大功率全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)末級功放維修技巧

梁昆鵬 焦德強(qiáng)

摘 要：本文以澠池骨干高山發(fā)射臺全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)功放模塊的維修為實(shí)例，分析了全固態(tài)10kW發(fā)射機(jī)功放模塊的工作原理、維修思路和解決方案，以期為相關(guān)學(xué)者的研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：全固態(tài);發(fā)射機(jī);功率放大;場效應(yīng)管

中圖分類號：TN948.53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）28-0056-03

Maintenance Skills of Last Stage Power Amplifier

for High Power Solid State TV Transmitter

LIANG Kunpeng JIAO Deqiang

（Henan Wireless Transmission Management Center，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： This paper analyzed the working principle， maintenance and solution of all solid state 10kW transmitter power amplifier module， taking the maintenance of all solid state TV transmitter module for Mianchi backbone Alpine launch platform as an example， in order to provide reference for related scholars..

Keywords： all solid state;transmitter;power amplifying;field effect transistor

近年來，全固態(tài)發(fā)射機(jī)以能耗低、效率高、指標(biāo)好、壽命長、維護(hù)量少等優(yōu)點(diǎn)逐步成為電視發(fā)射的主流設(shè)備。河南省無線發(fā)射傳輸管理中心各直屬臺站擔(dān)負(fù)著河南衛(wèi)視、都市頻道、電視劇頻道和法制頻道等多個頻道的無線發(fā)射任務(wù)，直屬三個臺站運(yùn)行的發(fā)射機(jī)類型多采購10kW的固態(tài)發(fā)射機(jī)?，F(xiàn)以澠池臺站的10kW全固態(tài)發(fā)射機(jī)維修為實(shí)例對該機(jī)型的結(jié)構(gòu)、工作原理和故障排除加以分析。

1 整機(jī)概述

澠池發(fā)射臺使用的是由浙江宏遠(yuǎn)電子有限公司生產(chǎn)的CSD系列全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)。該型號發(fā)射機(jī)主要由激勵器、主備激勵器轉(zhuǎn)換裝置、功率放大組件、硬饋功率合成裝置、冷卻裝置、檢測控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控和保護(hù)電路及電源等部分組成[1]。由微波、光纖、衛(wèi)星等其他信號源送來的模擬信號，分別送到激勵器的圖像調(diào)制器和伴音調(diào)制器，對各自的中頻進(jìn)行調(diào)制，得到的圖像中頻信號被送入校正電路單元進(jìn)行預(yù)校正，再將校正后的圖像中頻信號和伴音中頻信號混合后送至上變頻器，將其變頻到發(fā)射機(jī)預(yù)定的工作頻道，再經(jīng)濾波放大以后從上變頻器中輸出。射頻RF信號經(jīng)信號分配單元輸入功放組件分路放大后輸出，經(jīng)硬饋合成器進(jìn)一步合成，合成后的射頻信號再經(jīng)過輸出濾波濾除放大器中產(chǎn)生的二次諧波及其他無用頻率分量，以保證帶外無用發(fā)射達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。該合成的射頻功率經(jīng)由上述輸出濾波器送到天線或假負(fù)載。澠池骨干臺作為河南省西部高山臺雷擊頻繁、供電不穩(wěn)，再加之全固態(tài)器件比較脆弱，耐壓能力差，容易被擊穿，所以也出現(xiàn)了一些故障，而故障點(diǎn)出現(xiàn)在1kW功率放大部分，因此，了解其結(jié)構(gòu)和原理對實(shí)際工作具有重要的指導(dǎo)作用。

2 功率放大器

CSD系列全固態(tài)發(fā)射機(jī)功放系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)1kW/UHF、VHF-60dB組件，沒有公共的前級功放部分，不存在因公共前級功放故障而導(dǎo)致停播。標(biāo)準(zhǔn)1kW/UHF、VHF-60dB組件自帶前級放大，個別組件故障不會導(dǎo)致整體停播，只是發(fā)射功率相對減少而已，下面以分米波1kW/UHF-60dB為例進(jìn)行討論分析。

