數(shù)字調(diào)幅中波發(fā)射機低頻系統(tǒng)功率控制故障分析

莊建琴

（作者單位：福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心401臺）

中波發(fā)射機的低頻控制信號在模擬音頻信號中加入了相位和幅度合適的直流分量，用于確定發(fā)射機載波輸出功率。當(dāng)輸入的模擬信號瞬時幅度大時，開通的功率放大器數(shù)目多，瞬時幅度小時，開通的功率放大器數(shù)目少。每個功率放大器輸出恒定的電壓幅度，經(jīng)功率合成器電壓合成，并經(jīng)槽路箱內(nèi)帶通濾波器濾波后輸出調(diào)幅度，從而實現(xiàn)幅度調(diào)制的目的。

1 數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機的數(shù)據(jù)輸出控制邏輯

數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機的數(shù)據(jù)輸出控制邏輯電路有兩路，一路由74LS08組成的與門電路N68A、C、D送到74LS30與非門電路N45A，再送到74HC14非門電路N57，產(chǎn)生數(shù)據(jù)選通門信號，另一路由N1～N3等幾個74LS05三態(tài)門電路進行功率數(shù)據(jù)輸出，如圖1所示：

1.1 數(shù)據(jù)選通信號的產(chǎn)生

開機程序結(jié)束后，功率等級轉(zhuǎn)換信號和K1啟動脈沖信號送到控制板，使控制板中由74LS30組成的與非門電路N45輸入端為高電平，由74LS08組成的與門電路N68A、C、D送到N45輸入端的電平為高電平信號，當(dāng)操作面板有升/降功率操作時產(chǎn)生輸出控制信號，上述這些電路產(chǎn)生的數(shù)據(jù)選通信號送到模擬輸入板（A35）上的74HCT273數(shù)據(jù)鎖存器N17和N18的11腳，控制74HCT273的數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)輸出①。

數(shù)據(jù)選通信號有3種情況：一是開機時由控制板A38上的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器D50A產(chǎn)生的1.6 s K1啟動負脈沖，在N15B-4腳為高電平時這個信號通過與門N15B送到N17、N18的時鐘信號輸入端觸發(fā)鎖存器；二是開機期間進行高、中、低功率等級轉(zhuǎn)換時由控制板功率等級轉(zhuǎn)換電路N49A送來一個10 ms負脈沖，這個負脈沖觸發(fā)N17、N18，使N17、N18輸出的功率控制數(shù)據(jù)在不同功率等級間轉(zhuǎn)換；三是進行升降功率操作或發(fā)生駐波比故障時，由控制板時鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生的時鐘脈沖串將持續(xù)送到N17、N18的時鐘信號輸入端，使N17、N18輸出的功率控制數(shù)據(jù)不斷更新，從而使發(fā)射機的輸出功率也隨之升高或降低[1]。

1.2 功率等級數(shù)據(jù)信號的輸出

下面筆者以福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心401臺遠程正常以高功率開機的邏輯程序為例進行分析。開機命令經(jīng)過采集器發(fā)送后，發(fā)射機的控制板N43-3送來鎖定的高功率開機高電平信號，該電平作為總線地址由N1～N3組成的三態(tài)門打開，在進行升/降功率操作時，再送到模擬輸入板（A35）的兩個數(shù)據(jù)鎖存器，其后端送到模擬輸入板的數(shù)據(jù)衰減器N8，控制N8-1輸出的模擬電平的大小，以達到改變輸出功率的目的。數(shù)字調(diào)幅（Digital Amplitude Modulation，DAM）發(fā)射機中控制功率的12位功率數(shù)據(jù)從3個邏輯三態(tài)門送到模擬輸入板X4插座的1～24腳，功率數(shù)據(jù)D1、D2在0.000～0.999之間變化。該數(shù)據(jù)信號有3個狀態(tài)——0、1或高阻，A38板上的功率數(shù)據(jù)最終送到板上的X4插座的1～24腳，奇數(shù)位為邏輯信號線，偶數(shù)位是邏輯地，X4再送到A35板[2]。

