DAM50KW中波廣播發(fā)射機(jī)工作原理與故障排除

張宏冀 周銀海

【摘要】本文介紹了DAM50KW發(fā)射機(jī)的工作原理，結(jié)合我臺(tái)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)歸納了該發(fā)射機(jī)的工作原理和常見(jiàn)故障及處理方法，方便中波廣播技術(shù)人員學(xué)習(xí)和交流。

【關(guān)鍵詞】DAM;發(fā)射機(jī);功放板;欠推故障;駐波比故障

中圖分類號(hào)：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.06..031

DAM50KW數(shù)字調(diào)幅中波廣播發(fā)射機(jī)采用數(shù)字調(diào)制技術(shù)，整機(jī)效率和安全性都有了很大的提高。掌握該發(fā)射機(jī)的工作原理和常見(jiàn)故障的處理，將可以極大的提高工作人員發(fā)射機(jī)的維護(hù)水平。

1. DAM50KW中波廣播發(fā)射機(jī)工作原理

我國(guó)規(guī)定，中波調(diào)幅廣播的頻率范圍為525～1605KHZ。中波可以利用地波和天波傳播。地波傳輸損耗小，繞射能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)，一般為幾百公里，為中波的主要傳播方式。發(fā)射機(jī)是產(chǎn)生載波信號(hào)的設(shè)備，音頻信號(hào)被調(diào)制，加載載波信號(hào)通過(guò)天線發(fā)射出去。

DAM50KW數(shù)字調(diào)幅中波廣播發(fā)射機(jī)將幅度調(diào)制和數(shù)字處理技術(shù)融合于一體。將音頻信號(hào)經(jīng)數(shù)字處理后，得出12Bit（12比特）的數(shù)字字節(jié)進(jìn)行編碼，再由調(diào)制編碼器的數(shù)字輸出信號(hào)，來(lái)控制各個(gè)射頻功率放大模塊的接通與關(guān)閉，即在每一時(shí)刻開(kāi)通一定數(shù)量的功率放大模塊，來(lái)產(chǎn)生該瞬時(shí)音頻調(diào)制信號(hào)所對(duì)應(yīng)的射頻輸出電壓。同時(shí)調(diào)制編碼器的數(shù)字輸出信號(hào)按一定的規(guī)律移位來(lái)達(dá)到循環(huán)調(diào)制的目的，最后通過(guò)發(fā)射機(jī)的功率合成母版實(shí)現(xiàn)功率合成，并根據(jù)接通射頻功率放大模塊數(shù)量的多少，來(lái)控制發(fā)射機(jī)輸出的射頻電平。然后經(jīng)帶通濾波器去除量化臺(tái)階和不需要的諧波分量，得到射頻已調(diào)波信號(hào)。

在發(fā)射機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)某個(gè)功放單元出現(xiàn)故障時(shí)，循環(huán)調(diào)制系統(tǒng)可自動(dòng)將其檢測(cè)出來(lái)，并把有故障的功放單元自動(dòng)退出運(yùn)行。同時(shí)將處于高正峰調(diào)制時(shí)才能用到的功放單元自動(dòng)補(bǔ)上，從而保證了發(fā)射機(jī)在有個(gè)別功放單元故障時(shí)，輸出功率不變，不影響發(fā)射機(jī)的正常運(yùn)行。

本機(jī)的循環(huán)調(diào)制功能是由兩塊循環(huán)調(diào)制編碼板完成的。兩塊循環(huán)調(diào)制編碼板所用的器件完全一致。A板和B板分別主要處理A箱和B箱中大、小臺(tái)階功率放大器的循環(huán)調(diào)制編碼和功率放大器故障自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)退出及自動(dòng)替換功能。

2. DAM50KW中波廣播發(fā)射機(jī)故障排除

2.1 DAM50KW中波發(fā)射機(jī)故障分類

DAM50KW發(fā)射機(jī)設(shè)有外部聯(lián)鎖、門開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖、風(fēng)接點(diǎn)聯(lián)鎖、電纜到位聯(lián)鎖、功放到位聯(lián)鎖以及在濾波器柜內(nèi)設(shè)有接地棒。本機(jī)的控制保護(hù)系統(tǒng)根據(jù)發(fā)射機(jī)的故障性質(zhì)（過(guò)壓、過(guò)流）及處理方法，將機(jī)器的故障歸納為七種類型，它們是：一類故障：發(fā)射機(jī)關(guān)機(jī)（斷高壓），二類故障：發(fā)射機(jī)關(guān)機(jī)后，再自動(dòng)開(kāi)啟一次，仍不正常轉(zhuǎn)為Ⅰ型故障，三類故障：自動(dòng)降低輸出功率，四類故障：封鎖功放，五類故障：產(chǎn)生清零信號(hào)，六類故障：僅僅顯示故障，七類故障：封鎖發(fā)射機(jī)開(kāi)機(jī)。

