武曉煒 山西廣播電視無線管理中心528臺(tái)

陜西762廠DAM全固態(tài)中波廣播發(fā)射頻功放模塊原理及相關(guān)故障分析

武曉煒 山西廣播電視無線管理中心528臺(tái)

本文以本人所在某中波廣播發(fā)射臺(tái)大量配置使用的陜西762廠DAM全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī)為例，介紹了中波廣播發(fā)射機(jī)發(fā)展歷史、DAM全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī)調(diào)制原理，重點(diǎn)介紹了發(fā)射機(jī)射頻功放模塊原理及其常見故障分析與維修。

中波廣播 DAM 數(shù)字調(diào)制 功放模塊

中波是以地面波的繞射傳輸為主、電離層反射波傳輸為輔的無線電波，主要用作近距離本地?zé)o線電廣播、海上通信，無線電導(dǎo)航及飛機(jī)上的通信等。在中波頻段的信號(hào)傳輸中，多徑干擾的影響較弱，所以中波廣播信號(hào)比較穩(wěn)定，而且調(diào)幅波的解調(diào)方法簡(jiǎn)便，接收機(jī)成本低，便于普及和應(yīng)用。

20世紀(jì)20年代出現(xiàn)的真空電子管廣播發(fā)射機(jī)，工作方式屬于模擬調(diào)制，先后經(jīng)歷了柵極調(diào)制、簾柵極調(diào)制、板級(jí)調(diào)制階段。70年代出現(xiàn)的電子管脈寬調(diào)制機(jī)本質(zhì)上也屬于模擬調(diào)制范疇，電子管發(fā)射機(jī)存在各種線性、非線性失真、自激振蕩、整機(jī)效率低，以及電子管壽命短、發(fā)射機(jī)運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)。

隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展，20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了功率場(chǎng)效應(yīng)管的脈寬調(diào)制發(fā)射機(jī)，隨后，美國(guó)哈里斯公司生產(chǎn)出數(shù)字調(diào)制的中波廣播發(fā)射機(jī)。從此，中波廣播發(fā)射機(jī)的音頻系統(tǒng)及調(diào)制方式發(fā)生了革命性變化，使整機(jī)效率、電聲指標(biāo)、穩(wěn)定性和可靠性都取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。

1 DAM全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī)調(diào)制原理

DAM中波廣播發(fā)射機(jī)的調(diào)制是通過控制開通一定數(shù)量的功率放大模塊，將功放輸出電壓合成并通過帶通濾波器濾波來產(chǎn)生調(diào)幅已調(diào)波輸出。那么，功放輸出電壓怎么能與每一時(shí)刻音頻幅值對(duì)應(yīng)呢？它是將音頻模擬信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換產(chǎn)生12bit數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制編碼后從而控制功放模塊的開通、閉合數(shù)量。

2 DAM射頻功放模塊工作原理

以陜西762廠生產(chǎn)的50kw發(fā)射機(jī)為例，參考隨機(jī)說明書以及圖紙，該機(jī)共使用143塊形同的可替換使用的功放模塊，分別是預(yù)推動(dòng)級(jí)1塊，推動(dòng)級(jí)14塊，功率放大級(jí)128塊。本文分析功率放大級(jí)功放模塊。

該機(jī)射頻功率放大模塊采用8個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，兩兩并聯(lián)，4對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成一個(gè)H型橋式場(chǎng)效應(yīng)管放大器。分為A、B兩臂。每個(gè)半橋的源極和漏極連接點(diǎn)為輸出，負(fù)載接在兩個(gè)連接點(diǎn)之間。驅(qū)動(dòng)變壓器T1、T2的次級(jí)各有兩個(gè)，且相位相反，這就使得場(chǎng)效應(yīng)管V1V12V4V11和V3V10V2V9輪流導(dǎo)通，當(dāng)V1V12V4V11導(dǎo)通，V3V10V2V9關(guān)斷，負(fù)載上電壓為左正右負(fù)，當(dāng)V1V12V4V11關(guān)斷，V3V10V2V9導(dǎo)通，負(fù)載上電壓為左負(fù)右正，在驅(qū)動(dòng)變壓器的不斷激勵(lì)下，負(fù)載上得到如下圖所示的方波信號(hào)。