2 模擬輸入板中功率控制關(guān)鍵電路分析

模擬輸入板是這一控制環(huán)節(jié)的重要一環(huán)，它將輸入的模擬音頻（600 Ω平衡輸入）信號變換為復(fù)合（音頻+DC+72 kHz抖動三角波信號）模擬音頻信號。其中音頻信號幅度的大小決定整機調(diào)制度的大小，直流電壓（為負壓）的大小決定整機載波輸出功率的大小。其原理如圖2所示：

2.1 功率數(shù)據(jù)鎖存電路

功率控制數(shù)據(jù)鎖存電路由數(shù)據(jù)鎖存器、鎖存器觸發(fā)信號的形成電路、邏輯電平轉(zhuǎn)換電路組成。

數(shù)據(jù)鎖存器是個8D觸發(fā)器，有公共時鐘端和復(fù)位端，每當(dāng)時鐘輸入端出現(xiàn)由低電平到高電平的轉(zhuǎn)換時，其上升沿將觸發(fā)各個D觸發(fā)器，使芯片的輸出端的邏輯狀態(tài)和輸入端一致，如果下一個觸發(fā)脈沖還沒到，這個狀態(tài)就一直保持，也就是被鎖存了，直到新的脈沖來臨才會改變狀態(tài)或者進入清零狀態(tài)。

N17、N18這兩個芯片中使用的都是TTL信號，即低電平為0 V，高電平為+5 V，信號輸出后經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換，將電壓抬高，高電平變?yōu)?15 V，低電平不變，成為CMOS電平的信號，供N8使用。兩個芯片引腳情況如圖3所示：

功率控制數(shù)據(jù)鎖存器N17、N18的復(fù)位端是連接在一起的，復(fù)位信號來自控制板A38的J3-27，當(dāng)+8 V DC或±22 V DC電源發(fā)生故障時，一個低電平的復(fù)位信號送到A35J4-27，經(jīng)施密特觸發(fā)器D13E、D13D兩次反相整形電路處理后送到N17、N18的復(fù)位端，將鎖存器的輸出清零。

N17、N18的時鐘信號輸入端也連接在一起，這樣就構(gòu)成了鎖存器觸發(fā)信號的形成電路。

2.2 數(shù)字衰減電路

數(shù)字衰減電路由模擬乘法器AD7525組成，N8-4至15腳為數(shù)字信號輸入端，輸入信號為8421碼，N8至17腳為模擬信號輸入端。當(dāng)N8-4至7腳為1001、N8-8至11腳 為1001、N8-12至15腳 為1001時，即為最高功率限位，此時N8-1輸出的模擬信號等于N8-17腳輸入的模擬信號。當(dāng)然，最大功率還取決于R27（5 k）設(shè)定的最大載波功率參數(shù)，即N7B/5為-0.75 V左右，不同的機型N7B/5腳負壓略有不同[3]，模擬乘法器AD7525引腳如圖4所示：

