細談DAM 10 kW中波發(fā)射機的RF功放模塊

劉金柱

摘? ?要：DAM 10 kW中波發(fā)射機使用了52塊“插入式”射頻放大器模塊。前置推動級用了1塊，射頻推動級用了3塊，功率放大級一共使用了48塊RF功放模塊（其中6塊用于“小臺階”功放，42塊用于大臺階功放），該文詳細分析了射頻放大器模塊的具體電路和常見故障的處理。

關(guān)鍵詞：全橋;RF激勵變壓器;控制電路

中圖分類號：TN83? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A

DAM 10 kW發(fā)射機中有48塊射頻放大模塊插入功率合成母板上（包括6塊小臺階模塊），前置推動級（1塊）和射頻推動級模塊（3塊）插入推動功率合成母板，任何一塊射頻放大器模塊都能用于前置推動級、射頻推動級或功率放大級。模塊可在不影響發(fā)射機運行的情況下互換。

1 電路原理

RF放大器模塊是一個丁類開關(guān)放大器。由4只N溝道場效應(yīng)管組成一個橋式電路。此電路可認為是一個四邊形，電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 半橋工作

RF功率放大器采用獨立的射頻輸入和工作電源設(shè)計，A和B兩個半橋彼此獨立，可以獨自工作。這種半橋工作方式的設(shè)計也被應(yīng)用于RF推動級，用于功率的自動調(diào)整。自動調(diào)整部分的獨立電源由推動電源穩(wěn)壓器提供。

1.2 全橋工作

除上述的功率調(diào)整模塊（1塊）外，所有（51塊）的射頻放大模塊都工作在全橋狀態(tài)。A部分輸出和B部分輸出分別連至功率合成變壓器初級繞組的兩端。這可等效成典型的推挽結(jié)構(gòu)?？蓪?只場效應(yīng)管看成4個開關(guān)。由于射頻激勵信號相位的關(guān)系，以致于只有2種開關(guān)結(jié)構(gòu)是可行的（除非一個場效應(yīng)管短路）。在工作于RF周期的正半周時，場效應(yīng)管V2和V3都被激勵到截止?fàn)顟B(tài)，V1和V4飽和。當(dāng)工作狀態(tài)處于RF周期的負半周時，場效應(yīng)管V4和V1截止，而V2和V3處于飽和狀態(tài)。場效應(yīng)管以這種推挽形式輸出方波信號，A/B兩組放大輸出的方波信號有180°的相位差，最終在合成變壓器初級繞組上輸出的RF電壓幅值為功放電壓的2倍。電容C8串聯(lián)在變壓器繞組中，這樣在一個場效應(yīng)管短路時，阻止直流到地的電流。

1.3 射頻放大模塊開關(guān)控制電路

當(dāng)發(fā)射機工作時，前置推動級和射頻推動級的射頻放大模塊總是開啟的。而在功率放大級中，模塊的開關(guān)改變功率和調(diào)制載波的輸出。來自調(diào)制編碼器的控制信號變化于“TTL高”和一個小負電壓之間，使射頻放大模塊截止和導(dǎo)通，該負電壓由直流穩(wěn)壓電源的B-電源提供。任意時刻的模塊開通數(shù)量決定了每個模塊的開關(guān)特性變化。因此B-電壓隨著調(diào)制信號的變化而變化，同時RF模塊的導(dǎo)通和截止時間被改善。模塊開啟時，RF驅(qū)動輸入的信號的通路由三極管V6、V5和二極管VD6和VD5提供。處于截止工作狀態(tài)時，三極管V7導(dǎo)通，RF激勵信號由二極管VD7和VD8鉗位至地電位。使功率場效應(yīng)管導(dǎo)通所需的正電壓為1 V左右。當(dāng)模塊截止時，電容C5和C6將模擬場效應(yīng)管V3和V4的柵極電容，以保持推動級的負載恒定。

1.4 電源電路

A部分和B部分的+230 V電源分別從兩路進入模塊，作為A/B部分的工作電源。42個大臺階功放模塊采用的工作電源是+230 V，+115 VDC用于4塊二進制臺階模塊和推動電源調(diào)整器的工作電源，前置推動級的工作電源為+60 V，緩沖放大器模塊和剩余2塊二進制臺階模塊的工作電源為+30 VC。所有的功放電壓都通過射頻扼流圈L1和L2以及保險管F1和F2接入。如果一個半橋的保險管開路，另一個半橋?qū)⒗^續(xù)工作。對于應(yīng)用全橋結(jié)構(gòu)的模塊，此時將繼續(xù)提供減小一半的射頻功率。V1和V2的漏極通過C1和C3、C2和C4被旁路到地。

