全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)振蕩板的原理分析與故障處理

王金柱

(內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心610臺(tái)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與普及，廣播電視行業(yè)得到了飛速發(fā)展，中波廣播發(fā)射機(jī)等設(shè)備已由以往的模擬化轉(zhuǎn)為全固態(tài)數(shù)字化。DAM中波廣播發(fā)射機(jī)主要分成了四大系統(tǒng)：射頻系統(tǒng)、音頻系統(tǒng)、電源系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，射頻系統(tǒng)為發(fā)射機(jī)提供載波頻率，并進(jìn)行射頻功率的濾波和放大，在音頻節(jié)目信號(hào)的作用下實(shí)時(shí)完成D/A轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生含有量化臺(tái)階的數(shù)字已調(diào)波，經(jīng)帶通濾波器的濾波和補(bǔ)償，得到非常標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)幅射頻輸出。射頻系統(tǒng)包括振蕩板、緩沖放大板、前置驅(qū)動(dòng)級(jí)、放大級(jí)、驅(qū)動(dòng)功率合成器五大部分，振蕩板產(chǎn)生本機(jī)的載頻，并完成主備射頻激勵(lì)的自動(dòng)切換，筆者將對(duì)振蕩板及其典型故障處理進(jìn)行闡述。

1 概述

振蕩板包括主頻率合成器、備頻率合成器兩個(gè)激勵(lì)器，由自動(dòng)切換電路、供電電路和輸出電路組成。主頻率合成器或備頻率合成器輸出的射頻通過自動(dòng)切換后進(jìn)行放大、濾波和波形整形發(fā)送到緩沖放大器。主備頻率合成器采用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS)和撥碼控制器。載波輸出頻率由激勵(lì)器上的撥碼直接控制，共有兩個(gè)8位二進(jìn)制撥碼控制器，每4個(gè)撥碼代表一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，如0001 0011 0000 0101，表示1 305 kHz。如果沒有鑒相器和壓控振蕩器，它將不會(huì)產(chǎn)生一般鎖相環(huán)技術(shù)引起的相位噪聲及調(diào)頻噪聲，也不會(huì)在調(diào)整接收機(jī)頻率時(shí)產(chǎn)生鎖相環(huán)激勵(lì)器產(chǎn)生的轟鳴聲。作為DAM發(fā)射機(jī)的激勵(lì)器，整機(jī)信噪比基本上有65 dB以上。振蕩板的電路原理如圖1所示。

圖1 振蕩板電路原理

2 原理分析

2.1 振蕩板的供電

振蕩板有兩路電源輸入，一路是非穩(wěn)壓22 V直流電壓源通過F1輸入，另一路是由發(fā)射機(jī)電源輸入端經(jīng)小變壓器提供的交流15 V電源通過F2輸入，都是得通過三端電源穩(wěn)壓器N1和N5調(diào)節(jié)后得到+12 VDC，然后送至溫度補(bǔ)償晶體振蕩器供電，有一路+12 V直流電壓通過N6(7805)輸出5 V直流電壓為其他電路供電。交流15 V電源不僅可以防止恒溫晶體振蕩器與低壓斷開時(shí)溫度失控，也能夠成為射頻激勵(lì)的備用電源板，+5 VDC穩(wěn)壓電源N6用作射頻監(jiān)控電源。

2.2 晶振信號(hào)源

為了提高發(fā)射機(jī)激勵(lì)信號(hào)的高可靠性和穩(wěn)定性，采用了具有固定頻率，穩(wěn)定性能夠達(dá)到1×10-8的恒溫晶體振蕩器作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源。此外，在高頻振蕩板上預(yù)留了一個(gè)雙備份恒溫晶體振蕩器的位置，可配備一個(gè)雙恒溫晶體振蕩器，并通過K1進(jìn)行切換。恒溫體振蕩源輸出的高精度信號(hào)會(huì)通過V1、V2、N2B整形和放大，接入電子開關(guān)N4，再送至N2A放大后通過輸出端口X4-8輸出。晶體振蕩源通常在使用前需要預(yù)熱，最好在低壓電源接通5 min后正常使用。也就是說，在啟動(dòng)發(fā)射機(jī)前，低壓電源最少提前接通5 min，低壓開關(guān)S11在正常情況下應(yīng)處于“開啟”狀態(tài)(設(shè)備維護(hù)除外)。

