中波廣播發(fā)射機功放問題與解決建議

■內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心錫林浩特廣播發(fā)射中心臺集寧585臺：薛志鵬

功率放大器能夠為數(shù)字調(diào)幅做準備，在展開數(shù)字調(diào)幅這一工作過程之前一般都需要明確具體的操作標準，嚴格按照操作標準來完成調(diào)幅任務。而在調(diào)幅工作期間，開啟一定數(shù)量的功率放大器可以產(chǎn)生射頻輸出電壓，當射頻輸出電壓和瞬時音頻調(diào)制信號保持一致時，生成的電壓作用能夠為后續(xù)設備的穩(wěn)定運作提供穩(wěn)定的動力支持。數(shù)字調(diào)幅也是人們常說的量化調(diào)幅，在調(diào)幅工作結(jié)束之后形成音頻信號的同時還會產(chǎn)生音頻數(shù)據(jù)流，通常其大小為12比特左右。之后還需要對處理過的音頻信號展開系統(tǒng)編碼工作，形成與之對應的位碼信號，期間需要應用的編碼設備便是調(diào)制編碼器。控制系統(tǒng)運作需要按照時間序列執(zhí)行，故障問題根據(jù)嚴重程度分類，確保發(fā)射機房計算機設備可以對系統(tǒng)整體運作情況展開監(jiān)控與數(shù)據(jù)管理。

1.中波廣播發(fā)射機運行原理

1.1 數(shù)字調(diào)幅

對于中波廣播發(fā)射機來說，數(shù)字調(diào)幅的運作原理在于將接收到的模擬音頻經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)換為對應的數(shù)字信號。所以在發(fā)射機系統(tǒng)運作期間，工作人員通常要利用對應的方法來采集并檢查音頻信號。采集與檢查過程具有一定的隨機性，檢查期間需要將收集到的音頻信號進行量化和放大處理，以便對得到的音頻信號時間軸進行了解和確認。量化處理音頻的過程是對收集到的樣本音頻展開離散化處理，從而得到隨機一組樣本音頻幅度離散型信號，也可能是時間離散型信號。

1.2 中波傳播介質(zhì)

在中波廣播發(fā)射機日常運行過程中，許多用戶都曾反饋夜間的收聽效果要優(yōu)于白天的情況，實際上這屬于正?，F(xiàn)象，大地也會吸收中波功率，中波在地面上的傳播距離一般不到300公里。在白天時大地受陽光輻射較為強烈，那么電離層的密度也會進一步提高，這時電離層將會成為一種良性導體，中波利用天波傳播的一部分信號會被電離層所吸收，所以導致傳播過程存在一定的損耗。在夜晚時沒有了陽光直射，電離層中的電子和離子相互復合而顯著增加，這使得電離層的密度減少，從而導電性能也跟著降低，在這一條件下電離層對于中波的吸收效果也會大幅度下滑，所以夜間的收聽質(zhì)量相較于白天更高。

1.3 功能模塊

目前在廣播設計中，功放橋接設計通常會利用帶有IRF350場效應晶體管的功放板來完成，能夠在發(fā)射機穩(wěn)定運作的條件下實現(xiàn)輪換處理48塊功放板的信號。這種功放板的運作原理如下：利用射頻放大器以橋式連接的方式銜接MOS場效應管，這種連接方式在中波廣播發(fā)射機中有著較為廣泛的應用，一般劃分為V1V2場效應管與V3V4場效應管。在功能模塊中，不同部分的兩個場效應晶體管會通過輪換的方式交替運作，同時第一部分的V1場效應管和第二部分的V3場效應管會以橋式連接的方式銜接，這一方式的優(yōu)點在于可以將接收到的音頻信號進行正常速率與正常質(zhì)量的傳遞，并且把控供電電壓的交替變化。功率放大器在現(xiàn)場運行中需要判斷好其工作效率，可以將場效應晶體管的過渡時間作為工作效率的判斷標準。若場效應晶體管處于截止、導通等狀態(tài)時，耗電量也會處于一個較低的狀態(tài)。若能有效控制場效應晶體管過渡區(qū)間的能量損耗，了解處于過渡區(qū)間的時間情況，場效應管在這一時間段中的工作效率處于較高的狀態(tài)水平，那么可以確認實際的能量損耗處于理想范疇，平均功率并不高。