正常情況下，鎖存器的觸發(fā)信號是來自控制板A38J3-25的數(shù)據(jù)選通信號。當(dāng)+8 V DC、±22 V DC低壓電源發(fā)生故障再被排除時，或控制板+5 V、+15 V、-15 V穩(wěn)壓電源從低壓電源開始合電到正常輸出時或發(fā)生故障再被排除時，A35J4-27端由故障低電平狀態(tài)變?yōu)檎８唠娖綘顟B(tài)，模擬輸入板中的與門N15D的13腳也隨之出現(xiàn)由低電平到高電平的變化；而當(dāng)本板+15 V穩(wěn)壓電源發(fā)生故障時，本板N1的10腳由故障狀態(tài)低電平變?yōu)殚_路狀態(tài)，+5 V電源通過R52給電容C71充電，這個充電過程使得+15 V穩(wěn)壓電源故障消除后由故障低電平信號延遲約3 ms變?yōu)檎５母唠娖?，隨后N15D的12腳電平也出現(xiàn)由低到高的變化。而當(dāng)N15D的輸入端12、13腳之一的電平出現(xiàn)由低到高的變化時，另一輸入端仍為高電平狀態(tài)，或者即使N15D的輸入端12、13腳的電平同時出現(xiàn)由低到高的變化時，N15D-11腳將輸出一個由低到高變化的電平，其中C70、R51、R50構(gòu)成微分電路，這個由低到高變化的電平經(jīng)微分電路微分后在晶體管V2的基極產(chǎn)生一個正尖脈沖，使V2短時導(dǎo)通，V2的集電極形成一個負脈沖。這個負脈沖信號經(jīng)施密特觸發(fā)器N13F、N13C兩次反相整形電路處理后輸出的負脈沖就是自動選通信號。由于發(fā)射機正常運行期間N15B的5腳保持高電平，自動選通信號通過N15B送往N17、N18的時鐘信號輸入端作為鎖存器的觸發(fā)信號。

3 故障案例分析

3.1 故障現(xiàn)象

北廣DAM 10 kW發(fā)射機，載波功率加到5 kW后再也不能升上去。

處理：先檢查模擬輸入板的P4、P6和P10的波形，這兩個測試點的直流電平都正常后查A/D轉(zhuǎn)換板的輸入與輸出信號，發(fā)現(xiàn)該板的放大倍數(shù)過小，使得輸出到A/D轉(zhuǎn)換板的直流信號過小，引起原因不明。為使輸出合乎要求，把反饋電阻R67的阻值由10 kΩ提高到22 kΩ，該部分的電路如圖5所示，R67在N28上方，更改后，機器可以輸出10 kW。

3.2 故障現(xiàn)象

北廣ZF-DAM 10 kW發(fā)射機某頻率主機在運行中突然掉功率，機器面板在高功率狀態(tài)下功率只顯示0.5 kW，切換到中功率狀態(tài)和低功率狀態(tài)都正常。先切換到備機播出，主機在假負載下這個現(xiàn)象依舊出現(xiàn)。

故障分析：因為在假負載下故障依舊可以判斷和天線反射無關(guān)，通過觀察發(fā)現(xiàn)在高功率狀態(tài)下按降功率按鍵，功率指示又出現(xiàn)，顯示7.5 kW，再按升功率按鍵，功率指示又變?yōu)?.5 kW，可以確定數(shù)據(jù)輸出控制邏輯出現(xiàn)問題。

處理：檢查從控制板A38高、中、低功率等級的3個邏輯三態(tài)門送到模擬輸入板X4插座的1—24腳的功率數(shù)據(jù)變化情況。按升功率鍵后，在7.5 kW測控制板送來的X4-1到X4-23的數(shù)據(jù)都是高電平，即3.42 V左右，數(shù)據(jù)正常，變?yōu)?.5 kW后，再測4-1到X4-23的數(shù)據(jù)，都是低電平，即0.06 V，該數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)存器N17、N18輸入輸出，檢查TTL電平邏輯信號轉(zhuǎn)變到CMOS電平的信號每一腳的電壓值，最后再檢查數(shù)控電位器N8的CMOS電平的信號，經(jīng)過逐級測量比對信號，最終鎖定故障出現(xiàn)在N8（AD7525）芯片身上，通過更換故障芯片，問題得到解決。

4 結(jié)語

發(fā)射機的數(shù)據(jù)輸出控制是DAM系列發(fā)射機中的一個重要環(huán)節(jié)，熟悉掌握其中的控制邏輯，在檢修過程中，能對發(fā)射機的故障進行快速判斷和定位，這是檢修人員在維護過程中一項重要的技能，可更好地保障安全播出。

注釋：

①北京北廣科技股份有限公司ZF-10C 10 kW DAM中波廣播發(fā)射機技術(shù)說明書。