2.1 1kW/UHF-60dB功放組件及原理

標(biāo)準(zhǔn)1kW/UHF-60dB功放組件如圖1所示。

CSD系列UHF基本功放單元是由兩只BLF861A對管組成的射頻功率放大器即所謂的功放模塊，BLF861A對管可用于400～860MHZ射頻范圍的功率放大，還具有輸出功率大、效率高的特點(diǎn)，具體工作原理如下。

如圖1所示，射頻輸入信號RF經(jīng)過3dB雙芯帶狀線耦合器后，首先進(jìn)入第一級的BGD714集成放大器，BGD714的工作電流為0.4A，直流工作電壓為24V，增益20dB;然后進(jìn)入第二級功放BLF861A管，此管的靜態(tài)電流為0.7～1A，工作在AB類，增益為11～13dB;再有第三級1只BLF861A管放大，此管的靜態(tài)電流為2～3A，共組在A類，增益為13～16dB;最后進(jìn)入末級功放。末級功放是由三微帶分配與三微帶合成電路、檢測電路和三組基本功放模塊單元組成的。每組基本功放模塊單元由2只BLF861A組成，末級功放組件共有6只BLF861A功放管，增益為13～16dB。前級放大的信號進(jìn)入末級，經(jīng)微帶三路分配電路，將射頻信號分為3路，分別推動三組基本功放模塊的6只BLF861A功放對管，每只BLF861A功放管的靜態(tài)工作電流均為0.7～1A，工作電壓為32V，增益均為13～16dB。三組基本功率模塊單元放大經(jīng)三路微帶合成，輸出功率達(dá)到1kW后輸出[2]。

2.2 故障分析和檢修

澠池骨干臺運(yùn)行的該型號發(fā)射機(jī)投入使用以來，運(yùn)行狀態(tài)保持穩(wěn)定，發(fā)射功率穩(wěn)定在95%以上，幾乎沒有出現(xiàn)過停播現(xiàn)象。但自2009年來，故障率開始逐漸變多，整機(jī)功率均有不同程度下降，發(fā)射功率只能穩(wěn)定在40%左右，初步判斷為末級功放異常。由于CSD系列全固態(tài)發(fā)射機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)1kW/UHF組件前級功放部分是對立設(shè)計的，因此，公共前級功放故障不會導(dǎo)致停播，也不會因?yàn)閭€別組的末級功放故障而導(dǎo)致整機(jī)停播。由此，查看液晶顯示屏后發(fā)現(xiàn)，一部分功放組件末級電流很小，放大功率只能達(dá)到100W，以上觀察也基本支持了筆者的初步判斷。

對照電路圖和實(shí)物，根據(jù)功放的日常運(yùn)行參數(shù)分析產(chǎn)生故障的原因，進(jìn)而判斷故障部位。

2.2.1 故障部位詳細(xì)檢測定位。故障部位詳細(xì)檢測定位如下所示。

①32V電源正常，工作電流變?yōu)樵瓉淼?/2，單個功放模塊輸出功率為100W。故障分析：在功放模塊輸出端口接50W/50Ω假負(fù)載以防自激，對照功放電路圖，檢查兩LDMOS場效應(yīng)管BLF861A的在線工作電壓和電阻，正常時BLF861A漏極工作電壓為32V，柵極對地電壓為4.6～5.4V;紅表筆測漏極D對地電阻應(yīng)為3kΩ左右，紅表筆測柵極G對地電阻應(yīng)為1.8kΩ左右。如果電壓、電阻均正常，工作一段時間，用手觸摸會發(fā)現(xiàn)有一個BLF861A管子無工作溫度，取下該管發(fā)現(xiàn)柵源極間開路。這個功放模塊屬于單管工作。

②工作電流不正常，輸出功率減小。功放模塊不加電，檢查兩組LDMOS場效應(yīng)管BLF861A的在線電阻，如果柵源極間電阻為零，說明柵源極間可能擊穿或短路。功放模塊加電時，測漏極和柵極工作電壓，如不正常，檢查供電電路的電阻、電容、電感等相關(guān)器件。柵極無控制電壓，檢查供電LM7809，易損壞。

