關(guān)于中波發(fā)射機(jī)放大包絡(luò)故障檢測的研究

王金柱

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心610臺 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

中波廣播發(fā)射臺現(xiàn)階段主要使用的是全固態(tài)廣播發(fā)射機(jī)，由音頻系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)組成來實(shí)現(xiàn)廣播信號的傳輸。

音頻系統(tǒng)主要由模擬輸入板、模數(shù)轉(zhuǎn)換板和調(diào)制編碼板組成，在實(shí)際工作過程中，模擬輸入板的主要工作是對輸入的音頻信號進(jìn)行初步處理，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行輸出到調(diào)制板。射頻系統(tǒng)主要由射頻放大器、射頻分配器、振蕩器等組成，主要工作原理是首先對振蕩器產(chǎn)生的頻率進(jìn)行分類，然后對緩沖系統(tǒng)進(jìn)行放大，再對相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行放大，以便在滿足功率放大器的要求后實(shí)現(xiàn)射頻信號的傳輸?？刂葡到y(tǒng)的主要工作原理是通過內(nèi)部檢測控制電路，對發(fā)射機(jī)的每一部分進(jìn)行測試和控制。電源系統(tǒng)主要工作原理是為設(shè)備的運(yùn)行提供相應(yīng)的電源。

1 放大包絡(luò)檢測概述

全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)有高可靠性的保護(hù)系統(tǒng)，對各類有可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)故障后做出不同級別的保護(hù)動作，以此來避免發(fā)射機(jī)被損壞，射頻包絡(luò)故障的檢測被劃分為第六類故障檢測，主要對放大包絡(luò)是否畸變進(jìn)行檢測，低壓電源、模塊損壞、調(diào)制編碼失效、輸出網(wǎng)絡(luò)匹配或天線系統(tǒng)干擾都可能引起信號通路不暢，從而產(chǎn)生射頻包絡(luò)失真。

包絡(luò)失真的檢測原理是檢測發(fā)射機(jī)輸出的搭載了音頻信號的射頻包絡(luò)與純射頻包絡(luò)是否有相位或幅度的失真，檢測器輸出的復(fù)合音頻的峰值是直流電壓，與模數(shù)轉(zhuǎn)換還原后又通過數(shù)模還原后的復(fù)合音頻經(jīng)峰值檢測的直流電壓進(jìn)行電壓比較，由此來判斷運(yùn)行中的發(fā)射機(jī)是否存在射頻包絡(luò)失真，射頻包絡(luò)失真一般是由于其它因素?fù)舸┐笈_階功率放大器模塊或射頻輸出網(wǎng)絡(luò)不匹配或是外界干擾而引起的。當(dāng)個(gè)別大臺階功率放大器故障導(dǎo)致射頻包絡(luò)失真，包絡(luò)檢測顯示紅燈時(shí)，調(diào)制碼板的上的檢測電路會很快發(fā)現(xiàn)并鎖定故障板，使該板不再參與整個(gè)循環(huán)過程，操作完成后，放大包絡(luò)紅燈會自動變?yōu)榫G燈。

2 放大包絡(luò)檢測電路的3個(gè)輸入信號

2.1 檢測到的復(fù)合音頻信號

放大包絡(luò)檢測電路共有三個(gè)輸入信號。

在檢測到輸出監(jiān)控板A27后，從帶通濾波器輸出的射頻包絡(luò)中取樣，經(jīng)復(fù)合音頻發(fā)送到X2-4和X2-2板，由電感L1抑制共模高頻干擾后，通過將R65發(fā)送到模擬分頻器N25的6腳和地，R65可以調(diào)整被檢測復(fù)合音頻的大小，R68可以調(diào)整N25的直流偏移大小。當(dāng)發(fā)射機(jī)輸出的射頻包絡(luò)正常時(shí)，用N26B峰值檢測復(fù)合音頻輸出，誤差比較器N73B反相端的直流電壓，直流電壓、包絡(luò)、誤差檢測比較器輸出、包絡(luò)誤差檢測比較器輸出低電平，使得包絡(luò)誤差檢測指示燈由綠變紅。

2.2 數(shù)模還原信號

模擬輸入板輸出的模擬信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，完成信號的數(shù)字化，一路數(shù)字信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換板上的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路還原為復(fù)合音頻信號，L1用于抑制共模高頻干擾，通過電阻R73送至峰值檢測器N26進(jìn)行峰值檢測。

2.3 供電電壓+230V的采樣信號

從模擬輸入板的功率采樣放大器N12B輸出到該板X7-25，經(jīng)過簡單的處理后送到模擬出發(fā)器N25-10，當(dāng)功率放大器的電源電壓為+230V時(shí)，此時(shí)的采樣電壓為5.1V，日常檢查，可以通過用電壓表測量，來判斷采樣信號線路是否正常。

3 放大包絡(luò)檢測靈敏度的調(diào)節(jié)

在模擬除法器N25的3腳上接有一個(gè)直流補(bǔ)償電壓Ub，當(dāng)?shù)凸β剩?kW）工作時(shí)，復(fù)合音頻信號的幅值不大。其中，Ub補(bǔ)償起主要作用，可變電阻R68可以調(diào)節(jié)分壓，改變Ub電壓的大小，間接調(diào)整了待測復(fù)合音頻的大小。高功率（10kW）操作時(shí)復(fù)合音頻較大，可變電阻R65的調(diào)節(jié)對復(fù)合音頻的大小起著主要作用。因此，發(fā)射機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，通常是調(diào)整R65和R68，使被檢測復(fù)合音頻檢測器輸出的直流電壓大于數(shù)模還原的復(fù)合音頻檢測器輸出的130mV，只要外電或其它因素引起的變化小于130mV，放大包絡(luò)就不會做出異常指示。當(dāng)發(fā)射機(jī)正常工作時(shí)，包絡(luò)誤差檢測器比較器N73B輸出低電平，使得指示燈保持紅燈熄滅，綠燈亮的狀態(tài)。

