中波發(fā)射機射頻模塊故障維修淺析

敖辛敏

（宜春811臺，江西 宜春 336000）

0 引言

中波廣播具有信息接收方便、傳輸距離遠及覆蓋面積廣的特點。中波節(jié)目品質(zhì)高、社會公益性強，始終堅持正確的輿論導向，作為主流媒體承擔著重要的社會責任，在重大事件中發(fā)揮著不可替代的作用。進入21世紀以來，科技飛速發(fā)展，中波廣播發(fā)射機不斷更新?lián)Q代，作為廣播電視技術(shù)行業(yè)技術(shù)人員，應該熟練掌握發(fā)射機的各項維護技能，始終牢記不間斷、高質(zhì)量、既經(jīng)濟、又安全的十二字播出方針，為安全播出工作做到盡職盡責。

1 中波發(fā)射機故障維修

1.1 故障分類

數(shù)字幅度調(diào)制（Digital Amplitude Modulation，DAM）中波發(fā)射機故障主要包含面板顯示故障和非面板故障兩大類[1]，其中面板顯示故障是發(fā)射機面板顯示的26個故障，非面板故障大致包括影響發(fā)射機技術(shù)指標的故障、發(fā)射機無法正常開關機故障以及功率異常故障。

1.2 故障處理步驟

DAM中波發(fā)射機的射頻部分故障處理主要包括監(jiān)測目標取樣、檢測比較、控制處理和故障顯示4個步驟。目標取樣的對象是模擬量和開關量，其中模擬量包含電壓、電流、幅度及頻率4個指標，開關量包含連鎖和冷卻兩個指標；比較電路通過對取樣值進行比較，發(fā)現(xiàn)模擬量和開關量超過設定限值時，發(fā)射機將做出相應的處理措施，并在前顯示面板上顯示故障狀態(tài)，或者對應的發(fā)光二極管亮紅燈。

2 射頻模塊的工作原理

DAM 10 kW中波發(fā)射機的射頻模塊主要包括激勵器、緩沖放大器和預推動放大器[2]，其工作原理如圖1所示。

圖1 振蕩器電路原理圖

10 kW DAM中波發(fā)射機的振蕩器為一獨立的功能板，處于發(fā)射機功放柜右側(cè)中間部位。緩沖放大器板和預推動放大器板在功放柜上端，和三塊推動板一起插在射頻推動合成母板上。

2.1 振蕩器的工作原理及故障分析

振蕩器由本機振蕩電路、外部激勵輸入電路以及切換電路組成。內(nèi)外激勵信號通過切換開關切換后送到保護切換電路，切換電路輸出4.5～5 Vpp的方波分別送到緩沖放大器A16和A32顯示板上的故障檢測電路。振蕩器電路故障檢測原理如圖2所示。

圖2 振蕩器電路故障檢測原理圖

振蕩器電路故障檢測以及顯示電路由比較器N44（正常時低電平，故障時高電平）和紅綠發(fā)光二極管H27兩個部分組成。發(fā)射機正常工作時，比較器N44的輸出電平為低電平，此時紅綠發(fā)光二極管H27的綠發(fā)光二極管亮燈。當發(fā)射機發(fā)生故障，振蕩器的輸出降低，比較器N44的輸出電平變?yōu)楦唠娖?，此時紅綠發(fā)光二極管H27的紅發(fā)光二極管亮燈，表明發(fā)射機存在故障。另外，比較器N44后端的禁止門電路也會接收到比較器N44輸出過來的高電平，當振蕩器無法正常工作，禁止緩沖級和預推動級就會顯示故障。如果振蕩器紅綠發(fā)光二極管H27紅燈亮，但并沒有影響到發(fā)射機的正常運行，需要對故障檢測電路進行重點關注。如果發(fā)射機此時無法正常開機，不能夠正常工作運行，此時振蕩板發(fā)生故障的可能性最大，檢查的重心要放在外部激勵輸入信號以及本機振蕩信號是否存在異常。除此之外，振蕩板上的幾路供電穩(wěn)壓電路是否正常也需要注意。

2.2 緩沖放大器的工作原理及故障分析

DAM 10 kW中波發(fā)射機的緩沖放大器是一個獨立的功能板，體積明顯小于其他插拔式功能板。大部分中波發(fā)射機采用非穩(wěn)壓30 V直流電壓給緩沖放大器供電。緩沖放大器取樣電路由VD6、VD3、R13、R14和C1電路組成，主要作用是將緩沖放大器送來的交流信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷骸４穗妷旱拇笮”硎揪彌_放大器輸出射頻幅度大小，作為緩沖放大器故障檢測取樣電壓。

