龔運(yùn)高

（作者單位：桂林廣播電視發(fā)射臺(tái)）

調(diào)頻廣播產(chǎn)生于20世紀(jì)20年代，而我國(guó)直到20世紀(jì)70年代末才實(shí)現(xiàn)首次調(diào)頻立體聲廣播[1]。經(jīng)過(guò)一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，調(diào)頻廣播技術(shù)已經(jīng)比較完善，300 W、 1 kW的全固體調(diào)頻立體聲廣播發(fā)射機(jī)相繼面世，到目前為止，全固態(tài)調(diào)頻立體聲發(fā)射機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 500 W～100 kW的功率覆蓋[2-3]。然而調(diào)頻發(fā)射機(jī)作為一項(xiàng)高科技產(chǎn)品，其內(nèi)部零部件眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同產(chǎn)品的原理也有所差異，因而在日常使用過(guò)程中出現(xiàn)故障是難免的。從當(dāng)前的實(shí)踐來(lái)看，我國(guó)大部分廣播發(fā)射臺(tái)站的故障率仍然較高，故障原因分析水平和維修效率也有待進(jìn)一步提升[4]?；诖耍疚膶?duì)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的常見(jiàn)故障原因與維護(hù)舉措進(jìn)行探討。

1 調(diào)頻廣播原理

所謂的調(diào)頻就是指通過(guò)技術(shù)手段使載波的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)改變的調(diào)制方式。經(jīng)過(guò)調(diào)頻之后的電磁波信號(hào)，在形狀上類(lèi)似于一條被非均勻壓縮的彈簧[5]。根據(jù)國(guó)際規(guī)定，調(diào)頻波用英文字母FM來(lái)表示。目前的調(diào)頻技術(shù)主要有直接調(diào)頻、間接調(diào)頻和數(shù)字調(diào)頻三種?？偟膩?lái)講，調(diào)頻廣播在短距離信號(hào)傳播的應(yīng)用場(chǎng)合中具有顯著的優(yōu)勢(shì)。信號(hào)傳播距離短是由于其有較高的載波頻率，這一特性能保證接收范圍內(nèi)的調(diào)頻廣播接收設(shè)備都能有相對(duì)穩(wěn)定的信號(hào)輸入。而且有效信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)頻處理后，其頻率遠(yuǎn)高于干擾信號(hào)，調(diào)頻廣播信號(hào)不易受干擾。另外，調(diào)頻廣播還具有頻帶寬度大、高動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)，支持多個(gè)電臺(tái)同時(shí)進(jìn)行廣播信號(hào)傳輸。

2 調(diào)頻發(fā)射機(jī)原理

調(diào)頻發(fā)射機(jī)是調(diào)頻廣播發(fā)射系統(tǒng)的核心組成部分，它包含一整套電子功能組件，主要有射頻發(fā)射系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和電源系統(tǒng)，其中射頻發(fā)射系統(tǒng)又由激勵(lì)器和功率放大器等部件構(gòu)成[6]。從功能上來(lái)看，調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)可以把待發(fā)射的信號(hào)轉(zhuǎn)換成滿足技術(shù)要求的信號(hào)，然后通過(guò)天線發(fā)射出去。這里講的技術(shù)要求具體包括功率足夠大、信噪比足夠高、覆蓋范圍足夠大。調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)可以簡(jiǎn)單理解為一套無(wú)線電發(fā)射機(jī)，只是它的信號(hào)頻率比普通無(wú)線電發(fā)射機(jī)更高、功能更強(qiáng)大而已。在其運(yùn)行過(guò)程中，激勵(lì)器是第一道信號(hào)處理的關(guān)卡，它會(huì)將音頻信號(hào)按照規(guī)則編碼，編碼完成后的信號(hào)再傳輸給分配器和合成器，輸出的信號(hào)是經(jīng)過(guò)調(diào)制放大的，此時(shí)才能作為最終向外發(fā)射的有效信號(hào)。調(diào)頻發(fā)射機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)框如圖1所示。

圖1 調(diào)頻發(fā)射機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)框圖

調(diào)頻發(fā)射機(jī)在使用中是否正常，不僅要看調(diào)頻發(fā)射機(jī)能否開(kāi)機(jī)、是否有信號(hào)輸出，更要看其工作時(shí)的各項(xiàng)性能指標(biāo)能否滿足行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，衡量一臺(tái)調(diào)頻發(fā)射機(jī)綜合性能的主要技術(shù)指標(biāo)包括信噪比、諧波失真和頻率響應(yīng)等三項(xiàng)。其中信噪比是指信號(hào)與噪聲的比值，一般用SNR表示。如果發(fā)射機(jī)的信噪比過(guò)低，說(shuō)明該系統(tǒng)噪聲水平較高，信號(hào)質(zhì)量較差，反之則信號(hào)質(zhì)量較強(qiáng)，系統(tǒng)性能較好。諧波是指信號(hào)頻率的倍頻成分，這是由于使用了放大器的緣故，信號(hào)中疊加了信號(hào)頻率的倍頻成分時(shí)，就會(huì)造成所謂的諧波失真。頻率響應(yīng)可以表征系統(tǒng)輸出信號(hào)隨頻率變化的情況，一般要求系統(tǒng)的頻率響應(yīng)一致。

