中波廣播發(fā)射機(jī)故障分析及維護(hù)措施

【摘要】中波廣播發(fā)射機(jī)是廣播電臺(tái)的核心設(shè)備之一，其穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到廣播節(jié)目的傳輸質(zhì)量和覆蓋效果。然而，由于中波廣播發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣等因素，在實(shí)際運(yùn)行過程中難免會(huì)出現(xiàn)各種故障，給廣播電臺(tái)的正常播出帶來不利影響。本文通過深入分析中波廣播發(fā)射機(jī)幾種常見的故障，包括電源故障、調(diào)制故障、射頻故障、天線故障等，并針對性地探討了相應(yīng)的維護(hù)措施，如定期檢查、參數(shù)優(yōu)化、清潔防塵等。通過采取這些措施，可以有效預(yù)防和及時(shí)解決中波廣播發(fā)射機(jī)的各種故障，確保廣播電臺(tái)安全穩(wěn)定運(yùn)行，為聽眾提供高質(zhì)量的廣播服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】中波廣播發(fā)射機(jī)；故障分析；維護(hù)措施；廣播電臺(tái)

中圖分類號：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.13.001

中波廣播發(fā)射機(jī)是廣播電臺(tái)的核心設(shè)備之一，其性能的好壞直接影響到廣播節(jié)目的傳輸質(zhì)量和覆蓋范圍。然而，由于中波廣播發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣等因素，在實(shí)際運(yùn)行過程中難免會(huì)出現(xiàn)各種故障，給廣播電臺(tái)的正常播出帶來不利影響。因此，深入分析中波廣播發(fā)射機(jī)的常見故障，并采取有效的維護(hù)措施，對于確保廣播電臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。本文旨在為中波廣播發(fā)射機(jī)的維護(hù)和故障排除提供參考和指導(dǎo)。通過對中波廣播發(fā)射機(jī)常見故障的分析和總結(jié)，提高廣播電臺(tái)技術(shù)人員的維護(hù)技能，減少設(shè)備故障率，進(jìn)而保障廣播節(jié)目的正常播出和傳輸質(zhì)量。

1. 中波廣播發(fā)射機(jī)故障分析

1.1 電源故障

電源電壓不穩(wěn)是電源故障的常見表現(xiàn)之一。中波廣播發(fā)射機(jī)通常采用三相交流電源供電，要求電源電壓穩(wěn)定在額定值的±5%范圍內(nèi)。然而，受到電網(wǎng)波動(dòng)、負(fù)載變化等因素的影響，電源電壓可能出現(xiàn)波動(dòng)或突變的情況，導(dǎo)致發(fā)射機(jī)工作不穩(wěn)定甚至損壞。例如，當(dāng)電網(wǎng)電壓突然升高時(shí)，可能導(dǎo)致發(fā)射機(jī)的功率管和調(diào)制管過壓而燒毀；當(dāng)電網(wǎng)電壓突然降低時(shí)，可能導(dǎo)致發(fā)射機(jī)的偏置電壓和控制電壓不足，引發(fā)工作異常。電源模塊損壞是另一種常見的電源故障。中波廣播發(fā)射機(jī)的電源系統(tǒng)通常由多個(gè)電源模塊組成，如整流模塊、濾波模塊、穩(wěn)壓模塊等，每個(gè)模塊均包含多種電子元器件，如變壓器、整流橋、電容器、穩(wěn)壓管等。這些元器件在長期工作過程中會(huì)發(fā)生老化、損耗等問題，導(dǎo)致電源模塊的輸出電壓不穩(wěn)、紋波過大等故障[1]。例如，當(dāng)電解電容器老化時(shí)，其容量和耐壓會(huì)明顯下降，導(dǎo)致濾波效果變差，輸出電壓紋波增大；當(dāng)整流二極管擊穿時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整流橋短路，輸出電壓降為零。