圖3為緩沖放大器故障檢測電路原理圖。在推動合成母板上，預推動級和故障檢測電路會接收到緩沖放大器輸出的信號，推動級將信號放大，故障檢測電路對該信號進行檢測。緩沖放大器故障取樣電路由R13、R14、C1、VD6和VD3組成。緩沖放大器送來的射頻信號先經(jīng)過VD6進行整流變?yōu)橹绷餍盘?，此信號的大小表示緩沖放大器輸出射頻幅度的大小。直流信號通過濾波、分壓、穩(wěn)壓幾個步驟后作為送檢信號送到顯示板，由緩沖放大器檢測電路進行檢測。當緩沖放大器檢測電路檢測到信號正常時，比較器N44D輸出電平為低電平，此時紅綠二極管H26亮綠燈，表明緩沖放大器處于正常工作狀態(tài)；當發(fā)射機存在故障，送檢信號減小，比較器N44D輸出電平為高電平，此時紅綠二極管H26由綠燈變?yōu)榧t燈，表明緩沖放大器出現(xiàn)故障[3]。

圖3 緩沖放大器故障檢測電路原理圖

當緩沖放大器輸出的檢測信號變小，檢測電路就會檢測出緩沖放大故障，顯示面板的緩沖放大指示燈亮紅燈表示。這時，最直接有效的處理方法是先用一塊正常的板子將可疑緩沖板換下，此時如果故障消失，那么就鎖定故障在緩沖放大器的板子上，可以針對緩沖放大器的常見問題進行逐一排查。首先檢查緩沖放大板的供電電路是否存在問題，之后依次對功率放大管及其周邊的元器件進行逐一排查，判斷是否存在問題，也要檢查板子的插芯、插槽是否有松動、接觸不良的情況。通過一系列檢測，若問題沒有得到解決，可以通過檢測緩沖放大器故障檢測取樣和比較電路。

在日常維修實踐過程中，緩沖放大器最容易出現(xiàn)的故障是電源故障[4]。緩沖放大板長時間工作會產(chǎn)生大量熱量，使緩沖放大板處于高溫環(huán)境，導致這塊板子上的電路產(chǎn)生故障。保險管可能因此導致彈性減弱，導致保險管和保險管座之間存在縫隙，從而出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象。排查緩沖放大器電源故障的方法也很簡單，當發(fā)射機出現(xiàn)緩沖放大故障，不要立即開機，可以讓發(fā)射機停機冷卻一會再開機，若發(fā)射機又能繼續(xù)工作，但不定期地又會出現(xiàn)相同故障，大概率就是緩沖放大器電源故障。

2.3 預推動放大器工作原理及故障分析

預推動放大器實際上就是一塊功率放大板，與功放部分的48塊功放板相同，可通過推動合成母板上的開關S1，可以選擇預推動板工作在A部分還是B部分。輸出的射頻功率信號送到推動合成母版上的輸出網(wǎng)絡調(diào)諧電路，預推動輸出的射頻信號通過選擇開關后再送到調(diào)諧電路。調(diào)諧電路由可調(diào)電感L1和電容C3、C4、C5組成。調(diào)諧后的激勵信號再通過高頻耦合變壓器耦合到3塊推動放大器的輸入端，耦合變壓器的其中一組線圈輸出的高平信號經(jīng)二極管VD5整流后作為推動極故障檢測電壓。

預推動放大器故障檢測電路原理如圖4所示。預推動級故障檢測取樣電路包括R12、R15、C2、VD5及VD4五個部分，作用是將從VD5整流后取樣來的高電平信號變?yōu)橹绷麟妷海糜跈z測電壓。發(fā)射機正常工作時，由比較器N44A和紅綠發(fā)光二極管H25組成的檢測電路中的N44A輸出低電平，紅綠發(fā)光二極管H25的綠色發(fā)光二極管亮燈，表明發(fā)射機正常工作。當比較器N44A和紅綠發(fā)光二極管H25組成的檢測電路獲取的信號電平降低，比較器N44A輸出高電平，紅綠發(fā)光二極管H25的紅色發(fā)光二極管亮燈，表明發(fā)射機存在故障。

圖4 預推動放大器故障檢測電路原理圖

檢修預推動放大器故障時，可以優(yōu)先選擇一塊好的預推動板把可疑的預推動放大器板換下，這樣可以更快地判斷是預推動板故障還是其他方面的原因。最常見的原因是供電故障和輸出調(diào)諧故障。由于預推動供電調(diào)整電阻R1位于發(fā)射機中間柜門的頂端，出現(xiàn)接觸不良的可能性很高，可以使用示波器進行檢測，通過調(diào)整、觀察波形變化情況來確定。輸出調(diào)諧電感L1也會出現(xiàn)類似的情況，可以采用同樣的方式進行檢測[5]。