3 調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)常見(jiàn)故障

從目前的情況來(lái)看，調(diào)頻廣播發(fā)射技術(shù)是非常成熟的技術(shù)，無(wú)論是相關(guān)的硬件產(chǎn)品還是軟件系統(tǒng)，都已經(jīng)達(dá)到了較高的性能。然而在高負(fù)荷工作、操作不當(dāng)、零部件損壞等條件下，調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的故障還是經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)?？紤]到調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的故障多種多樣，這里筆者僅根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)和理論原理給出一些典型的故障分析。

3.1 激勵(lì)器模塊故障

激勵(lì)器在調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)中具有非常關(guān)鍵的地位，它的作用就是完成信號(hào)的接收、處理和輸出。從維修經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，激勵(lì)器模塊常見(jiàn)的故障類(lèi)型主要有：無(wú)信號(hào)輸出、信號(hào)不連續(xù)、信號(hào)扭曲變形、傳輸延時(shí)大、電壓和功率不足等。當(dāng)發(fā)生相應(yīng)故障時(shí)，一些自帶故障檢測(cè)功能的調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的主控面板會(huì)不斷發(fā)出警告。

在激勵(lì)器出現(xiàn)故障時(shí)，首先要檢查激勵(lì)器的線路和連接端口、信號(hào)輸入輸出端是否正常，如果以上檢查均沒(méi)有問(wèn)題但故障現(xiàn)象還是存在，那就可以進(jìn)一步對(duì)其故障進(jìn)行排查。如果沒(méi)有音頻信號(hào)輸出，一方面可能是激勵(lì)器完全損壞無(wú)法正常工作，另一方面則考慮其是否由于特殊情況進(jìn)入了過(guò)激保護(hù)狀態(tài)。為了判定這一問(wèn)題，應(yīng)把自動(dòng)增益控制模式調(diào)整為手動(dòng)控制模式，同時(shí)降低激勵(lì)器增益，對(duì)主要元件電源的電壓進(jìn)行測(cè)量，確保以上檢查均能通過(guò)。接下來(lái)檢查備用激勵(lì)器是否處于啟用狀態(tài)，如果是，一般情況下主激勵(lì)器的操作面板會(huì)出現(xiàn)提示警報(bào)，因?yàn)橹挥泄收蠣顟B(tài)下才會(huì)自動(dòng)切換到備用激勵(lì)器，這時(shí)候應(yīng)進(jìn)一步檢查本振模塊的線路連接情況，測(cè)量相關(guān)元件電壓，正常來(lái)說(shuō)電壓應(yīng)在2.5～3 V。如果以上排查均不能解決問(wèn)題，則要使用頻譜分析儀器檢測(cè)激勵(lì)放大器輸出信號(hào)，觀察輸出信號(hào)是否夾雜了一些異常的雜波，如果確實(shí)存在異常雜波，那么就意味著激勵(lì)器已經(jīng)損壞，應(yīng)及時(shí)更換內(nèi)部激勵(lì)器。

3.2 功放模塊故障

功放即射頻信號(hào)功率放大器，它的作用是將激勵(lì)器編碼處理過(guò)的輸出信號(hào)放大合成輸出，由于信號(hào)源源不斷地到來(lái)，而且要進(jìn)行功率的變換，因而功放模塊通常是最為繁忙的模塊，長(zhǎng)期運(yùn)行后很容易出現(xiàn)過(guò)熱保護(hù)、過(guò)載保護(hù)及激勵(lì)保護(hù)等問(wèn)題。設(shè)備進(jìn)入自保護(hù)狀態(tài)說(shuō)明故障可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害，因此必須先排除故障再重新開(kāi)機(jī)運(yùn)行。

