10 kW中波廣播發(fā)射機(jī)數(shù)字循環(huán)調(diào)制編碼板原理及維修

田立鑫，張富強(qiáng)

(忻州中波轉(zhuǎn)播臺(tái)，山西 忻州 034000)

1 循環(huán)調(diào)制編碼的作用

我臺(tái)使用三部哈爾濱廣播器材有限公司生產(chǎn)的DAM10kW中波廣播發(fā)射機(jī)，設(shè)備內(nèi)部均使用循環(huán)調(diào)制編碼板。

循環(huán)調(diào)制編碼板就是把音頻信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)化為12比特的數(shù)字音頻信號(hào)變換為控制功率放大級(jí)中的RF放大模塊“開(kāi)/關(guān)”的控制信號(hào)，使發(fā)射機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的載波和調(diào)制電平。

沒(méi)有使用循環(huán)調(diào)制編碼電路的發(fā)射機(jī)，每次開(kāi)通“大臺(tái)階”功放都從“1”號(hào)功放開(kāi)始，運(yùn)行時(shí)，排在前面的功放就會(huì)不間斷運(yùn)行，排在后面的功放則處于休閑狀態(tài)，造成前面后面的功放壽命相差很大。為了保證壽命相同，檢修時(shí)每次都將前面的功放板和后面的功放板調(diào)換位置。

使用循環(huán)調(diào)制編碼電路可使射頻功放模塊輪流等幾率工作，使其降低熱負(fù)荷并均勻化，提高了功放模塊的壽命。

2 循環(huán)調(diào)制編碼電路的結(jié)構(gòu)

循環(huán)調(diào)制編碼電路采用的主要元件為可編程邏輯器件EPM240和MP1C6Q240,驅(qū)動(dòng)模塊D0026。循環(huán)調(diào)制編碼板將數(shù)據(jù)輸入鎖存器、二進(jìn)制數(shù)據(jù)控制器、大臺(tái)階調(diào)制編碼器、大臺(tái)階鎖存器和故障檢測(cè)電路等部分集成在兩片現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列(FPGA)中，同時(shí)又加入了移位循環(huán)器和故障自動(dòng)補(bǔ)碼器，循環(huán)調(diào)制編碼電路如圖1所示。

3 循環(huán)調(diào)制編碼原理

所有從A/D轉(zhuǎn)換來(lái)的12位數(shù)字音頻數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)集成電阻排R10、R11組成的分壓器送到數(shù)據(jù)輸入鎖存器的輸入端。

數(shù)字音頻信號(hào)由12位數(shù)字流組成，12位碼是B1-B12, B1是最高位數(shù)碼，B12位為最低位數(shù)碼。每位碼都是二進(jìn)制形式，12位音頻數(shù)據(jù)的低六位被送入二進(jìn)制數(shù)據(jù)控制器，二進(jìn)制數(shù)據(jù)控制器輸出端將信號(hào)直接送到二進(jìn)制倒相驅(qū)動(dòng)器推動(dòng)二進(jìn)制功放模塊；高六位被輸入到大臺(tái)階調(diào)制編碼器進(jìn)行編碼處理。例如輸入數(shù)字信號(hào)“010100001100”，后面的“001100”六位控制二進(jìn)制功放模塊開(kāi)關(guān)，1/2臺(tái)階和1/4臺(tái)階模塊是關(guān)，1/8臺(tái)階和1/16臺(tái)階模塊是開(kāi)，1/32臺(tái)階和1/64臺(tái)階模塊是關(guān)；前面的六位“010100”控制“大臺(tái)階”功放模塊，將前面的六位轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)，就是功放模塊的開(kāi)通數(shù)字，如將“010100”轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)為20，即有20個(gè)“大臺(tái)階”功放模塊模塊開(kāi)通[1]。

循環(huán)調(diào)制編碼板在FPGA芯片內(nèi)部用了六個(gè)256*8位只讀存儲(chǔ)器，每個(gè)只讀存儲(chǔ)器包含256個(gè)8位數(shù)地址可尋址存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器配置的8位數(shù)已由生產(chǎn)廠永久的編程好了。在每片只讀存儲(chǔ)器中，8個(gè)最高有效位B1-B8為編碼音頻信號(hào)地址，其確定256個(gè)存儲(chǔ)器的配定，每個(gè)配定的存儲(chǔ)器包含控制“大臺(tái)階”數(shù)目的數(shù)據(jù)，其必須正確代表8位音頻編碼信號(hào)。當(dāng)存儲(chǔ)器地址確定，則配定在存儲(chǔ)器中的8位數(shù)字量在集成電路的輸出呈現(xiàn)，這個(gè)數(shù)字信號(hào)每位代表一個(gè)“大臺(tái)階”功放模塊的打開(kāi)或關(guān)閉信號(hào)。12位音頻數(shù)據(jù)的高六位被輸入只讀存儲(chǔ)器，在10 kW機(jī)器中只取1-6位，第7位和第8位用于跟高功率等級(jí)的發(fā)射機(jī)(50 kW機(jī)用7位，200 kW機(jī)用8位)。

