10 kW DAM中波廣播發(fā)射機的故障分析及處理

甘肅省廣播電視局武威廣播轉(zhuǎn)播臺：楊惠生

在現(xiàn)代社會中，廣播發(fā)射機作為廣播傳輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，在信息傳播和社會連接中起著不可替代的作用。特別是DAM（調(diào)幅調(diào)制）中波廣播發(fā)射機，由于其中等波長的傳播特性，具備較廣的覆蓋范圍和良好的穿透能力，成為廣播業(yè)務(wù)中重要的選擇之一。然而，長期運行和復(fù)雜的工作環(huán)境也給這些發(fā)射機帶來了各種挑戰(zhàn)，如故障頻發(fā)和性能下降等問題。因此，對DAM中波廣播發(fā)射機的故障分析與處理進行深入研究，成為保障廣播傳輸質(zhì)量、提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的迫切需求。本研究旨在探索DAM中波廣播發(fā)射機在長期運行中所面臨的故障情況，并通過系統(tǒng)性的分析與實驗探索，尋找有效的處理方法。

1. DAM中波廣播發(fā)射機故障及處理研究概述

1.1 DAM及中波廣播

DAM（調(diào)幅干擾抑制技術(shù)）是一種用于中波廣播發(fā)射機的調(diào)制技術(shù)，主要用于改善廣播信號的質(zhì)量和抑制對其他廣播頻率的干擾。在傳統(tǒng)的調(diào)幅（AM）廣播中，如果發(fā)射機的功率較大，可能會引起頻率干擾，影響其他頻率的廣播。DAM技術(shù)通過在信號的幅度和頻率上引入微小的變化，有效地抑制了對其他頻率的干擾，提高了廣播系統(tǒng)的頻譜效率。

DAM中波廣播是指無線電頻譜中的中波段，其頻率范圍通常在535 kHz至1605 kHz之間。中波廣播是廣泛用于傳播新聞、娛樂、文化和教育內(nèi)容的一種廣播傳輸方式。由于中波的傳播特性，它在覆蓋廣大地區(qū)、穿越障礙物以及在夜間傳播方面具有優(yōu)勢。DAM中波廣播發(fā)射機如圖1所示，是指采用調(diào)幅干擾抑制技術(shù)（DAM）的中波廣播發(fā)射機。DAM技術(shù)是一種用于中波廣播發(fā)射機的調(diào)制技術(shù)，通過引入微小的頻率調(diào)制來有效地抑制對其他廣播頻率的干擾，從而提高廣播傳輸?shù)念l譜效率和穩(wěn)定性。

圖1 DAM中波廣播發(fā)射機

1.2 DAM中波廣播發(fā)射機故障及處理研究現(xiàn)狀

故障診斷技術(shù)：研究人員探索了各種故障診斷技術(shù)，包括使用頻譜分析儀、示波器、熱像儀等儀器對發(fā)射機進行故障定位。通過監(jiān)測功率放大器、調(diào)諧電路、頻率合成器、天線系統(tǒng)和供電系統(tǒng)等關(guān)鍵組件的運行狀態(tài)以及分析發(fā)射機的輸出信號質(zhì)量，來判斷發(fā)射機的故障類型。

故障處理方法：針對不同的故障類型，研究人員提出了相應(yīng)的處理方法。對于功率放大器故障，通常采用溫度控制、電路重構(gòu)或替換元器件等方法來恢復(fù)輸出功率。針對調(diào)諧電路失效，優(yōu)化調(diào)諧電容和電感的參數(shù)以提高頻率穩(wěn)定性。而對于頻率合成器問題，通常使用鎖相環(huán)（PLL）技術(shù)進行調(diào)整以保證發(fā)射頻率精準(zhǔn)度。

性能優(yōu)化：除了處理故障，研究人員也致力于提高DAM中波廣播發(fā)射機的性能。例如，通過改進調(diào)制技術(shù)、引入數(shù)字信號處理、優(yōu)化發(fā)射機的設(shè)計和控制系統(tǒng)等手段，提高廣播信號的穩(wěn)定性、頻譜效率和覆蓋范圍。