1.2 調(diào)制故障

調(diào)制度不足是調(diào)制故障的典型表現(xiàn)之一。調(diào)制度表示音頻信號對射頻載波的調(diào)制深度，直接影響到發(fā)射機(jī)的有效輻射功率和音頻信號的傳輸質(zhì)量。根據(jù)國家廣播電視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，中波廣播發(fā)射機(jī)的調(diào)制度應(yīng)不低于85%。然而，當(dāng)調(diào)制電路出現(xiàn)故障時(shí)，如調(diào)制管偏置不正確、調(diào)制變壓器初級電路開路等，會(huì)導(dǎo)致調(diào)制度不足，使得音頻信號在射頻載波上的調(diào)制深度不夠，導(dǎo)致發(fā)射機(jī)的有效輻射功率下降，音質(zhì)變差，傳輸距離變短。調(diào)制失真是另一種常見的調(diào)制故障。調(diào)制失真是指音頻信號在調(diào)制過程中發(fā)生非線性失真，導(dǎo)致輸出信號中出現(xiàn)諧波和互調(diào)產(chǎn)物等干擾成分。調(diào)制失真主要由調(diào)制電路中的非線性元件引起，如調(diào)制管、調(diào)制變壓器等。當(dāng)這些元件的工作狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，如調(diào)制管老化、調(diào)制變壓器磁芯飽和等，會(huì)導(dǎo)致調(diào)制電路的非線性特性惡化，引入失真成分[2]。調(diào)制失真會(huì)導(dǎo)致發(fā)射機(jī)的音質(zhì)下降，出現(xiàn)刺耳的雜音和失真，嚴(yán)重影響聽眾的收聽體驗(yàn)。

1.3 射頻故障

功率下降是射頻故障的典型表現(xiàn)之一。發(fā)射機(jī)的輸出功率直接決定了廣播信號的傳輸距離和覆蓋范圍。當(dāng)射頻電路出現(xiàn)故障時(shí)，如功放管老化、匹配電路失調(diào)等，會(huì)導(dǎo)致發(fā)射機(jī)的輸出功率下降，使得廣播信號的傳輸距離變短，覆蓋范圍變小。以某廣播電臺(tái)使用的30 kW中波發(fā)射機(jī)為例，其額定輸出功率為30 kW，但當(dāng)射頻電路出現(xiàn)故障時(shí)，輸出功率可能下降到20 kW甚至更低，導(dǎo)致廣播信號的覆蓋半徑從原來的500 km減小到300 km左右，嚴(yán)重影響聽眾的收聽效果。諧波超標(biāo)是另一種常見的射頻故障。諧波是指射頻信號中包含的高于基波頻率整數(shù)倍的頻率成分。根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，中波廣播發(fā)射機(jī)的二次諧波和三次諧波電平應(yīng)分別低于載波電平的60 dB和80 dB。然而，當(dāng)射頻電路出現(xiàn)故障時(shí)，如功放管非線性失真加劇、諧振電路工作異常等，會(huì)導(dǎo)致射頻信號中的諧波成分超過標(biāo)準(zhǔn)限值，對其他電臺(tái)的正常廣播造成干擾。

1.4 天線故障

輸入阻抗異常是天線故障的典型表現(xiàn)之一。天線的輸入阻抗是天線系統(tǒng)在給定頻率下對射頻功率的阻抗特性，是衡量天線與發(fā)射機(jī)匹配程度的重要參數(shù)。理想情況下，中波廣播發(fā)射機(jī)的天線輸入阻抗應(yīng)為50 Ω或75 Ω的純電阻。然而，當(dāng)天線系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，如饋線破損、絕緣子污閃、接地不良等，會(huì)導(dǎo)致天線的輸入阻抗發(fā)生變化，出現(xiàn)電抗分量或阻抗值偏離額定值。輸入阻抗異常會(huì)導(dǎo)致天線與發(fā)射機(jī)之間的阻抗失配，引起駐波比升高，反射功率增大，嚴(yán)重影響發(fā)射機(jī)的工作效率和輻射效果。駐波比升高是天線故障的另一種常見表現(xiàn)。駐波比是衡量天線系統(tǒng)與發(fā)射機(jī)匹配質(zhì)量的重要指標(biāo)，表示天線系統(tǒng)對射頻功率的反射程度。在正常工作狀態(tài)下，中波廣播發(fā)射機(jī)的天線駐波比應(yīng)小于1.5。但當(dāng)天線系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，如饋線短路、天線單元斷裂等，會(huì)導(dǎo)致天線的駐波比急劇升高，大量射頻功率被反射回發(fā)射機(jī)，引起發(fā)射機(jī)過熱、過載等問題。輻射效率下降也是天線故障的重要表現(xiàn)。輻射效率是衡量天線系統(tǒng)將射頻功率轉(zhuǎn)換為電磁波輻射能量的效率指標(biāo)，直接影響到發(fā)射機(jī)的覆蓋效果。理想情況下，中波廣播發(fā)射機(jī)的天線輻射效率應(yīng)高于90%。然而，當(dāng)天線系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致天線的輻射效率明顯下降，大量射頻功率被天線系統(tǒng)內(nèi)部耗散掉，無法有效輻射到空間。