圖1 循環(huán)調(diào)制編碼板的電路框圖

這些控制信號(hào)集成在FPGA芯片內(nèi)部的42位移位寄存器中每幾十個(gè)時(shí)鐘移位一次。在循環(huán)調(diào)制編碼中沒(méi)有大臺(tái)階1和大臺(tái)階42的區(qū)別。1和42是首尾相連的，經(jīng)過(guò)42位移位寄存器的移位輸出產(chǎn)生大臺(tái)階模塊的循環(huán)效果[2]。

故障自動(dòng)“補(bǔ)碼”原理是當(dāng)個(gè)別少數(shù)射頻功放故障時(shí)，循環(huán)調(diào)制編碼板給了它封鎖控制信號(hào)，同時(shí)將控制信號(hào)“1”送給其他空閑功放單元，不會(huì)給調(diào)制包絡(luò)帶來(lái)失真和噪音，也不會(huì)影響機(jī)器的運(yùn)行，三大指標(biāo)不受影響，輸出功率維持不變。

當(dāng)功放故障時(shí)，循環(huán)調(diào)制編碼上自動(dòng)進(jìn)行“補(bǔ)碼”。即對(duì)故障功放的控制信號(hào)通過(guò)循環(huán)調(diào)制編碼板的故障退出控制加到空閑模塊上。補(bǔ)碼工作即使在機(jī)器運(yùn)行中也能自動(dòng)進(jìn)行，無(wú)須停機(jī)。

4 故障維修

我臺(tái)轉(zhuǎn)播山西新聞綜合廣播的DAM 10 kW中波廣播發(fā)射機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)顯示屏顯示的功率忽大忽小變化，功率大時(shí)為8 kW，功率小時(shí)幾乎為零。用收音機(jī)收聽(tīng)播出效果時(shí)，當(dāng)功率小的時(shí)候，收不到聲音信號(hào)，只有雜音。

首先檢查顯示器上的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)只有功率和整機(jī)電流忽大忽小變化，其它的低壓電源、網(wǎng)絡(luò)零位、推動(dòng)電流顯示均正常。打開(kāi)機(jī)門(mén)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)功放板上的發(fā)光二極管無(wú)紅燈顯示，表明功放模塊沒(méi)有燒毀，處于正常狀態(tài)。

由于本機(jī)使用循環(huán)調(diào)制編碼，仔細(xì)觀察調(diào)制編碼板發(fā)光二極管，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前面的發(fā)光二極管亮的時(shí)候即循環(huán)調(diào)制循環(huán)到前面的時(shí)候，功率較大，當(dāng)發(fā)光二極管后面亮?xí)r，即循環(huán)調(diào)制循環(huán)到后面時(shí)，功率很低。當(dāng)循環(huán)調(diào)制循環(huán)到前面的時(shí)候，將循環(huán)調(diào)制編碼板上的循環(huán)調(diào)制功能開(kāi)關(guān)置于“不循環(huán)”的位置，此時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)輸出功率和電流不再變化，且能穩(wěn)定在8 kW，按升功率鍵時(shí)，功率不再增加。

將循環(huán)調(diào)制功能開(kāi)關(guān)置于循環(huán)位置，在循環(huán)編碼調(diào)制狀態(tài)下檢查調(diào)制編碼板上的功放開(kāi)關(guān)信號(hào)電壓，隨著循環(huán)二極管的發(fā)亮，用萬(wàn)用表測(cè)量發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)功放都得到了開(kāi)通信號(hào)，說(shuō)明循環(huán)調(diào)制編碼板及數(shù)模轉(zhuǎn)化板等前級(jí)電路正常。

既然功放板輸入電壓正常，功率為什么變小呢？說(shuō)明有的功放沒(méi)有工作。檢查功放板的供電電壓，當(dāng)測(cè)量到第25個(gè)功放板沒(méi)有功放電壓，一直到第40個(gè)功放也沒(méi)有230 V功放電壓。關(guān)機(jī)后，打開(kāi)后面機(jī)柜，發(fā)現(xiàn)功放25-33、功放33-40供電的保險(xiǎn)燒毀，更換保險(xiǎn)后，故障排除。

5 故障維修后的分析

由于功放25-33、功放33-40供電的保險(xiǎn)燒毀,功放供電電壓缺失，當(dāng)使用循環(huán)調(diào)制板循環(huán)調(diào)制時(shí)，循環(huán)到達(dá)這些功放板時(shí)，大臺(tái)階功放數(shù)量缺少，就會(huì)造成功率低，失真大，效果差。