2.3 射頻激勵(lì)的切換

當(dāng)同一機(jī)房內(nèi)的兩臺(tái)發(fā)射機(jī)需要并聯(lián)工作時(shí)，作為主機(jī)的發(fā)射機(jī)將在其射頻激勵(lì)板的外部輸出接口X4-1/2輸出射頻激勵(lì)信號(hào)，并作為機(jī)器的發(fā)射機(jī)發(fā)送到輔機(jī)射頻激勵(lì)板的外部接口X4-4/5，這將用作機(jī)器的射頻激勵(lì)，并斷開插頭P1-2，以便在并聯(lián)運(yùn)行期間實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)機(jī)器射頻激勵(lì)的相同頻率和相位的目的。

當(dāng)輸入高精度同步激勵(lì)信號(hào)或AM立體聲廣播的外部射頻激勵(lì)信號(hào)時(shí)，P1切換射頻激勵(lì)信號(hào)，從X2輸入的射頻信號(hào)將用作主激勵(lì)信號(hào)，該板產(chǎn)生的射頻激勵(lì)信號(hào)將自動(dòng)變?yōu)閭浞荨?/p>

2.4 頻率監(jiān)測(cè)電路

緩沖器N3A向計(jì)數(shù)器或頻率監(jiān)視器提供輸出信號(hào)，R24將驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗設(shè)置為50 Ω，X5-1是頻率監(jiān)控信號(hào)的輸出端，當(dāng)監(jiān)測(cè)電路阻抗為50 Ω時(shí)，信號(hào)振幅為4.5 Vpp，如果方波信號(hào)阻抗大于50 Ω，輸出信號(hào)電平將更高。

2.5 同步激勵(lì)器

該電路的輸入信號(hào)來自輸出網(wǎng)絡(luò)入口端的采樣線圈T101，輸出連接至N4-11，該電路能夠在VSWR異常、功率放大器輸出電路產(chǎn)生振鈴電流以及功率放大器的射頻激勵(lì)信號(hào)之間產(chǎn)生相位差時(shí)，有效保護(hù)功率放大器模塊免受損壞。因此，在VSWR保護(hù)期間，激勵(lì)會(huì)被封鎖，輸出采樣的RF信號(hào)暫時(shí)代替振蕩器激勵(lì)信號(hào)，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)兩激勵(lì)的振鈴?fù)?，從而保護(hù)功率放大器模塊。

2.6 射頻輸出電路

驅(qū)動(dòng)放大N2A-7在正常運(yùn)行時(shí)能夠穩(wěn)定輸出振幅為8.5 Vpp左右的方波信號(hào)，然后通過X4-8送到緩沖放大器作為輸入，與此同時(shí)，同樣的信號(hào)由峰值檢測(cè)器轉(zhuǎn)換為正負(fù)直流電壓，用于發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的顯示板，由此實(shí)現(xiàn)振蕩板射頻檢測(cè)電路，只要發(fā)射機(jī)在運(yùn)行，該檢測(cè)電路就在實(shí)時(shí)檢測(cè)，沒有異常信號(hào)時(shí)，發(fā)射機(jī)顯示板上振蕩板的指示燈會(huì)保持綠燈亮，如果檢測(cè)到射頻異常時(shí)，輸出的信號(hào)就會(huì)使得顯示板上振蕩板的指示燈綠燈熄滅、紅燈變亮，此時(shí)發(fā)射機(jī)的載波頻率可能突變，輸出的信號(hào)有可能發(fā)生畸變，從而導(dǎo)致收聽質(zhì)量下降。