3 射頻部分的故障檢修方法

3.1 直觀檢測法

顧名思義，直觀檢測法就是通過觀察發(fā)射機的故障報警燈來判斷哪個位置存在故障。這種故障檢測方式一般用于判斷預推動級和推動級的射頻功能是否處于正常狀態(tài)。當射頻部分內(nèi)部的保險絲發(fā)生熔斷現(xiàn)象時，預推動級和推動級的射頻功能所在模塊報警燈會亮紅燈，此時推動級模塊中可能有場效應管已經(jīng)損壞。如果模塊正常開關電路及變壓器等部位存在問題，報警燈并不會亮燈。這就要求技術(shù)維護人員要有足夠的經(jīng)驗。

3.2 射頻推動多用表檢測

射頻推動多用表檢測方式就是常說的推動級故障檢測，一般是采用探測頭觀察預推動級和推動級的電壓和電流數(shù)據(jù)是否存在異常，主要用于交流電流和直流電流的故障檢測。

3.3 萬用表檢測

萬用表檢測方式經(jīng)常用來檢測射頻電路各個組成部分之間的邏輯電平值，與正常值進行比對，查看是否正常。在日常使用過程中，如果電平值顯示異常，說明有故障發(fā)生。

3.4 示波器檢測

示波器檢測方式可以檢測、判斷射頻電路的輸出和輸入是否一致。在日常使用過程中，如果檢測出相位存在較大的偏差，原因一般有兩種，一種是輸入變壓器發(fā)生短路，另一種是電路的插座存在接觸不良的情況。

4 故障實例

某臺發(fā)射機正常關機后自動開機失敗，故障面板顯示激勵器報警燈亮紅燈、射頻欠激勵報警燈亮紅燈。

為了不影響安全播出，迅速將同軸開關導向備機，并開啟備機，恢復正常播出之后再進行發(fā)射機維修。

先檢查射頻模塊相關聯(lián)的電源電路。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)保險絲沒有損壞，各極的電壓也沒有異常。再使用示波器檢測法，對射頻模塊的射頻激勵器、緩沖放大器以及預推動級輸入輸出信號這3個組成部分，分別進行逐個測量并做好詳細記錄。測量結(jié)果表明，緩沖放大器輸出的波形只有10 V左右，與正常值相比存在差距。為更加快捷排查故障，優(yōu)先采用備用緩沖放大板代替可疑緩沖放大板，嘗試開機，發(fā)現(xiàn)可以正常開機，且沒有任何報警燈亮紅燈，故鎖定故障原因在緩沖放大板上。

然后對故障緩沖放大板進行檢查維修。筆者采用的方法是直接進行比對，使用萬用表對緩沖放大板上的主要元器件進行對比，通過反復的測量和比對，測量數(shù)據(jù)結(jié)果顯示穩(wěn)壓二極管VD5的電阻存在異常，其數(shù)值與正常VD5兩端的數(shù)據(jù)相比明顯小得多。更換一個15 V穩(wěn)壓二極管，將板子重新安裝回發(fā)射機之后啟動發(fā)射機，此時發(fā)射機可以正常啟動，無任何異常。

5 設備檢修和維護經(jīng)驗

在有限的條件下給安全播出工作提供有力保障，是每一個技術(shù)維護人員的崇高使命和不懈努力的方向。要做好維護檢修工作，一定要勤學苦練。發(fā)射機發(fā)生故障時，技術(shù)維護人員必須拿出秒秒政治的態(tài)度去面對。

要想使發(fā)射機穩(wěn)定運行，不產(chǎn)生安全播出事故，首先在平常的維護檢修過程中必須保持小心謹慎，細心地對待發(fā)射機每一個零部件，及時分析發(fā)射機的頻率與各項性能指標的系統(tǒng)性評估，做好筆記，定期進行對比。其次要做好發(fā)射機房環(huán)境把控工作，及時對發(fā)射機房及發(fā)射機進行灰塵清理，避免灰塵堵塞排風扇導致發(fā)射機過熱宕機或者灰塵堆積影響發(fā)射機運行的靈敏度。最后要定期要開展應急演練，將演練過程中發(fā)現(xiàn)的問題進行總結(jié)分析。

6 結(jié)語

通過對中波發(fā)射機激勵部分故障的分析可以看出，只要深入掌握振蕩器、緩沖放大器以及預推動放大器3個模塊的工作原理及常見問題，牢記快速排查檢修的要點重點，并以小見大，全面掌握發(fā)射機每一個模塊的組成部分以及相對應的工作原理和維修重難點，做到心中有數(shù)，就能夠在發(fā)射機發(fā)生故障時及時有效地在第一時間進行排查解決，保障安全播出。