全固態(tài)中波發(fā)射機(jī)音頻處理器原理分析及故障處理

畢慶巴特爾

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視局綜合保障中心 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

哈爾濱正泰廣播設(shè)備有限公司生產(chǎn)的中波廣播發(fā)射機(jī)ZHTDAM10KW-Ⅱ是在之前版本機(jī)型全固態(tài)數(shù)字調(diào)制中波廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，吸收國外主要發(fā)射機(jī)生產(chǎn)廠家先進(jìn)技術(shù)，組織相關(guān)設(shè)備技術(shù)人員自行開發(fā)研制生產(chǎn)的國產(chǎn)新型數(shù)字調(diào)制和循環(huán)數(shù)字調(diào)幅中波廣播發(fā)射機(jī)。該發(fā)射機(jī)適用于中波發(fā)射范圍的頻段內(nèi)播送的各種數(shù)字語言信息節(jié)目，中波頻率范圍為531～1602kHz。

該發(fā)射機(jī)電路的一項(xiàng)主要?jiǎng)?chuàng)新功能便是采用了另外一種數(shù)字幅度信號(hào)的循環(huán)脈沖調(diào)制技術(shù)與方式。數(shù)字幅度循環(huán)調(diào)制電路技術(shù)是指先將任意一組模擬音頻信號(hào)幅度輸入和數(shù)字輸入的直流電壓分別依次經(jīng)過數(shù)字模擬輸入電壓和數(shù)字模擬輸出電壓間的連續(xù)脈沖變換，然后被量化并變換成具有若干比特?cái)?shù)的二進(jìn)制數(shù)字，使其中任意一組的比特?cái)?shù)電壓都可以對(duì)應(yīng)控制于一定范圍的數(shù)目功放模塊，使其能通過控制對(duì)應(yīng)的每個(gè)二進(jìn)制數(shù)字模塊進(jìn)行輸入和輸出，用數(shù)字電壓變換進(jìn)行數(shù)字疊加濾波與數(shù)字合成，形成與音頻相同的包絡(luò)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)調(diào)幅。這種數(shù)字的調(diào)制與輸出電壓方式通常被人們稱為是可被量化為數(shù)字的幅度調(diào)制。在調(diào)幅度為100%時(shí)，開通約36 個(gè)模塊功放，這樣能保證足夠的功放模塊作為備份，從而保障了滿功率播出，不會(huì)出現(xiàn)功率異態(tài)現(xiàn)象，停機(jī)檢修時(shí)可以直接更換掉損壞的模塊。

該系列發(fā)射機(jī)通常在每個(gè)音頻單元輸入前端配有專用音頻處理器，它發(fā)揮的作用主要體現(xiàn)在可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)輸出音頻信號(hào)的自動(dòng)和增益變化的精確控制，對(duì)輸入信號(hào)波形進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的壓縮放大，并對(duì)輸入前端的輸入音頻信號(hào)波形進(jìn)行動(dòng)態(tài)限幅。這樣就能夠使得發(fā)射機(jī)電路在輸入音頻信號(hào)振幅過大時(shí)也不會(huì)突然產(chǎn)生過大調(diào)幅，因此提高了最大平均可調(diào)幅度值，改善了收聽效果，且不會(huì)影響發(fā)射機(jī)本身各項(xiàng)播出信號(hào)指標(biāo)。該發(fā)射電路通常采用大規(guī)模的壓縮、擴(kuò)張器陣列（主要由NE570 組成）電路來分別完成上述主要功能。

1 音頻處理器原理分析

音頻處理器板在輸入音頻小于0dB 時(shí)，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯笠詽M足播出要求；當(dāng)輸入音頻大于0dB 時(shí)，音頻信號(hào)就會(huì)持續(xù)穩(wěn)定的輸出到浮動(dòng)載波板。這對(duì)后級(jí)對(duì)音頻信號(hào)的處理提供了傳輸保障。此音頻信號(hào)為600Ω平衡信號(hào)，600Ω輸入信號(hào)穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)，保證了穩(wěn)定的傳輸效果。音頻處理器信號(hào)增大時(shí)，發(fā)射機(jī)不會(huì)發(fā)生過調(diào)幅現(xiàn)象，保護(hù)了發(fā)射機(jī)其他電子元器件的安全運(yùn)行。通過音頻處理器對(duì)輸入信號(hào)源的優(yōu)化處理極大的提高了調(diào)幅度及平均調(diào)幅度，擴(kuò)大了發(fā)射機(jī)信號(hào)可有效接收的服務(wù)范圍，提升了信號(hào)收聽效果。

該機(jī)的音頻處理器由若干電子元器件組成不同的功能單元，來實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入音頻信號(hào)的處理，其電路框圖如圖1 所示。