3 突發(fā)故障的分析與處理

3.1 發(fā)射機(jī)運(yùn)行正常，振蕩板指示燈為紅色

將發(fā)射機(jī)切換至另一臺(tái)發(fā)射機(jī)，查看振蕩板原理圖，用萬能表測(cè)量VD4和VD5射頻檢測(cè)器的輸出電壓，VD5的負(fù)極電壓約為+4.5 VDC,如果不能同時(shí)檢測(cè)到兩者的電壓值(即使檢測(cè)到一個(gè))，振蕩板指示燈將顯示紅燈。如果振蕩器輸出的射頻信號(hào)電平正常，但未檢測(cè)到上述一個(gè)或兩個(gè)電壓，則檢查或更換相關(guān)的二極管。詳細(xì)查看元器件有無損壞，測(cè)電阻的阻值或兩端電壓，測(cè)電容兩端的電壓，通常是由于電容被擊穿引發(fā)的故障。測(cè)電阻R33左端沒有激勵(lì)信號(hào)，因而檢查激勵(lì)器主板，發(fā)現(xiàn)末級(jí)DS0026無激勵(lì)信號(hào)輸出，最后確定DS0026輸出級(jí)對(duì)地短路，導(dǎo)致D2一直導(dǎo)通，D1一直截止。N44C正相端有0.7 V的電壓，反相端電壓為0 V，N44C輸出為高電平，驅(qū)動(dòng)紅色LED發(fā)光。更換DS0026后恢復(fù)正常。

檢測(cè)各部分是否正常時(shí)，不可漫無目的地測(cè)量，這樣很難實(shí)現(xiàn)快速找到故障點(diǎn)的目的，要思路清楚，找關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)然還要知道標(biāo)準(zhǔn)值是多少，與測(cè)量值進(jìn)行比較，振蕩板的關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)如表1所示，如果測(cè)試電壓均正常，則是顯示板上的故障檢測(cè)電路或顯示電路存在故障，檢查之前，重點(diǎn)是排查相關(guān)排線是否正常。

表1 射頻振蕩板(A17)部分測(cè)試點(diǎn)參數(shù)

3.2 無激勵(lì)信號(hào)故障

故障現(xiàn)象：停機(jī)檢修后，合上低壓開關(guān)，顯示板上的振蕩板指示燈紅燈亮。

故障處理：振蕩器指示報(bào)警紅燈亮，說明振蕩板無激勵(lì)信號(hào)輸出或是檢測(cè)電路故障。首先檢查振蕩板各供電電壓以及各保險(xiǎn)，用萬用表測(cè)量J1-1有+22 V；再量N20輸出的+15 V是否正常，以及穩(wěn)壓器N21(7809)、N22(7812)是否有+9 V、+12 V輸出；VD3正極端+5 V正常；于是將外激信號(hào)輸入線Q9插頭插入J2插口，激勵(lì)器指示燈由紅轉(zhuǎn)綠，激勵(lì)輸出恢復(fù)正常。拔下Q9插頭，用示波器測(cè)N1(LM319)第4腳有4.608 MHz信號(hào)；再測(cè)D2(4046)第12腳有9.000 kHz信號(hào)；接著測(cè)量D4(4046)第4腳無輸出信號(hào)，說明D4沒有正常工作，關(guān)掉低壓，拆下集成塊，換上一只新的4046，重新加上低壓，此時(shí)發(fā)射機(jī)面板激勵(lì)指示燈顯示綠色，加上高壓，發(fā)射機(jī)播出正常。

故障分析：通過接入外部激勵(lì)信號(hào)，查看發(fā)射機(jī)是否正常，若是正常，說明問題出在由恒溫晶體、鎖相環(huán)頻率合成器組成的射頻信號(hào)源端。如果振蕩板的基準(zhǔn)信號(hào)為4.608 MHz，經(jīng)過51次的分頻為9 kHz，表明恒溫晶體、整形放大電壓比較器以及固定分頻器工作處在正常范疇；故障應(yīng)該在鎖相環(huán)頻率合成器部分，應(yīng)檢查鎖相環(huán)集成電路D4、低通濾波器和由D6、D8、D10組成的可編程分頻器。當(dāng)射頻激勵(lì)脈沖消失時(shí)，激勵(lì)檢測(cè)輸出信號(hào)的輸出端J7-3的電位比J7-1高，J7-3、J7-1分別送至監(jiān)測(cè)顯示板的激勵(lì)指示比較器N44:C的同相端和反相端，J7-3的電位高于J7-1時(shí)，比較器輸出高電平，加至激勵(lì)指示雙色LED的紅色管正極，使其發(fā)出紅光，指示激勵(lì)器發(fā)生無輸出故障。