中波發(fā)射機模數(shù)轉(zhuǎn)換板的故障分析與處理

王金柱

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

全固態(tài)中波廣播發(fā)射機在國內(nèi)中波臺站使用最廣、最普遍的發(fā)射機型，節(jié)目錄制的音頻信號是模擬信號，經(jīng)發(fā)射機處理、放大后輸送至天線，進行信號發(fā)射。模數(shù)轉(zhuǎn)換板能夠把音頻信號變換為數(shù)字信號，該信號能夠準確無誤的控制所需數(shù)量的射頻放大板的開啟和關閉，將音頻信號搭載到載波上，除此之外，數(shù)字信號處理起來更加高效、傳輸更加穩(wěn)定，因而，模數(shù)轉(zhuǎn)換板的功能好壞直接影響著發(fā)射機的工作效率。

1 概述

復合音頻數(shù)字系統(tǒng)由模擬輸入板(A35)、A/D轉(zhuǎn)換板(A34)和調(diào)制編碼板(A36)組成。平衡的音頻信號被發(fā)送到模擬輸入板。經(jīng)過低通濾波、可控增益放大和平衡不平衡變換，與代表10 kW載波功率的-0.75 V直流電壓疊加后形成復合音頻輸出。復合音頻被送至A/D轉(zhuǎn)換板完成數(shù)字化，其中直流電壓決定發(fā)射機的輸出功率，音頻電壓決定調(diào)制幅度。A/D轉(zhuǎn)換輸出12位數(shù)字信號，高6位數(shù)字信號控制42個大步進功率放大器的開啟和關閉，低6位數(shù)字信號控制發(fā)送至調(diào)制編碼板(A36)用于控制功率放大器的開啟和關閉。高6位數(shù)字信號用作本板中6個讀寫(EPROM)存儲器的地址碼，對42個開和關大臺階功率放大器的高電平和低電平進行尋址和輸出，并控制42個大步進功率放大器的開和關。

2 模數(shù)轉(zhuǎn)換的原理分析

模數(shù)轉(zhuǎn)換板是音頻處理的關鍵，要從整板出發(fā)，理清輸入、輸出信號的內(nèi)在關系與聯(lián)系，對電路器件發(fā)揮怎樣的作用要有清楚地認識，模數(shù)轉(zhuǎn)換板的原理框圖如圖1所示。

圖1 模數(shù)轉(zhuǎn)換板的原理框圖

2.1 輸入信號

2.1.1 模擬音頻信號。音頻信號經(jīng)過模擬輸入板的濾波、疊加直流電平，以及為了減小失真的抖動信號，然后輸出送至模數(shù)轉(zhuǎn)換板，此時的音頻信號主要成分包括音頻、直流和抖動三角波。

2.1.2 高頻取樣信號。該取樣信號來至射頻分配器(A15)和功率合成器輸出端的T101，它們的電壓幅度分別為30Vp-p、4Vp-p，通過連接校準的示波器，可以直觀地顯示出來。

2.2 分頻電路

該部分會對取樣信號進行預處理，然后將其疊加在一起，送至撥碼開關S1，對發(fā)射頻率在800 kHz以下的進行相對合適的相位補償，此時插子XT11應插在1-2、3-4；當發(fā)射頻率高于800 kHz時，插子XT11應插在選1-3、2-4，經(jīng)過分頻電路后會輸出穩(wěn)定的編碼信號和時鐘信號，該插子TX11需要根據(jù)實際的發(fā)射機頻率進行改變。如表1所示(Fc為載波頻率，F(xiàn)s為采樣頻率)是10 kW發(fā)射機的設置標準。編碼信號能夠準確地啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換，用示波器連接TP3與地，正常波形為20 ns～50 ns的高電平脈沖。

表1 采樣頻率預置

2.3 轉(zhuǎn)換過程

模擬信號轉(zhuǎn)換為二進制代碼就是模數(shù)轉(zhuǎn)換，此部分分為4個步驟：①信號抽樣，即按照規(guī)定的間隔在輸入的模擬信號上快速采樣。采樣頻率的高低直接決定了音頻信號的質(zhì)量，經(jīng)過千百萬次的試驗，得出結(jié)論：采樣頻率大于等于載波頻率的兩倍最為合適。②保持，每次采樣后需要保持一定的時間，即模擬量取樣的數(shù)值化過程。③量化，就是用量化單位的整數(shù)倍表示模擬信號的取樣值，量化單位就是模數(shù)轉(zhuǎn)換器上編程實現(xiàn)的量化最小單位。④編碼，把量化得到的值用特定的、獨一無二的二進制代碼表示出來。需要注意的是，量化單位越小，越接近模擬信號的實際值，越能提高小信號的信噪比。

2.4 輸出信號

2.4.1 大臺階同步信號。該信號是模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字音頻信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換還原后輸出，用于使模擬板上72 kHz三角波的信號同步，間接的實現(xiàn)減小量化噪聲的作用。

2.4.2 還原的音頻信號。復合信號經(jīng)音頻還原電路還原的模擬信號，此時的幅值約為2.7 V，送至發(fā)射機顯示板與來至輸出監(jiān)測板的音頻信號進行信號幅值、相位的比較，如果兩個值的差值超過130 mV，則認為發(fā)射機出現(xiàn)了包絡故障。