圖1 音頻處理器原理框圖

音頻輸入阻抗變換器是典型的差動(dòng)輸入放大器，它取代了音頻輸入變壓器。所起到的作用是將前端來的雙端輸入平衡音頻信號(hào)變成單端的非平衡音頻信號(hào)。因?yàn)檩斎氲男盘?hào)或多或少都會(huì)夾雜一些高頻雜波或者直流信號(hào)，在輸入端加一個(gè)低通濾波器，可以濾除無用雜音的干擾。放大器N1 輸出端經(jīng)電容C5 濾波后，調(diào)整起限電位器RP1 可以精準(zhǔn)設(shè)置起限電平。當(dāng)輸入的音頻信號(hào)超過0dB時(shí)，輸出的音頻信號(hào)大小不變。

電路中的壓縮器由NE570等相關(guān)器件組成，通過壓縮器的音頻信號(hào)在輸入信號(hào)小于門限值（起限電平）時(shí)放大，而信號(hào)超過門限值時(shí)輸出的幅度保持不變。在壓縮器處于放大區(qū)時(shí)，起限電壓為0.9V，起限后隨輸入信號(hào)的幅度增加而上升，當(dāng)輸入信號(hào)為20dB 左右時(shí)，N8的16腳電壓約為2.35V。

線性檢波器由幾個(gè)三極管以及N10 等組成，它將輸入的負(fù)脈沖倒相、整流檢波后，在N10-6 腳經(jīng)D4（2CZ82）到N8-16 腳的直流電壓作為壓縮器的控制信號(hào)。V1、V2 是一種PNP型硅三極管，它的特點(diǎn)是小信號(hào)、大電流，而額定電壓卻很低。當(dāng)音頻信號(hào)超過門限電平大小時(shí)，超過的值越大，直流電壓就越高，可變?cè)鲆孢\(yùn)算放大器（N8）的增益就越低，從而保證了音頻信號(hào)的穩(wěn)定輸出。

2 音頻處理器的一例常見故障和處理

故障現(xiàn)象：發(fā)射機(jī)在正常播出時(shí)出現(xiàn)有功率顯示，卻沒有調(diào)幅度的故障，在控制桌系統(tǒng)接收不到解調(diào)后的音頻信號(hào)。用監(jiān)聽收音機(jī)接聽，沒有接收到音頻信號(hào)。顯示面板上指示燈均正常。

故障處理過程：技術(shù)人員查看控制桌音頻輸出正常，然后用示波器對(duì)從控制桌送到發(fā)射機(jī)的音頻信號(hào)進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示正常，排除了信號(hào)源發(fā)生故障的可能。繼續(xù)檢測經(jīng)過音頻處理器的輸出到模擬輸入板的音頻信號(hào)，檢測結(jié)果為沒有音頻信號(hào)，從而確定是音頻處理器或者連接線路發(fā)生了故障。隨后用萬用表檢查給音頻處理器板供電的直流電壓+15V顯示正常，檢測-15V 電壓，顯示也正常，排除了直流穩(wěn)壓供電電源故障。再用示波器根據(jù)圖紙（如圖2 所示）逐一檢查音頻處理器各個(gè)功能模塊的輸入、輸出端信號(hào)是否正常。發(fā)現(xiàn)低通濾波器和輸出阻抗變換器均沒有音頻信號(hào)輸出，即N3的6 腳沒有輸出信號(hào)，懷疑是N2 或者N3 出現(xiàn)故障，進(jìn)一步排查N2 和N3 的輸入音頻信號(hào)，發(fā)現(xiàn)音頻信號(hào)沒有送到放大器N3的輸入端，即N3 的3 腳沒有音頻信號(hào)，而N2 的3 腳有輸入信號(hào)。由此證明放大器N2 出現(xiàn)了故障，導(dǎo)致整個(gè)音頻處理器沒有正常輸出。 因?yàn)闆]有N2（LF356N） 的備件，將后級(jí)N7（LF356N）拆下，安裝到N2 的位置，N3 的3 腳有了輸入信號(hào)，可以確定是N2 出現(xiàn)了故障，經(jīng)技術(shù)人員更換后恢復(fù)正常，從而解決了這一故障。

圖2 音頻處理器部分電路圖

綜上，在故障處理中發(fā)現(xiàn)，技術(shù)人員對(duì)音頻處理器的原理理解的越透徹，處理故障時(shí)越精準(zhǔn)和熟練，同時(shí)要在發(fā)射臺(tái)備足備品備件，以防出現(xiàn)故障時(shí)缺少更換備件，推遲發(fā)射機(jī)恢復(fù)播出的時(shí)間。