1.5 故障指示電路

當(dāng)RF功放模塊的2個熔斷器發(fā)生開路時，功放模塊的2個指示燈H1和H2將點亮變紅。

1.6 RF IN電路

射頻激勵信號送給變壓器T1和T2，一個射頻激勵變壓器用于一個半橋，因此當(dāng)一個部分失效時，另一部分的激勵信號不受影響。為了使RF輸入電路的通頻帶寬增加，將一個RF網(wǎng)絡(luò)和合成變壓器并聯(lián)，這將使模塊可以適用整個中波頻帶。每一個射頻激勵變壓器有2組次級繞組，可提供2對相位差180°的射頻激勵信號，送至每一半橋的上下場效應(yīng)管。

1.7 RF OUT電路

在2個場效應(yīng)管連接處為每個半橋的輸出端。A部分和B部分之間有隔直流電容濾出直流分量。

2 故障排除

2.1 保險管熔斷故障指示燈亮

可能的問題是場效應(yīng)管短路，保險管開路，表明半橋中有場效應(yīng)管失效，但發(fā)射機仍能繼續(xù)工作。直到正常檢修，開路的保險管不會產(chǎn)生更大損害。

（1）保護場效應(yīng)管。場效應(yīng)管的RF輸入端柵極非常脆弱，使用時需要特別注意。當(dāng)靜電通過場效應(yīng)管放電時，高壓靜電將擊穿管子內(nèi)部的柵結(jié)，在焊接場效應(yīng)管時需佩戴靜電手環(huán)。平時場效應(yīng)管有抗靜電封裝，在不需要用或測試時最好讓它們保持這種封裝。

（2）更換場效應(yīng)管。為了防止損壞電路板，拆卸場效應(yīng)管時不要卸下散熱器。擰下管子與散熱器之間的緊固螺釘，保存好絕緣墊片。用40 W烙鐵接地線后焊下管子。

（3）將場效應(yīng)管平放在絕緣膠墊上測試的（導(dǎo)電光面沖下），歐姆表的正極連接中間管腿漏極，歐姆表的負極接管子左側(cè)管腿源極，然后用表筆輕輕觸碰一下右側(cè)管腿柵極，此時管子應(yīng)該導(dǎo)通，然后再觸碰一下漏極管子應(yīng)截止。管子導(dǎo)通時，歐姆表的讀數(shù)約90 kΩ;管子截止時，歐姆表的讀數(shù)為無窮大。當(dāng)修理射頻放大器的時候，發(fā)現(xiàn)有一只管子損壞時，需將同一半橋的另一只場效應(yīng)管也一同換掉。另一只場效應(yīng)管雖然測試正常，但內(nèi)部很可能已經(jīng)損壞，加電后將完全失效。一個半橋保險管熔斷不影響另一半橋。

（4）安裝新的場效應(yīng)管前需要檢查絕緣墊片是否完好，再將場效應(yīng)管緊固在散熱器上。緊固后使散熱器與場效應(yīng)管之間保持絕緣。焊接完成后替換開路的保險管。

2.2 RF功放模塊工作不正常，但無故障指示

采用替代法用一塊好的模塊更換懷疑損壞的故障模塊，開機觀察故障現(xiàn)象是否繼續(xù)存在，判斷是RF功放模塊本身故障還是與插在母板上的位置有關(guān)。

3 結(jié)語

RF功放模塊是DAM中波發(fā)射機的基本工作單元，也是故障率最高的部分。該文對其結(jié)構(gòu)和工作原理進行了深入地分析，同時介紹了故障現(xiàn)象和處理方法，希望可以為同行帶來幫助。

參考文獻

[1]張丕灶.全固態(tài)PDM中波發(fā)送系統(tǒng)原理與維護[M].北京：中國廣播電視出版社，1999.

[2]李曉盟.中波廣播發(fā)射機故障分析及維護措施[J].信息通信，2015（2）：290.