4 射頻包絡(luò)故障分析

4.1 功放板故障引發(fā)的射頻包絡(luò)故障

當(dāng)某個(gè)功率放大器因器件損壞或無法正常工作時(shí)，合成的功率調(diào)制信號會發(fā)生失真，導(dǎo)致音頻質(zhì)量的下降。值機(jī)巡檢時(shí)要注意觀察功率放大器板，如果功率放大器出現(xiàn)故障，板子上的故障指示燈會變紅。當(dāng)故障放大器正好處在循環(huán)運(yùn)行區(qū)間時(shí)，發(fā)射機(jī)輸出功率為10kW時(shí)，功率會減小10%，如果發(fā)射機(jī)調(diào)制編碼板上有故障板自動識別功能，功率放大器發(fā)生故障時(shí)會被鎖定，不再參與運(yùn)行循環(huán)，因而不會影響整機(jī)輸出功率。如果功率放大器板故障燈不亮，而機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常，可通過觀察功放模塊的循環(huán)與輸出功率的變化情況判斷該放大器是否異常。如果是功率減小的較多，有可能是熔斷器組件板上的保險(xiǎn)損壞，或者是外電異常使得部分放大器故障，此類情況可以通過在循環(huán)到正常區(qū)間時(shí)鎖定循環(huán)，或是切換到備機(jī)，然后對故障放大器進(jìn)行更換，必要時(shí)需用示波器查看放大器波形，以此來排除故障。

4.2 調(diào)制編碼板故障引發(fā)的射頻包絡(luò)故障

當(dāng)把故障功率放大器替換為正常功率放大器后，射頻放大包絡(luò)故障仍然存在，需要對調(diào)制編碼板進(jìn)行詳細(xì)檢查。如果故障發(fā)生在檢修除塵后，故障點(diǎn)可能在調(diào)制編碼板開關(guān)信號驅(qū)動電纜，檢查所有電纜插頭，看有沒有松動的地方。檢查電纜插頭后，如果故障沒有排除，可能是集成電路故障。載波功率一般為10kW左右，功率放大器應(yīng)該開啟17或18個(gè)。用萬用表測量跨線上的直流電壓，正常情況4.5V的電壓。否則，如果電壓不正確就是綜合線路故障，需要更換調(diào)制碼板來消除這種故障。

4.3 發(fā)射機(jī)網(wǎng)絡(luò)與天線匹配不好引發(fā)的射頻包絡(luò)故障

發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)與天線饋線負(fù)載匹配不好，或天線饋線系統(tǒng)出現(xiàn)不匹配問題，或負(fù)載調(diào)整不當(dāng)，都會導(dǎo)致發(fā)射機(jī)失真。在這種情況下，發(fā)射機(jī)除了射頻放大包絡(luò)故障的外，還會出現(xiàn)功率降低、天線零位升高等的現(xiàn)象。當(dāng)情況較輕時(shí)，通過降低輸入音頻信號電平，可以減少故障頻率，維持正常播出，停機(jī)檢修時(shí)可以檢查并將網(wǎng)絡(luò)參數(shù)調(diào)整在最佳。調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的一般方法是切斷音頻信號，開啟故障發(fā)射機(jī)，增加功率至10kW，逐步調(diào)整負(fù)載和調(diào)諧使天線零點(diǎn)最小，濾波器零點(diǎn)接近零點(diǎn)。如果有網(wǎng)絡(luò)分析儀，可以斷開輸出網(wǎng)絡(luò)與饋線端口，將網(wǎng)絡(luò)分析儀連接到饋線端，測量饋線和天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，如果參數(shù)不對，需要去天線調(diào)配室調(diào)整，如果參數(shù)正常，則恢復(fù)連接，斷開發(fā)射機(jī)網(wǎng)絡(luò)輸入端，接校正好的網(wǎng)絡(luò)分析儀，旋轉(zhuǎn)發(fā)射機(jī)上的負(fù)載旋鈕使儀器顯示實(shí)部為50Ω，旋轉(zhuǎn)調(diào)諧旋鈕使顯示虛部為0Ω，即調(diào)整完畢。

4.4 包絡(luò)檢測電路故障引發(fā)的射頻包絡(luò)故障

檢測電路有兩個(gè)檢測樣本，一個(gè)是從輸出監(jiān)測板（A27）幅度調(diào)制波經(jīng)包絡(luò)檢測后的復(fù)合音頻信號，一個(gè)是從模數(shù)轉(zhuǎn)換板（A34）數(shù)字音頻信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路恢復(fù)的模擬音頻信號。檢測電路對兩個(gè)音頻信號進(jìn)行比較。當(dāng)兩個(gè)樣本信號的電壓差值大于130mV時(shí)，比較器N73B會輸出低電平，即給出故障指示電平。但有時(shí)會因?yàn)樵摍z測線路的電容漏電或是器件損壞導(dǎo)致故障顯示，此時(shí)，應(yīng)先檢查是否有取樣信號，然后逐級檢查，測試電容與地之間的電阻等，對損壞的元器件或集成模塊進(jìn)行更換，即可排除故障，使發(fā)射機(jī)恢復(fù)正常播出。