外部聯(lián)鎖、門聯(lián)鎖、風(fēng)故障（溫度過(guò)高）、調(diào)制編碼用的射頻電纜或射頻激勵(lì)電纜故障、輸出監(jiān)視器±5V電源故障、直流穩(wěn)壓電源B+（+5V）、B-故障、230VDC高壓故障（過(guò)壓）、電源缺相故障等將引起一類故障。射頻過(guò)激勵(lì)、欠激勵(lì)或電流過(guò)載將引起二類故障。連續(xù)的駐波比過(guò)高造成“天線零位”和“濾波器零位”過(guò)大將引起三類故障。模數(shù)轉(zhuǎn)換上的±15V、+5V故障或浮動(dòng)載波控制板上的±15V故障引起四類故障。轉(zhuǎn)換出錯(cuò)，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換板上的取樣脈沖頻率出錯(cuò)，或取樣轉(zhuǎn)換信號(hào)與轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)間的偏差將引起五類故障。功放單元出現(xiàn)故障引起六類故障。AC電源過(guò)低或缺相，使上高壓斷路器不能動(dòng)作引起七類故障。

熟練掌握以上幾類故障和故障原因，在發(fā)射機(jī)維護(hù)工作實(shí)際應(yīng)用中，能幫助我們通過(guò)發(fā)射機(jī)故障顯示、故障現(xiàn)象，來(lái)幫助我們快速的判斷故障原因，找到故障點(diǎn)，對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行故障處理和維護(hù)。

2.2 DAM50KW發(fā)射機(jī)功率放大板故障

發(fā)射機(jī)功率放大板，簡(jiǎn)稱功放板或功放模塊，屬于發(fā)射機(jī)的射頻系統(tǒng)。發(fā)射機(jī)射頻系統(tǒng)由射頻功率放大板，功率合成母板，射頻功率合成器組成。功放板采用4個(gè)場(chǎng)效應(yīng)MOS管構(gòu)成一個(gè)H型的橋式開(kāi)關(guān)放大器，該放大器有兩種工作方式，即半橋方式和全橋方式。預(yù)驅(qū)動(dòng)放大級(jí)工作在半橋方式，射頻功率放大級(jí)工作在全橋工作方式。我們使用的功放板由兩組即8個(gè)MOS管構(gòu)成。功放板的“開(kāi)通”和“關(guān)斷”受調(diào)制編碼板控制。功率放大版故障是DAM50KW發(fā)射機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中最常見(jiàn)的故障。

當(dāng)發(fā)射機(jī)面板出現(xiàn)“保險(xiǎn)”故障，紅燈亮，但并未關(guān)機(jī)。此時(shí)，我們可以斷定發(fā)射機(jī)的功放板出現(xiàn)了故障。我們可打開(kāi)機(jī)柜A箱和B箱前面板，查看A板或B板調(diào)制編碼板保險(xiǎn)故障紅燈是否亮，并觀察相應(yīng)的射頻放大器板的保險(xiǎn)紅燈是否亮？若亮，則說(shuō)明此塊放大器板的保險(xiǎn)開(kāi)路，并且很有可能此功放板上的4只場(chǎng)效應(yīng)管全部或部分被擊穿，需對(duì)此板進(jìn)行更換或場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行維修更換。

2.3 DAM50KW發(fā)射機(jī)欠退故障

欠退故障也是DAM50KW發(fā)射機(jī)出現(xiàn)頻次比較多的故障。當(dāng)發(fā)射機(jī)運(yùn)行工作時(shí)突然關(guān)機(jī)，屏顯示“欠推故障”，故障清零后復(fù)位能正常啟動(dòng)，但是隨后發(fā)射機(jī)又再次出現(xiàn)”欠推故障，發(fā)射機(jī)蜂鳴告警，發(fā)射機(jī)此時(shí)無(wú)法啟動(dòng)。

射頻推動(dòng)級(jí)的14塊功率放大板（D1～D14），分別插在推動(dòng)功率合成器的XS2～XS15中。其輸出送到由T2～T15組成的推動(dòng)功率合成器上。顯示欠推故障，我們可以理解為推動(dòng)低壓不夠。當(dāng)發(fā)射機(jī)功放模塊發(fā)生損壞時(shí)，多數(shù)的MOS管將擊穿，造成極間短路，這會(huì)加重推動(dòng)負(fù)荷，引起推動(dòng)電平下降，因此功放模塊的損壞會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)欠推故障。同時(shí)，前置放大器、推動(dòng)穩(wěn)壓電壓出現(xiàn)故障也會(huì)出現(xiàn)欠推故障，可對(duì)其進(jìn)行測(cè)量電壓是否正常，通常情況是板上的場(chǎng)效應(yīng)管發(fā)生故障。