圖2 -1

3 DAM射頻功放模塊典型故障分析

在工作實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)功放模塊的故障中，絕大多數(shù)伴隨著場(chǎng)效應(yīng)管的擊穿，這是因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)管柵極驅(qū)動(dòng)電壓為22—25V峰峰值，源極電壓為220V。

3.1 射頻功放模塊場(chǎng)效應(yīng)管擊穿故障顯示原理

當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管擊穿后，故障指示燈發(fā)光二極管發(fā)光提示故障。以場(chǎng)效應(yīng)管V1為例，VI良好時(shí)，220V電壓通過電感L1、R1接H1正極，流經(jīng)H1接R24到地，而H1負(fù)極由保險(xiǎn)F1、電感L1與220V電源正極相接，H1承受負(fù)壓，不發(fā)光。當(dāng)V1擊穿時(shí)，通過F1電流多大，保險(xiǎn)絲F1燒斷，柵極電壓通過V1柵極、源極接到H1負(fù)極，由于有驅(qū)動(dòng)時(shí)柵極電壓為22—25V，無驅(qū)動(dòng)時(shí)為零，且柵源電阻為零，所以此時(shí)，H1負(fù)極為V1柵極電壓，H1承受正向電壓發(fā)光。

3.2 射頻功放模塊場(chǎng)效應(yīng)管擊穿故障處理

以左半橋?yàn)槔?，?dāng)H1發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，檢查保險(xiǎn)絲F1與場(chǎng)效應(yīng)管V1漏極連接點(diǎn)到地的電阻R，當(dāng)R為正常電阻一半時(shí)，說明左半橋兩對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管中有一對(duì)或者其中一只損壞，當(dāng)R為0時(shí)，說明兩對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管中都至少有一只損壞。用萬用表電阻檔在路測(cè)量每對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管的柵漏或者源漏間電阻，當(dāng)某對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管上述電阻為零時(shí)，即此對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管至少有一只損壞。判斷正確后拆下其中一只場(chǎng)效應(yīng)管用萬用表測(cè)量。當(dāng)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)管擊穿時(shí)，應(yīng)更換新的場(chǎng)效應(yīng)管。當(dāng)發(fā)現(xiàn)拆下的場(chǎng)效應(yīng)管未損壞時(shí)，那么另一只必然損壞，也可在路測(cè)量另一只場(chǎng)效應(yīng)管的柵漏或者源漏間電阻驗(yàn)證。

本機(jī)采用場(chǎng)效應(yīng)管并聯(lián)方式，目的是提高場(chǎng)效應(yīng)管通路的電流閾值和輸出功放輸出功率，但這也為場(chǎng)效應(yīng)管故障處理增加了難度。由于場(chǎng)效應(yīng)管并聯(lián)，在路測(cè)量時(shí)我們只能判斷哪一對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管被擊穿，并不能精確判斷哪一只損壞，這就需要必須拆下其中一只來判斷。

更換新的場(chǎng)效應(yīng)管后，應(yīng)同時(shí)檢查相應(yīng)的雙向穩(wěn)壓二極管VD1或VD3，若雙向穩(wěn)壓二極管損壞時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓過大時(shí)，可使場(chǎng)效應(yīng)管柵源電壓過大，損壞場(chǎng)效應(yīng)管。