2. DAM中波廣播發(fā)射機組件及常見故障

2.1 發(fā)射機過流

DAM中波廣播發(fā)射機是一種應(yīng)用調(diào)幅干擾抑制技術(shù)的中波廣播發(fā)射設(shè)備。其主要目的是提高廣播傳輸?shù)念l譜效率和穩(wěn)定性，抑制對其他頻率的干擾。發(fā)射機的組成包括音頻輸入模塊，負(fù)責(zé)接收廣播內(nèi)容；調(diào)制器用于將音頻信號調(diào)制成調(diào)幅信號；功率放大器將調(diào)幅信號放大為足夠的功率；頻率合成器確保發(fā)射信號的準(zhǔn)確頻率；天線系統(tǒng)將信號輻射到空中，覆蓋廣播服務(wù)區(qū)域。

DAM中波廣播發(fā)射機過流故障是指在發(fā)射機運行過程中，電流超過設(shè)計或正常工作范圍的故障現(xiàn)象。這種過流問題可能導(dǎo)致發(fā)射機不穩(wěn)定、性能下降甚至損壞關(guān)鍵部件，影響廣播傳輸?shù)倪B續(xù)性和穩(wěn)定性。在DAM中波廣播發(fā)射機中，過流故障可能會在以下情況下發(fā)生：

負(fù)載問題：廣播發(fā)射機的負(fù)載，即天線系統(tǒng)，可能存在問題，如短路或過載。這會導(dǎo)致電流增加，超出設(shè)備所能承受的范圍。

電路元件故障：廣播發(fā)射機內(nèi)部的電路元件，如電容器、電感、變壓器等，可能因老化、損壞或其他原因出現(xiàn)故障，導(dǎo)致電流異常增加。

功率放大器管子故障：DAM廣播發(fā)射機中的功率放大器通常使用晶體管（如BJT或MOSFET）作為放大器管子。這些管子可能會因為過載、電壓問題或老化而損壞，導(dǎo)致過流故障。

2.2 調(diào)諧電路失效

調(diào)諧電路失效是指調(diào)諧電路在正確選擇特定頻率的信號時出現(xiàn)問題，導(dǎo)致設(shè)備無法正常接收或處理所需頻率的信號。調(diào)諧電路用于調(diào)整無線通信設(shè)備（如收音機、電視機、無線電設(shè)備等）以接收特定頻率的信號。調(diào)諧電路失效原因主要包括：

元件故障：調(diào)諧電路中的元件（如電容器、電感器等）可能損壞、老化或出現(xiàn)接觸不良，影響調(diào)諧電路的性能。

參數(shù)不準(zhǔn)確：調(diào)諧電路中的元件參數(shù)可能與設(shè)計要求不符，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確選擇所需頻率。

外部干擾：強烈的電磁干擾或無線信號干擾可能干擾調(diào)諧電路的操作，導(dǎo)致失效。

錯誤設(shè)置：設(shè)備操作者可能錯誤地設(shè)置了調(diào)諧頻率或模式，導(dǎo)致無法正確接收信號。

2.3 頻率合成器問題

頻率合成器可以通過多種方法產(chǎn)生所需的頻率。不同的頻率合成器有不同的故障表現(xiàn)，常見的頻率合成器類型如下。

(1)直接數(shù)字頻率合成器 （Direct Digital Frequency Synthesizer，DDS）：使用數(shù)字技術(shù)直接合成目標(biāo)頻率。DDS通常由相位累加器、數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器和時鐘發(fā)生器組成。通過改變累加器的累加速率，可以改變輸出頻率。DDS具有快速調(diào)諧能力和高穩(wěn)定性。

(2)鎖相環(huán) （Phase-Lock Loop，PLL）:PLL是一種反饋控制系統(tǒng)，將參考頻率與振蕩器產(chǎn)生的頻率進行比較，并通過調(diào)整振蕩器的頻率來使兩者保持同步。PLL在通信、時鐘生成和頻率合成等領(lǐng)域中被廣泛使用。