2. 中波廣播發(fā)射機(jī)維護(hù)措施

2.1 定期檢查電源系統(tǒng)

為了預(yù)防中波廣播發(fā)射機(jī)的電源故障，必須建立完善的電源系統(tǒng)定期檢查和維護(hù)制度。首先，要每月對電源模塊進(jìn)行一次全面檢查，重點(diǎn)檢查電容器、電阻器、二極管等關(guān)鍵元器件的工作狀態(tài)。通過測量電容器的電容量和等效串聯(lián)電阻（ESR）、電阻器的阻值和絕緣電阻、二極管的正向壓降和反向漏電流等參數(shù)，評估元器件的健康狀況，及時(shí)更換失效或嚴(yán)重老化的元器件。例如，對于鋁電解電容器，當(dāng)其電容量下降到初始值的80%以下或ESR上升到初始值的2倍以上時(shí)，就需要進(jìn)行更換。其次，要每周對電源電壓進(jìn)行一次測量，確保各路電壓均在額定值的±5%范圍內(nèi)。測量時(shí)應(yīng)使用精度等級不低于0.5級的萬用表或數(shù)字電壓表，并且在發(fā)射機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)下進(jìn)行。如果電壓出現(xiàn)超標(biāo)波動(dòng)，要及時(shí)分析原因，可能是市電電壓不穩(wěn)、電源調(diào)壓電路失調(diào)、負(fù)載變化劇烈等因素導(dǎo)致，需要采取相應(yīng)的措施，如改善供電環(huán)境、調(diào)整電源參數(shù)、增加濾波電路等。再次，要定期對電源線路進(jìn)行檢查和清潔，確保線路完好無損、連接可靠。重點(diǎn)檢查電源線、連接插頭、接線端子等容易出現(xiàn)故障的部位，查看是否存在斷線、虛焊、氧化等問題。同時(shí)，要定期清理線路和元器件表面的灰塵、油污等雜質(zhì)，避免因污染導(dǎo)致的絕緣能力降低、接觸不良等故障。最后，要在雷雨季節(jié)來臨前對電源系統(tǒng)進(jìn)行一次全面檢查，重點(diǎn)檢查防雷器件、接地裝置等防雷設(shè)施的完好性[3]。

2.2 優(yōu)化調(diào)制參數(shù)