同時(shí)，射頻推動(dòng)級(jí)的14塊功率放大板D1～D14模塊的開(kāi)通受驅(qū)動(dòng)編碼板的控制。驅(qū)動(dòng)編碼板為推動(dòng)功率合成器中的各功放板和前置放大器提供控制信號(hào)。因此，驅(qū)動(dòng)編碼板出現(xiàn)故障，不能提供正常的控制信號(hào)也會(huì)發(fā)生欠推故障。通常情況板上的三極管會(huì)發(fā)生擊穿，可對(duì)驅(qū)動(dòng)編碼板上的三極管進(jìn)行測(cè)量檢查，以及更換排除故障。

2.4 DAM50KW發(fā)射機(jī)天線駐波比故障

中波傳輸節(jié)目是通過(guò)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生高頻載波，然后通過(guò)饋線傳輸?shù)教炀€輻射出去。天線輸入端信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比，稱為天線的輸入阻抗。輸入阻抗具有電阻分量R和電抗分量X，即阻抗Z=R+jX。如果饋線的阻抗特性為50歐，通過(guò)天線阻抗調(diào)試，在要求的工作頻率范圍內(nèi)，使輸入阻抗的虛部很小且實(shí)部相當(dāng)接近50歐，從而使得天線的輸入阻抗為Z=R=50歐，實(shí)現(xiàn)天線與饋線良好的阻抗匹配。因此在天線與饋線之間增加了天線匹配網(wǎng)絡(luò)（圖1所示），匹配的目的是減小駐波比，如果匹配不好，則天線的輻射功率就會(huì)減小，饋線上的損耗會(huì)增大，導(dǎo)致發(fā)射機(jī)出現(xiàn)天線駐波比故障。

因此，在發(fā)射機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，如果連續(xù)幾天多次出現(xiàn)天線駐波比故障，我們就要考慮天線阻抗是否匹配的問(wèn)題。我們需要在停機(jī)后，對(duì)天線調(diào)配室和發(fā)射機(jī)的網(wǎng)絡(luò)輸出柜里發(fā)射機(jī)的輸出阻抗進(jìn)行測(cè)試。如果用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試發(fā)現(xiàn)天線匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗發(fā)生變化即天線阻抗過(guò)大，導(dǎo)致天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗不匹配，此時(shí)就需要對(duì)天線匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，通常是增減電感線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。同時(shí)，也可以在發(fā)射機(jī)端通過(guò)調(diào)整調(diào)諧和調(diào)載旋鈕對(duì)發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)的阻抗進(jìn)行微調(diào)，使發(fā)射機(jī)的輸出阻抗與天線匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗匹配。

另外，在雷雨天氣，發(fā)射機(jī)經(jīng)常會(huì)發(fā)生天線駐波比故障。這是因?yàn)槔纂姰a(chǎn)生的電流易通過(guò)調(diào)配室、饋線倒送到發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)駐波比保護(hù)電路自檢自動(dòng)關(guān)功放來(lái)保護(hù)發(fā)射機(jī)，導(dǎo)致發(fā)射機(jī)降功率或不能開(kāi)機(jī)。緊急情況只能降功率播出，通過(guò)降功率來(lái)減小發(fā)射功率，減小天線駐波比。

同時(shí)，季節(jié)、氣溫變化也會(huì)導(dǎo)致天線地網(wǎng)地阻變大，反應(yīng)在發(fā)射機(jī)設(shè)備上是天線零位增大，反射功率增加，導(dǎo)致發(fā)射機(jī)出現(xiàn)天線駐波比故障。發(fā)射機(jī)不斷降功率，只能低功率播出。我臺(tái)采用的辦法是給天線地網(wǎng)澆水來(lái)減小天線地網(wǎng)的電阻。此故障新建的臺(tái)站因?yàn)榈鼐W(wǎng)良好，一般不易出現(xiàn)。因此，平時(shí)注意對(duì)天線區(qū)地網(wǎng)的保護(hù)是可以很好的降低播出事故的。

3. 結(jié)論

DAM50KW數(shù)字調(diào)幅中波廣播發(fā)射機(jī)從我臺(tái)多年運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)看，除了功率放大板故障和欠推故障外，總體運(yùn)行良好，其他故障不易出現(xiàn)。當(dāng)然，掌握發(fā)射機(jī)的基本原理，加強(qiáng)發(fā)射機(jī)的維護(hù)和保養(yǎng)，做好日常記錄，將有利于發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和快速處理故障，保證安全播出。

參考文獻(xiàn)：

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[2]姜良全，關(guān)于中波廣播發(fā)射機(jī)故障維護(hù)探討[J].科技傳播，2017年19期

作者簡(jiǎn)介：張宏冀，云南廣播電視臺(tái)廣播傳輸部助理工程師，研究方向：廣播技術(shù)維護(hù)。

周銀海，碩士學(xué)位，云南廣播電視臺(tái)廣播傳輸部工程師，研究方向：廣播技術(shù)維護(hù)，曾參與了多部發(fā)射機(jī)的安裝、調(diào)試、運(yùn)維工作。