查及清潔整機(jī)各單元模塊2、進(jìn)行功率校準(zhǔn)3、測試主備激勵器以及中功放A/B單元的切換功能4、驗證外部聯(lián)鎖（溫度傳感器，接線板開關(guān)，同軸開關(guān)聯(lián)鎖等）

四、故障診斷

FAX10KW調(diào)頻發(fā)射機(jī)多數(shù)故障都可以從面板指示燈以及系統(tǒng)接口板上的LED燈或者液晶顯面板對故障進(jìn)行診斷，以下為通過發(fā)射機(jī)前面板LED燈對故障進(jìn)行診斷的方法。

（1）EXCITER(激勵器)

LED綠色：發(fā)射機(jī)中處于運行狀態(tài)的激勵器工作正常,沒有報警以及故障。

LED黃色： 激勵器切換繼電器動作。檢查兩個激勵器的的故障。

LED紅色：正在工作的激勵器出現(xiàn)故障。

（2）DRIVE CHAIN(驅(qū)動鏈路)

LED綠色：在功放柜中的所有中功放單元均工作正常沒有故障。

LED黃色：中功放單元的A路或者B路電路故障導(dǎo)致中功放的切換繼電器動作。檢查中功放單元的故障指示燈，以及故障報警日志等信息。

LED紅色：中功放模塊故障。檢查每個功放柜中的中功放模塊的指示燈，如果中功放單元指示燈的A路和B路均為綠色則繼續(xù)檢查每個功放柜的射頻開關(guān)板。

（3）POWER SUPPLY(供電)

LED 綠色：所有在功放柜中的供電模塊均工作正常沒有故障。

LED紅色：一個或者多個供電模塊故障或者沒有插入發(fā)射機(jī)。檢查交流電源輸入值是否低于交流190V，或者（在三相供電系統(tǒng)中）檢查是否有缺相的現(xiàn)象發(fā)生。檢查故障日志以及故障的供電模塊以獲得更多信息。

（4）OUTPUT(輸出)

LED綠色：發(fā)射機(jī)處于開機(jī)狀態(tài)，且發(fā)射機(jī)輸出功率在額定功率的±10%擺動范圍內(nèi)。

LED黃色：發(fā)射機(jī)的輸出功率超過額定功率的10%，或者超過了系統(tǒng)設(shè)定的功率上限的值，確定沒有其他的報警以及故障發(fā)生，將發(fā)射功率下降到正常的額定功率即可。如果有其他報警，以及故障日志，請檢查其他的指示燈。

五、結(jié)束語

FAX10KW調(diào)頻發(fā)射機(jī)不僅技術(shù)指標(biāo)優(yōu)秀，而且設(shè)備擴(kuò)展性強(qiáng)，只需通過調(diào)整激勵器工作模式和簡單的軟件設(shè)置就可方便地升級為數(shù)字廣播，很好地滿足了廣播技術(shù)未來發(fā)展趨勢的需要。