③功放模塊過流、過熱、駐波比過大保護(hù)時，除了檢查場效應(yīng)管故障外，應(yīng)著重檢查功率合成電路中微帶匹配電阻有無損壞、參數(shù)變化是否過大、耦合電容有無漏電或擊穿的情況。

2.2.2 LDMOS場效應(yīng)管BLF861A的參數(shù)及測量。BLF861A的外形和電路符號如圖2所示，管腳與電極的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。通常測試可疑器件管腳對地電阻與正常值進(jìn)行對比，來做大致判定。BLF861A在路測量法：MF500-B萬用表Rx1K檔，黑表筆接地或源極S，紅表筆接漏極D時電阻應(yīng)為3kΩ左右，紅表筆接?xùn)艠OG時電阻應(yīng)為1.8kΩ左右。如果阻值與其相差較大，說明器件有問題，應(yīng)焊下后判斷其好壞：MF500-B萬用表Rx10檔，黑表筆接源極S，紅表筆分別接各管腳測其對應(yīng)阻值，與圖2參考電阻值對比即可判斷管子的好壞。

2.2.3 場效應(yīng)管的更換方法和注意事項。考慮到MOS型場效應(yīng)管的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，帶有靜電體接近場效應(yīng)管的柵極G時，瞬間感應(yīng)電壓很容易將柵源極間的絕緣層擊穿而導(dǎo)致管子損壞。因此，在維修和拿放MOS管時必須采取多種靜電防護(hù)措施。具體來說，需要考慮以下事項。

①M(fèi)OS管要放置在出廠自帶的防靜電盒內(nèi)。

②維修時，要使用防靜電工作臺，維修人員要先進(jìn)行接地放電，并且在操作過程中全程佩戴接地的防靜電手環(huán)。

③功放管從出廠自帶防靜電盒取出以后，必須做到使用導(dǎo)線連接?xùn)艠O與機(jī)房接地線路。

④在更換電路板壞掉的功放管時，使用的電烙鐵要接地，如果不具備接地條件，也可以將電烙鐵拔掉電源以后使用。

⑤MOS功放管對高溫有一定的敏感性，接觸時間過長可能導(dǎo)致?lián)p壞，因此，最好拔掉電源后焊接，而且不能將電烙鐵頭與功放管管腳接觸時間過長。

⑥更換新的MOS功放管時，首先要清理電路板，建議使用純酒精擦洗底座，使用導(dǎo)熱硅膠確保功放管散熱均勻，管子放平整后，安裝好緊固螺絲。

⑦M(jìn)OS管更換以后，使用帶有防靜電措施的萬用表對管腳進(jìn)行電阻測量，柵極和漏極的不帶電阻值都非常大，可以作為判斷MOS管正常與否的標(biāo)準(zhǔn)，也可以加電測試，檢查指標(biāo)是否正常。

4 結(jié)語

全固態(tài)發(fā)射機(jī)使用的大功率功放管具有性能好、耐用的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于廣播電視的發(fā)射機(jī)設(shè)備。隨著本單位業(yè)務(wù)不斷發(fā)展，維修模擬和數(shù)字發(fā)射機(jī)功放模塊的作用越來越為重要，不僅可以節(jié)約維修成本、縮短維修時間，而且可以培養(yǎng)一大批技術(shù)骨干人員，保證技術(shù)隊伍整體素質(zhì)的穩(wěn)步提升，同時也為發(fā)射臺技術(shù)從業(yè)人員提供了展示個人創(chuàng)新能力、業(yè)務(wù)水平和動手能力的平臺，最終達(dá)到保障本單位直屬臺站播出任務(wù)安全高效完成。

參考文獻(xiàn)：

[1]王誠忠.全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)末級功放故障檢修一例[J].西部廣播電視，2002（12）：48-49.

[2]張延峰.10kW全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)功放單元故障及維修[J].數(shù)字傳媒研究，2017（7）：76-78.