(3)計數(shù)器和除頻器 （Counter and Divider）：這種簡單的方法使用計數(shù)器來計算所需頻率的周期，然后將計數(shù)器的輸出信號通過除頻器分頻得到所需的頻率。

(4)混頻器（Mixer）：混頻器將兩個或更多的頻率合并，生成一個具有所需頻率的新信號。

(5)加法合成器（Additive Synthesizer）：將多個頻率組合在一起，以產(chǎn)生復(fù)雜的波形和頻譜。

(6)相位差鎖定環(huán)（Phase Difference Lock Loop，PDLL）:P-DLL是一種特殊的鎖相環(huán)，用于在無信號條件下從輸入信號中合成頻率。

頻率合成器通常用于產(chǎn)生高精度和穩(wěn)定的輸出信號頻率，其工作原理基于將一個較低的輸入時鐘頻率合成為一個高頻率的輸出信號。不同頻率合成器故障通常表現(xiàn)為：

晶振故障：頻率合成器通常使用晶體振蕩器作為基準(zhǔn)時鐘源。晶振是一種高穩(wěn)定性的振蕩器，但它們并非絕對完美，可能會因為老化、機械損壞或環(huán)境因素而出現(xiàn)故障。晶振故障會導(dǎo)致合成器無法獲得穩(wěn)定的參考時鐘，從而使輸出頻率不穩(wěn)定或停止輸出。

分頻器故障：頻率合成器通常包含分頻器模塊，用于將輸入時鐘頻率按照設(shè)定的分頻比分割為較低的頻率。分頻器故障可能導(dǎo)致輸出頻率錯誤，不符合預(yù)期的頻率值，或者產(chǎn)生干擾和噪聲。

鎖相環(huán)（PLL）故障：鎖相環(huán)是頻率合成器中常用的控制系統(tǒng)，用于校正輸出頻率。它通過比較參考時鐘和輸出時鐘的相位差來調(diào)整合成器的參數(shù)，使輸出頻率精確穩(wěn)定。PLL故障可能導(dǎo)致頻率合成器無法鎖定所需頻率，導(dǎo)致輸出頻率偏差較大。

控制邏輯故障：頻率合成器通常由一些控制邏輯電路控制，用于設(shè)置輸出頻率、頻率步進、調(diào)頻等參數(shù)?？刂七壿嫻收峡赡軐?dǎo)致合成器無法正確響應(yīng)設(shè)置，造成輸出頻率不穩(wěn)定或無法按預(yù)期進行調(diào)整。

電源問題：頻率合成器對電源的質(zhì)量要求很高，不穩(wěn)定或噪聲較大的電源可能會影響合成器的正常工作，導(dǎo)致輸出頻率不穩(wěn)定或產(chǎn)生雜散頻率。

3 中波發(fā)射機故障測試和處理方案

3.1 故障測試流程

當(dāng)中波發(fā)射機出現(xiàn)故障時，首先應(yīng)檢查電源和供電系統(tǒng)。使用數(shù)字萬用表測量電源電壓，確保直流電源和交流電源都在規(guī)定范圍內(nèi)。同時，檢查電源連接線、插頭和插座，確保它們沒有損壞或松動，以防止供電故障影響發(fā)射機正常工作。

其次，對天線系統(tǒng)進行檢查。使用天線分析儀來測量天線系統(tǒng)的駐波比（VSWR），以確保天線匹配良好。檢查天線的連接器、饋線和天線本身，確認(rèn)它們沒有損壞或銹蝕，因為不良的天線系統(tǒng)可能導(dǎo)致信號傳輸不暢或無法達(dá)到預(yù)期的覆蓋范圍。還需要進行頻率和功率測試，使用頻譜分析儀來測量發(fā)射機輸出信號的頻率是否準(zhǔn)確，確保頻率與規(guī)定頻率一致，以避免頻率不匹配導(dǎo)致的干擾。