2.4.3 數(shù)字音頻輸出信號。數(shù)字音頻信號是承載了發(fā)射機上有用的音頻信號，此時的信號是12位二進制代碼的組合，高6位用于打開和關閉大臺階功放模塊的數(shù)量，低6位的“0”“1”直接選擇6個二進制小臺階功放的開關，根據(jù)模擬音頻信號的實際大小，控制各功放模塊的開關，最好的實現(xiàn)音頻信號的還原，以及射頻信號的放大。

2.4.4 數(shù)據(jù)清除信號和數(shù)據(jù)選通信號。該信號通過排線輸出送至調(diào)制編碼板，用于調(diào)制編碼板的觸發(fā)鎖存輸出。如果發(fā)射機突然發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)清除信號變?yōu)榈碗娖?，把調(diào)制編碼板上的各鎖存器數(shù)據(jù)清零，從而關斷所有功放。

3 故障的判讀及處理思路

“A/D轉(zhuǎn)換+15 V”燈主要檢測模數(shù)轉(zhuǎn)換板+15 V電源供電電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路+15 V指示燈變紅色說明相應的電源故障，發(fā)射機將關機，應檢查穩(wěn)壓電路及負載電路。開啟發(fā)射機低壓，在模數(shù)轉(zhuǎn)換板上測F1對地電壓應為+22 VDC。具體可按下列步驟進行故障排查：①主電路故障。檢查A/D轉(zhuǎn)換板F1保險、N2(7815)輸出，若有問題則更換F1保險或N2(7815)，測量TP12測試點的電壓，若偏離正常值(-15 V)±1.5 V，則判斷為芯片N18(MC7915)損壞，進行更換，若正常，進行下一步，測量TP14點的電壓偏低，則檢查故障檢測電路。②監(jiān)測電路故障。檢查A/D轉(zhuǎn)換板、顯示板監(jiān)測電路。N20、N59出現(xiàn)故障的情況比較常見，若可判斷元件損壞則更換相應的電路元件。③顯示電路。如果以上部分檢查完還沒有發(fā)現(xiàn)故障點，則要轉(zhuǎn)變思路，檢查顯示板上，模數(shù)轉(zhuǎn)換的工作狀態(tài)顯示電路，此故障極有可能是因為排線老化或虛接引起的，若發(fā)現(xiàn)明顯的損壞器件，先更換器件，然后進行測量等操作。

4 故障實例

故障1：正常運行的發(fā)射機突然關機，經(jīng)查看狀態(tài)顯示板上模數(shù)轉(zhuǎn)換+15 V指示紅燈，按“復位”后，紅燈不熄滅。

故障分析：+15 V指示燈紅燈亮，查找故障原因，首先看模數(shù)轉(zhuǎn)換板+22 V，檢測比較器N20正相輸入端電壓值為+3.1 V，反相輸入端有可變電阻調(diào)整為標準的電壓+2.83 V。穩(wěn)壓塊輸出電壓在正常的浮動范圍，比較器此時的輸出方式為集電極開路。+22 V經(jīng)過保險送到顯示板(A32)，經(jīng)過可變電阻的分壓后的電壓為+4.36 V，高于比較器 N57B正相端的參考電壓2 V，比較器此時會輸出低電平，意味著模數(shù)轉(zhuǎn)換板的供電電壓正常，即顯示板上的+15 V指示燈為綠燈亮。如果比較器N57B的反相端電壓低于正相端的2 V電壓，比較器輸出高電平，該高電平經(jīng)N61A反向器翻轉(zhuǎn)后輸出低電平，送至功放控制電路與非門N66，使得所有運行的功放全部關閉，高電平也會輸送至顯示板，通過顯示電路使得指示燈由綠變紅。

故障處理：用電壓表測量供電電壓，即排線X1-1，顯示電壓值為18 V，即供電電壓達不到模數(shù)轉(zhuǎn)換板所需的22 V，檢查發(fā)射機配電機柜+22 V相關電路、整流塊VD14及濾波電容后，發(fā)現(xiàn)濾波電容C34損壞，斷低壓后，更換同型號正常的電容后，合低壓后，發(fā)射機恢復正常。

故障2：A/D 轉(zhuǎn)換-15 V 電源指示燈變紅導致發(fā)射機不能正常開機。

故障現(xiàn)象：按發(fā)射機面板“高功”鍵不能開機，觀察發(fā)現(xiàn)面板上 A/D 轉(zhuǎn)換-15 V電源指示燈變紅。

故障處理：檢查模數(shù)轉(zhuǎn)換板，發(fā)現(xiàn)-22 V的保險損壞，更換同型號保險后，發(fā)射機狀態(tài)指示板上-15 V指示燈變綠，開機后發(fā)射機正常工作，但關機后又會出現(xiàn)相同故障，可以斷定該故障不是簡單的保險損壞。詳細查看電路原理圖，模數(shù)轉(zhuǎn)換板上穩(wěn)壓輸出的-15 V電壓通過三端穩(wěn)壓器N30輸出-5 V給集成塊AD1671供電，用校準后的示波器檢查-5 V電壓，顯示波形在-3 V處抖動，由此可以推斷故障原因是某個電容漏電所致，檢查后，對可疑的濾波電容 C99進行更換，開機后發(fā)射機運行正常。處理故障不能光看表面現(xiàn)象，還要研究背后的內(nèi)在聯(lián)系，學會查看電路圖，能夠幫助我們提高故障處理的效率。