3.3 射頻功放模塊其他常見故障舉例

從發(fā)射機(jī)圖紙分析，功放模塊良好時(shí)，保險(xiǎn)絲與場(chǎng)效應(yīng)管漏極連接點(diǎn)經(jīng)每對(duì)中其中一只場(chǎng)效應(yīng)管的漏極源極到地，此段電路電阻R應(yīng)大致與兩只串聯(lián)的良好的場(chǎng)效應(yīng)管漏極源極間電阻相等，實(shí)踐中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)當(dāng)更換好的場(chǎng)效應(yīng)管后，電阻R變得很大，此時(shí)電路中就存在其他故障。此時(shí)必須檢查保險(xiǎn)絲經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管到地通路中各等電位點(diǎn)連接是否良好，此為接觸不良故障。

3.4 射頻功放模塊故障引發(fā)的發(fā)射機(jī)不能開機(jī)

發(fā)射機(jī)直流調(diào)整電源提供的B﹣電源為調(diào)制編碼板提供提供一個(gè)負(fù)偏置電壓，其電壓隨發(fā)射機(jī)音頻輸入和功率變化，該電壓與調(diào)制編碼板反向驅(qū)動(dòng)器通過電阻分壓器相加，同時(shí)輸入到功放模塊一起控制功放的開關(guān)，使功放模塊開關(guān)時(shí)所產(chǎn)生的噪聲輸出降到最低，

發(fā)射機(jī)開機(jī)顯示B﹣電源故障掉高壓。檢查直流穩(wěn)壓板B﹣輸出稍低，直流穩(wěn)壓板無故障，模擬輸出板正常，檢查兩只工作指示燈一直不亮的功放模塊控制信號(hào)輸入電路中的三極管V13V14發(fā)現(xiàn)有一只損壞，更換功放模塊后開機(jī)正常。原因是三極管損壞，導(dǎo)致基極與射極間擊穿，B﹣輸出電路負(fù)載增大，B﹣輸出電壓降低，由于B﹣輸出電路中還串聯(lián)兩個(gè)電阻，所以電壓只是稍低。

3.5 射頻功放模塊故障處理注意事項(xiàng)

為了防止場(chǎng)效應(yīng)管柵極感應(yīng)擊穿，要求一切測(cè)試儀器、工作臺(tái)、電烙鐵、線路本身都必須有良好的接地，管腳在焊接時(shí)，先焊源極；在連接電路之前。管子的全部引線端保持互相短接的狀態(tài)焊接完后才能把短接材科去掉，從元器件架上取下管時(shí)，應(yīng)以適當(dāng)?shù)姆绞酱_保人體接地如采用接地環(huán)等。在未關(guān)斷電源時(shí)，絕對(duì)不可以把管插入電路或從電路中拔出。

場(chǎng)效應(yīng)管背面必須全部緊貼在散熱片上的硅膠墊上，防止工作過程中場(chǎng)效應(yīng)管散熱不良燒壞。

4 結(jié)束語

射頻功放模塊是DAM全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī)的重要器件，由于其工作電壓高，工作頻率高，工作電流大，成為故障頻率最高的器件。功放模塊的維護(hù)占發(fā)射機(jī)維護(hù)工作的很大一部分。該文章分析了射頻功放模塊的工作原理及典型故障處理，忘對(duì)廣大中波臺(tái)工作人員有借鑒價(jià)值。

［1］陳曉衛(wèi).全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī)功使用與維護(hù).中國(guó)廣播電視出版社

［2］張丕灶等.數(shù)字式調(diào)幅中波廣播發(fā)射機(jī).廈門大學(xué)出版社

［3］AM50-3-S-5-1型50kw中波廣播發(fā)射機(jī)成套圖紙資料.陜西數(shù)字廣播通信設(shè)備有限責(zé)任公司（762廠）

［4］AM503S51型50kw中波廣播發(fā)射機(jī)成套運(yùn)用文件.陜西數(shù)字廣播通信設(shè)備有限責(zé)任公司（762廠）

山西廣播電視無線管理中心528臺(tái)，武曉煒，2013年開始從事中波廣播發(fā)射事業(yè)，現(xiàn)任山西廣播電視無線管理中心528臺(tái)助理工程師。