2.中波廣播發(fā)射機功放問題與解決建議

2.1 數(shù)字調(diào)制變化

中波廣播發(fā)射機在正常工作過程中，若由于設備功率異常而對發(fā)射機數(shù)值轉(zhuǎn)換帶來不利影響，那么維修人員就需要及時圍繞發(fā)射機系統(tǒng)展開全方位的檢查與分析工作，及時找到發(fā)射機故障的具體位置。一般來說發(fā)射機存在數(shù)字轉(zhuǎn)換故障的原因大多為：發(fā)射機中A/D轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)了較為嚴重的故障問題，導致循環(huán)調(diào)制編碼器應有的編碼與實際編碼之間出現(xiàn)了較為明顯的差異。根據(jù)中波廣播發(fā)射機發(fā)射機的運行原理來看，發(fā)射機內(nèi)部的編碼器在執(zhí)行編碼工作時一般會屏蔽掉信號，但發(fā)射機運行期間轉(zhuǎn)換器也要將數(shù)字信號進行分頻處理，這一現(xiàn)象可能會導致實際傳輸信號與檢查人員采集到的樣本信號之間在頻率方面出現(xiàn)較大差別，在傳輸性質(zhì)差異較大時可能使得工作人員收集到的樣本信號扭曲和失真。例如，發(fā)射機中的設備功能模塊接收到錯誤編碼之后，可能會導致數(shù)字信號在傳輸期間失真，發(fā)射機功放功能難以實現(xiàn)開關的自動化調(diào)節(jié)，不利于系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。這時，維修人員可以將編碼器中容量相對較大的金屬箔片、云母片展開電容器組裝，這樣能夠控制工作人員在收集信號樣本工作時可能對編碼器信號所帶來的干擾問題。之后再輸送一段示波到中波廣播發(fā)射機進行測試，確認發(fā)射機的功放功能有無存在異常。

2.2 功放管擊穿問題

在中波廣播發(fā)射機運作期間，若發(fā)射機從原本的有序化運作突然轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序性的異常調(diào)幅，這種情況可能導致功放管被擊穿等問題，嚴重時會對發(fā)射機運轉(zhuǎn)效率和安全性帶來不利影響。在故障排查中，維修人員需要重點關注模塊功放段，在模塊功放段中配置相應的電子測量儀來檢查模塊的功放功能是否存在異常，準確了解調(diào)節(jié)頻率的時間和運行效果，掌握控制功放開關的時間等情況。如果電流調(diào)節(jié)器內(nèi)部的電壓負載處于正常水平，并且維修工作也沒有發(fā)現(xiàn)較明顯的異常問題，便可以斷定故障問題發(fā)生在調(diào)節(jié)器上，之后對調(diào)節(jié)器展開全面檢查。一般情況下調(diào)節(jié)器的使用壽命較長，但在使用過程中可能會造成信號輸出管道損耗等問題，在損耗程度不斷累加的條件下也會逐漸氧化，功放管更容易被擊穿。面對這類問題，在維修工作中可以選擇焊接的方法，維修人員先找到管道氧化問題最嚴重的區(qū)域，之后利用相應的方法進行控制，同時對另一側(cè)的電壓進行檢測，判斷電壓水平，最終找到對應的故障解決方法。

2.3 天線故障問題

中波廣播發(fā)射機產(chǎn)生的最常見的故障便是天線故障問題，導致天線故障問題發(fā)生的成因大多在于零位未能保持規(guī)律性變化，運行不穩(wěn)定，從而造成反射增大的情況。針對這一故障，可以對中波廣播發(fā)射機的天饋線和天線調(diào)幅進行全方位排查，針對出現(xiàn)問題的位置以及問題嚴重情況進行判斷，主要判斷天線有無明顯損壞問題。這時，可以先啟動備機，將主機發(fā)射機置于假負載位置，期間需要觀察發(fā)射機開關的運作情況，按照發(fā)射機開關運作情況，對發(fā)射機在相同輸入信號下能否正常運作進行初步判斷。期間也可能會面臨一些特殊情況，例如正常的音頻節(jié)目源頻率跳躍水平基本一致，但調(diào)幅電流可能會發(fā)出天線警報，發(fā)生這一問題時功率會在警報的影響下降低。除這種情況外，天線故障的原因還有可能是設備網(wǎng)絡中性線與內(nèi)部相線在相互影響之下形成了非線性負荷，從而導致諧波電流串聯(lián)的問題，進而引發(fā)電路障礙情況，最后對中波廣播發(fā)射機的日常運作帶來不利影響。面對這類問題，需要選擇合理且針對性的手段來解決故障，期間需要確保電容器的完整性。同時，天線損壞還可能因為雷擊等外部因素導致，天線本身在避雷針的保護下基本不會遭遇雷擊問題，有的地方避雷針和天線保持1m左右的距離，但實際上標準的安全距離為3m，實際距離和標準距離差異較大，當避雷針接閃電時，雷電的破壞力較大可能會擊穿空氣，對距離較近的天線造成反擊效果，最終導致天線損壞問題。面對這一問題，天線饋線需要在接入設備端口位置設計對應的信號浪涌保護器，并且在避雷針的安裝工作中也要保證避雷針和天線保持標準的水平3m安全距離，而且避雷針和天線也要呈對角線方向安裝。