為了確保中波廣播發(fā)射機(jī)調(diào)制電路的穩(wěn)定工作，必須對調(diào)制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。首先，要根據(jù)不同類型節(jié)目的音頻特點(diǎn)，合理設(shè)置調(diào)制度。調(diào)制度表示音頻信號的峰值電平與未調(diào)信號載波波峰值之比，直接影響到發(fā)射機(jī)的調(diào)制質(zhì)量和功率利用率。一般情況下，調(diào)幅廣播的調(diào)制度應(yīng)控制在70%～80%之間。過低的調(diào)制度會(huì)導(dǎo)致發(fā)射機(jī)的有效輻射功率下降，信噪比惡化；過高的調(diào)制度則可能引起過度調(diào)制，導(dǎo)致信號失真和鄰頻干擾。因此，要根據(jù)節(jié)目的音頻電平分布情況，選擇合適的壓限閾值和壓縮比，使音頻信號的動(dòng)態(tài)范圍與調(diào)制度相匹配，避免出現(xiàn)過調(diào)制或欠調(diào)制現(xiàn)象。其次，要定期對調(diào)制電路進(jìn)行檢查和校準(zhǔn)，確保其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足廣播發(fā)射的要求。調(diào)制電路的關(guān)鍵指標(biāo)包括調(diào)制度、失真度、頻率響應(yīng)、信噪比等，需要使用專業(yè)的調(diào)制度測量儀、失真度分析儀等設(shè)備進(jìn)行測試。如果發(fā)現(xiàn)指標(biāo)偏離正常值，要及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整和校準(zhǔn)，如調(diào)整音頻調(diào)制電路的偏置電壓和負(fù)反饋電阻、優(yōu)化射頻功放電路的工作狀態(tài)等。同時(shí)，要定期對調(diào)制管進(jìn)行檢查和更換。調(diào)制管是調(diào)制電路中的關(guān)鍵元件，其性能直接影響到調(diào)制質(zhì)量。要選用高質(zhì)量、低噪聲的調(diào)制管，如進(jìn)口電子管或軍用質(zhì)量的國產(chǎn)電子管，并且定期檢查其工作狀態(tài)，測試其關(guān)鍵參數(shù)如互導(dǎo)等。當(dāng)調(diào)制管出現(xiàn)老化、指標(biāo)下降等問題時(shí)，要及時(shí)更換，避免對調(diào)制質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。最后，要合理設(shè)置音頻處理電路的各項(xiàng)參數(shù)，確保音頻信號質(zhì)量[4]。要根據(jù)音頻信號的實(shí)際特點(diǎn)，合理設(shè)置各項(xiàng)處理參數(shù)，如壓限閾值、壓縮比、低通濾波截止頻率等，既要改善調(diào)制效果，又要避免信號失真。

2.3 加強(qiáng)射頻電路維護(hù)

定期對射頻電路進(jìn)行全面檢查，重點(diǎn)檢查功率放大管、電容器、電感器等關(guān)鍵元器件的工作狀態(tài)。功率放大管是射頻電路的核心元件，其性能直接決定了發(fā)射機(jī)的輸出功率和工作效率。要定期測試功放管的陽極電流、柵極電壓、陽極耗散功率等參數(shù)，判斷其是否處于最佳工作狀態(tài)。當(dāng)功放管的輸出功率下降到額定值的70%以下，或者陽極耗散功率超過額定值的120%時(shí)，就需要及時(shí)更換。對于電容器和電感器，要檢查其電容量、電感量是否在正常范圍內(nèi)，有無明顯的物理損壞或過熱現(xiàn)象。對于損壞或嚴(yán)重老化的元器件，要及時(shí)更換，避免引發(fā)射頻電路的工作異常。其次，要加強(qiáng)射頻電路的清潔和防塵工作。射頻電路工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的高頻電磁場，容易吸附灰塵、金屬碎屑等雜質(zhì)，導(dǎo)致元器件之間形成短路或者接觸不良，引發(fā)各種故障。因此，要定期對射頻電路進(jìn)行全面清潔，使用無塵布、無塵棉簽等工具，清理電路板、元器件表面的灰塵和污垢。對于一些難以觸及的部位，可以使用壓縮空氣進(jìn)行吹掃。同時(shí)，要注意控制機(jī)房的溫濕度條件，避免灰塵在高濕環(huán)境下形成導(dǎo)電通路而導(dǎo)致故障[5]。再次，要合理控制發(fā)射機(jī)的工作功率和工作時(shí)間，避免射頻電路過載運(yùn)行。射頻電路的工作功率和工作時(shí)間是影響其可靠性的關(guān)鍵因素。長時(shí)間超功率工作會(huì)導(dǎo)致功放管、電容器等元器件過熱，加速其老化和損壞。因此，要嚴(yán)格控制發(fā)射機(jī)的實(shí)際輸出功率，避免超過額定值工作。最后，要定期檢查和校準(zhǔn)射頻電路的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，確保其滿足廣播發(fā)射的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。主要檢查和校準(zhǔn)的指標(biāo)包括輸出功率、頻率穩(wěn)定度、諧波輻射功率等。要使用高精度的功率計(jì)、頻譜分析儀、調(diào)制度分析儀等專業(yè)設(shè)備，對射頻電路的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測試和記錄，并與技術(shù)規(guī)范進(jìn)行比對。