同時，使用功率計來測量發(fā)射機輸出功率是否符合規(guī)定的輸出功率要求，確保發(fā)射信號的合法性和覆蓋范圍。此外，調(diào)制檢查也是必要的。確認(rèn)調(diào)制信號源正常工作，并使用示波器檢查調(diào)制信號的波形是否正確。檢查調(diào)制信號的幅度和頻率范圍是否符合要求，確保調(diào)制過程的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。最后，檢查發(fā)射機的軟件和參數(shù)設(shè)置是否正確。對于數(shù)字化發(fā)射機，確保配置符合要求，避免由于參數(shù)設(shè)置錯誤導(dǎo)致的故障。

3.2 發(fā)射機故障處理方案

3.2.1 發(fā)射機過流維護措施

為防止發(fā)射機過流故障，首先，需要定期檢查發(fā)射機所連接的電源系統(tǒng)。確保電源電壓穩(wěn)定且符合規(guī)格要求，可以采用高質(zhì)量的電源和電壓調(diào)節(jié)器，以防止電源波動引起過流現(xiàn)象。其次，溫度監(jiān)控與散熱是至關(guān)重要的。發(fā)射機長時間高功率工作容易導(dǎo)致部分元件過熱，因此應(yīng)定期監(jiān)測發(fā)射機的工作溫度。同時，保持發(fā)射機內(nèi)部散熱系統(tǒng)清潔，并確保風(fēng)扇正常運轉(zhuǎn)，以維持設(shè)備在合理的工作溫度范圍內(nèi)。此外，功率放大器作為發(fā)射機的核心組件，也需要定期檢查工作狀態(tài)，包括輸出功率和工作溫度，一旦發(fā)現(xiàn)問題，及時修理或更換損壞的功率放大器部件，避免過流故障進一步惡化。

3.2.2 調(diào)諧電路失效維護措施

為預(yù)防調(diào)諧電路失效，定期校準(zhǔn)和調(diào)諧也必不可少。發(fā)射機的調(diào)諧電路需要精確校準(zhǔn)，以確保其在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)工作。經(jīng)常進行精準(zhǔn)調(diào)諧可維持發(fā)射信號的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。除此之外，保持發(fā)射機內(nèi)部清潔十分重要。注意防止灰塵和雜物進入調(diào)諧電路，因為灰塵和雜物可能會干擾調(diào)諧電路的工作，導(dǎo)致失效或不穩(wěn)定的頻率輸出。同時，合理運行功率也是預(yù)防調(diào)諧電路失效的關(guān)鍵。超過發(fā)射機設(shè)計功率范圍的操作會增加調(diào)諧電路的負(fù)擔(dān)，應(yīng)避免過高功率操作以防止調(diào)諧電路損壞。

3.2.3 頻率合成器故障維護措施

為保障頻率合成器的正常工作，首先，定期檢查鎖相環(huán)（PLL）是必要的。頻率合成器常使用PLL進行頻率合成，確保PLL正常鎖定所需頻率。其次，定期校準(zhǔn)頻率合成器，以確保輸出頻率的準(zhǔn)確穩(wěn)定。頻率合成器發(fā)生故障可能導(dǎo)致發(fā)射機輸出頻率錯誤或不穩(wěn)定，因此定期校準(zhǔn)非常重要。同時，確保電源質(zhì)量也是頻率合成器維護的關(guān)鍵方面。頻率合成器對電源質(zhì)量要求較高，確保合適的電源供應(yīng)，防止電源波動對頻率合成器造成影響。綜上所述，定期檢查、校準(zhǔn)和確保電源穩(wěn)定是頻率合成器故障維護的主要措施，保障發(fā)射機頻率合成器的穩(wěn)定工作。

4. 結(jié)束語

DAM在廣播傳輸中扮演著重要角色，本文針對DAM中波廣播發(fā)射機在長期運行過程中出現(xiàn)的故障問題進行了深入的分析與探討，并提出了相應(yīng)的性能優(yōu)化方法。首先介紹了DAM中波廣播發(fā)射機故障及處理的研究概述。隨后，詳細(xì)探討了DAM中波廣播發(fā)射機常見故障的類型和頻率。最后在故障分析的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)故障測試方法和處理方案。本研究結(jié)果為DAM中波廣播發(fā)射機中機器故障的分析與處理提供了新思路。