2.4 中波發(fā)射機元器件故障維修

由于廣播電視臺發(fā)射設備經(jīng)常為長時間高負荷運行，并且人們對于廣播電視節(jié)目的需求較大，難以對發(fā)射設備留有一定時間來停機檢查。全年無休的運行使得設備的維修保護尤為重要，這甚至決定了廣播電視節(jié)目能否順利和安全地播出。定期維護能夠及時了解發(fā)射機是否存在故障問題或安全隱患，及時排除故障隱患，避免故障問題對系統(tǒng)運行帶來的影響。中波發(fā)射機的日常運行中需要重點檢查電解電容有無漏洞問題，以及發(fā)射機電阻有無出現(xiàn)溫度異常情況，高壓器件是否在較高的溫度環(huán)境下出現(xiàn)打火的問題，發(fā)射機電源位置有無異味或變色等問題。

3.中波廣播發(fā)射機日常維護策略

3.1 定期進行除塵

由于中波廣播發(fā)射機的運行狀態(tài)為長時間的帶電運作，因此發(fā)射機表面可能在電荷積聚作用下吸附空氣中的灰塵。雖然大多數(shù)廣播電視臺都十分關注機房管理工作，機房密閉性有了明顯提高，但空氣中的灰塵仍然是難以避免的問題。中波廣播發(fā)射機靈敏性與精確度都可能因為吸附大量灰塵而被降低，并且灰塵吸附較多也會加速設備老化，嚴重時還可能造成信號失真的問題。因此中波廣播發(fā)射機需要定期進行除塵工作，提高設備使用壽命的同時，讓設備始終處于良好的狀態(tài)投入到工作中，在除塵工作中，鼓風機與吸塵器等都是主要的清潔設備。

3.2 定期檢查設備開關

在中波發(fā)射機功放模塊中，開關老化也是最常見的故障之一，開關老化容易造成中波廣播發(fā)射設備開關不受控等現(xiàn)象，嚴重時還可能導致開關脫離的情況，設備運行過程不可控可能會造成更嚴重的連鎖問題。一些廣播設備難以保持穩(wěn)定運行狀態(tài)的原因可能在于開關運行狀態(tài)不穩(wěn)定。但維修工作卻很容易忽視開關質(zhì)量問題，如果質(zhì)量出現(xiàn)損壞，則可能造成檢修維護難度加大，維修人員往往要花費一定時間才能找到功放模塊故障問題的原因，難以保證故障維修工作的效率。對此維修人員在設備檢查工作中，應當把控好檢查工作的各個細節(jié)部分，確定維修工作的基本開展方向，以此來提高維修工作效率，提高質(zhì)檢與維修工作有效性。此外，若開關設備長時間未能進行檢查，在出現(xiàn)開關脫離問題時還可能對設備操作帶來一定危險，根據(jù)儀器設備的物理現(xiàn)象，包括自感和互感等，開關部分潛藏的安全隱患也不容小覷。對此定期需要進行開關的維護與檢查工作，排查功放模塊的隱藏故障問題，提高功放模塊運行質(zhì)量。為避免開關安全隱患造成更嚴重的安全事件，還需要強化維修人員的專業(yè)培訓工作，提高維修維護水平，在功放模塊檢查與維修中保證工作質(zhì)量與效率，提高中波廣播發(fā)射機系統(tǒng)運行穩(wěn)定性與安全性。