2.4 定期檢查天線系統(tǒng)

要定期對天線系統(tǒng)進(jìn)行全面巡檢，重點(diǎn)檢查天線線路、饋電線、匹配單元等關(guān)鍵部件的工作狀態(tài)。天線線路是連接發(fā)射機(jī)和天線的重要通路，其導(dǎo)線質(zhì)量、絕緣性能、接頭可靠性等直接影響到射頻信號的傳輸效率。要定期檢查天線線路的電氣參數(shù)，如傳輸損耗、駐波比等，確保其滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，要檢查線路的物理狀況，如導(dǎo)線是否存在斷股、松股，絕緣層是否存在破損、老化等問題，若存在此類問題應(yīng)及時(shí)更換和修復(fù)損壞的線路。饋電線和匹配單元是天線系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其作用是將射頻功率高效地耦合到天線上，并實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。要定期檢查饋電線和匹配單元的電氣參數(shù)，如駐波比、插損等，確保其滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。如果發(fā)現(xiàn)駐波比超過1.5，就需要及時(shí)調(diào)整匹配單元的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，以改善匹配狀況。其次，要加強(qiáng)天線系統(tǒng)的防腐蝕和防風(fēng)化工作。定期對天線桿塔和線路進(jìn)行防腐蝕處理，如刷防銹漆、鍍鋅等，提高其抗腐蝕能力。再次，要定期檢查和校準(zhǔn)天線系統(tǒng)的關(guān)鍵電氣指標(biāo)，確保其滿足設(shè)計(jì)要求。主要檢查的指標(biāo)包括輻射方向圖、增益、駐波比、輸入阻抗等。要使用專業(yè)的天線測試設(shè)備，如天線電橋、駐波比測試儀、場強(qiáng)儀等，對天線系統(tǒng)進(jìn)行全面測試，并記錄和分析數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)指標(biāo)偏離正常值，如輻射方向圖失真、增益下降、駐波比升高等，要及時(shí)分析原因，采取措施進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。比如，可以通過調(diào)整天線單元的匹配電容、改變饋電線的長度等方法改善天線系統(tǒng)的阻抗匹配特性，提高其輻射效率。最后，要特別關(guān)注惡劣天氣條件下天線系統(tǒng)的工作狀態(tài)。在雷雨季節(jié)來臨之前，要對天線系統(tǒng)進(jìn)行一次全面的防雷檢查，重點(diǎn)檢查避雷針、引下線、接地裝置等防雷設(shè)施的完好性，確保其滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

3. 結(jié)束語

中波廣播發(fā)射機(jī)是廣播電臺(tái)的重要技術(shù)設(shè)備，其穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到廣播節(jié)目的傳輸質(zhì)量和覆蓋效果。然而，由于中波廣播發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣等因素，在實(shí)際運(yùn)行過程中難免會(huì)出現(xiàn)各種故障，給廣播電臺(tái)的正常播出帶來不利影響。因此，廣播電臺(tái)必須高度重視中波廣播發(fā)射機(jī)的故障分析和維護(hù)工作，通過深入分析常見故障的成因和表現(xiàn)，制定針對性的維護(hù)措施和管理制度，提高發(fā)射機(jī)的工作可靠性和穩(wěn)定性。只有不斷加強(qiáng)中波廣播發(fā)射機(jī)的故障分析和維護(hù)工作，才能為廣播事業(yè)的健康發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

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作者簡介：鄭進(jìn)峰（1978—），男，廣東梅州人，助理工程師，研究方向：廣播電視。