3.3 定期更換元器件與接線端子

中波廣播發(fā)射機電流的熱效應對于元器件和接線端子具有較為顯著的影響，元器件和接線端子可能在電流熱效應下提高設備損耗，這些損耗也是造成發(fā)射機系統(tǒng)故障的原因之一。因此在日常檢查維護工作中也要關注小型元器件的保養(yǎng)、清潔、更換等工作。首先需要定期清理和更換元器件與接線端子，尤其是中波廣播發(fā)射機接線端子，長時間的帶電運作使得設備靈活性下降，阻值與電能損耗也會相應提高；其次需要做好維護保養(yǎng)工作，盡可能減少電流對中波廣播發(fā)射機帶來的損耗問題，確保設備運行的可靠性。從這些維護措施中能夠了解到，中波廣播發(fā)射機的安全運作需要多個環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)運行，但是，按時做好維護與檢查工作則是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基本工作，是提高設備的安全性與可靠性、提高信號傳輸?shù)馁|(zhì)量與效率的前提。

3.4 合理選擇測試方法

為有效控制中波廣播發(fā)射機功放故障問題，替代法是最常用的方法之一，替代法的優(yōu)勢在于可以在較短的時間中檢測出功放模塊的故障問題。在這一條件下合理利用測試法能夠快速而準確地找到功放模塊存在的故障問題，為檢修人員檢修工作的高效展開提供支持。當發(fā)現(xiàn)新設備的元器件存在故障問題時，需要盡可能保證功放模塊運行的有序性，所以在維護功放模塊工作中還需要利用示波器設備來進行電平測量工作，檢查功放模塊的故障問題和驅(qū)動信號電平是否存在必要的關聯(lián)性特征，在驅(qū)動信號進行電平測量工作中，還要保證中波廣播發(fā)射機處于關閉狀態(tài)，通過一定的測試的手段提高高壓電源的放大效果，并且拔出熔斷器組件與保險裝置，保證測試人員的安全性。

3.4.1 示波器測量

在測量工作中，需要合理設定發(fā)射機的功率數(shù)值，一般情況下功率數(shù)值為5kW為宜，利用示波器的探頭測試功能來優(yōu)化功放模塊場效應測量過程，調(diào)整好軌跡并且在屏幕中心位置顯示出來。合理設置幅度值，通常每格50V即可，外部同步示波器設定方法，與振蕩器連接，對示波器系統(tǒng)進行調(diào)整，讓示波器波形周期具有9格的占據(jù)效果，每格度數(shù)盡量保證在40°左右。示波器屏幕上需要確定波形為0時的位置情況，將這一位置作為標準展開功放模塊的功放測試工作的基準位置，根據(jù)參考相位信息，角度需要保持在5°以內(nèi)。

3.4.2 信號測量

功放模塊射頻驅(qū)動電平檢查方法如下：其一，關閉發(fā)射機中的交流電源，并且在保險絲板中移除功放電源保險絲；其二，交流電源檢查前應合上低壓開關，之后按下開機鍵并觀察功放電源加電過程，以及射頻功率和功放電流指示；其三，檢測各功率模塊的RF輸入信號，波形幅度需要保持在25～28VP-P之間。

在檢測驅(qū)動信號相位時需要注意，功放模塊結(jié)構(gòu)一般有兩個，都具備獨立的驅(qū)動信號，為保證發(fā)射機運行穩(wěn)定，驅(qū)動信號相位需要保持在±5°以下。利用示波器檢測放大器射頻驅(qū)動信號相位，需要注意以下問題：1）過渡驅(qū)動相位差異。檢查控制元件，虛焊可以在射頻放大器中造成驅(qū)動相位問題，可以通過替換的方式來解決這類問題；2）功放模塊漏極相位問題。在檢查模塊是否存在問題時，需要檢測漏極相位，二進制放大器漏極相位可以進行調(diào)整，射頻放大器漏極需要保證相互間處于±4°以內(nèi)，典型情況則為±2°以內(nèi)；3）過渡漏極相位差異。若某一功放模塊的漏極相位高于技術標準，可以通過另一個滿足要求的模塊進行替換。若模塊存在故障則需要檢查驅(qū)動相位和射頻驅(qū)動變壓器、MOSFET晶體管。若多個模塊都在相同的位置產(chǎn)生相位問題，那么需要檢查功率合成器或功率線圈抽頭是否存在故障。

4.結(jié)束語

中波廣播發(fā)射機的應用打破了傳統(tǒng)電子管中波發(fā)射機的限制，但這并不代表值機工作可以松懈，相反更需要把握設備運行原理和系統(tǒng)維護檢修工作，保證廣播電視節(jié)目的安全播出。智能化技術的發(fā)展為遠程可控的中波發(fā)射提供了便利，這也對有關的技術人員提出了一定要求，只有不斷提高自身的專業(yè)素養(yǎng)才能保證中波廣播發(fā)射機的高質(zhì)量運行，為廣播電視行業(yè)提供更有力的支持。