在故障排查時(shí)，可以直接用手去觸摸調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的外殼，感受其溫度情況，如果發(fā)現(xiàn)其溫度較高，甚至燙手，或者功率較大，那么就可以初步判定為功放模塊發(fā)生過(guò)熱或者過(guò)載保護(hù)。為進(jìn)一步分析其具體原因，首先對(duì)風(fēng)機(jī)的工作情況進(jìn)行確認(rèn)，如果沒(méi)有任何異常情況，那么繼續(xù)對(duì)風(fēng)道和散熱器的狀態(tài)進(jìn)行檢查，保證其清潔、通暢；如果均無(wú)問(wèn)題，則應(yīng)考慮是否為射頻輸出線路故障，如斷開(kāi)、接觸不良、短路等，如果是線路連接問(wèn)題可重新接線。如接線無(wú)異常，可以采用萬(wàn)用表、通過(guò)電阻檢查法檢測(cè)功放是否存在負(fù)載異常，如異常應(yīng)更換電阻。

3.3 冷卻系統(tǒng)及電源故障

冷卻系統(tǒng)是以風(fēng)機(jī)為核心，用于維持設(shè)備工作溫度的重要模塊。其基本原理是通過(guò)加快空氣的流動(dòng)，通過(guò)空氣將調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)各零部件表面的熱量帶走，從而維持設(shè)備工作環(huán)境的溫度穩(wěn)定。如果發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)工作出現(xiàn)異常，必須及時(shí)進(jìn)行處理，否則可能會(huì)因?yàn)檎{(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)內(nèi)部聚積了過(guò)多熱量而導(dǎo)致設(shè)備工作異常，甚至是零部件燒毀。在故障情況下，其通常表現(xiàn)為停止運(yùn)行或者輸出風(fēng)的類(lèi)型錯(cuò)誤。

與激勵(lì)器和功放等模塊相比，風(fēng)機(jī)是相對(duì)比較簡(jiǎn)單的部件，如果風(fēng)機(jī)本身沒(méi)有問(wèn)題，那么冷卻系統(tǒng)故障通常是由于電源、線路故障造成的。首先是電源本身的問(wèn)題，電源的功能是為設(shè)備的正常工作提供電壓，電壓需要通過(guò)線路傳輸給發(fā)射機(jī)的各個(gè)功能模塊，如果電源控制系統(tǒng)本身出現(xiàn)了問(wèn)題，相當(dāng)于整套設(shè)備在源頭上就不具備工作條件，如果強(qiáng)行啟動(dòng)可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成傷害。在電源功能正常的情況下，如果是線路連接出現(xiàn)問(wèn)題，那么電能也不可能正常供應(yīng)給每一個(gè)零部件，包括風(fēng)機(jī)，因?yàn)殚_(kāi)路、短路等問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)不能正常工作。

在排查故障問(wèn)題時(shí)，應(yīng)從最簡(jiǎn)單的原因著手，首先檢查電源是否異常，方法是通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量電源電壓值，并與其標(biāo)稱(chēng)的輸出電壓進(jìn)行比較。如果萬(wàn)用表測(cè)量不到電壓信號(hào)，說(shuō)明電源本身處于故障狀態(tài)，此時(shí)只有重新更換新的電源板才可以繼續(xù)排查其他問(wèn)題。如果電源本身輸出的電壓是正常的，但是功放管檢測(cè)不到功率，那顯然是功放管故障，對(duì)其進(jìn)行更換即可。如果發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)沒(méi)有正常運(yùn)轉(zhuǎn)或運(yùn)轉(zhuǎn)的情況不正常，首先要考慮是否電阻絲燒壞造成短路，通過(guò)觀察可以知道是否燒壞，如果燒壞可更換電阻絲。如果電阻絲更換完成后風(fēng)機(jī)工作仍不正常，此時(shí)可以繼續(xù)檢查風(fēng)機(jī)輔助接觸點(diǎn)是否存在接觸不良的情況，如果接觸不良可以更換風(fēng)機(jī)交流接觸器。經(jīng)過(guò)以上幾方面的排查，一般可以順利找出故障點(diǎn)。

4 調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的維護(hù)措施

前文已經(jīng)分析了調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的一些典型故障，這些故障是常見(jiàn)的，但也是可以在很大程度上避免的。要避免調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障，盡最大努力減小其發(fā)生故障的概率，保證其能夠正常運(yùn)行，延長(zhǎng)其壽命，較為有效的手段之一就是加強(qiáng)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的日常維護(hù)。雖然不同臺(tái)站對(duì)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的維護(hù)要求可能不盡相同，但以下幾方面是共通的。

4.1 零部件檢修

調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)本身是一種模塊化的產(chǎn)品，每個(gè)模塊又包含若干個(gè)功能零部件，因此調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)實(shí)際上是一個(gè)復(fù)雜的功能復(fù)合體。根據(jù)電路基本原理，只要復(fù)合體中有一個(gè)部件發(fā)生故障，那么整套系統(tǒng)的工作就會(huì)受到影響。而這些零部件在不同的環(huán)境、振動(dòng)、運(yùn)行等條件下均有可能出現(xiàn)異常，如發(fā)生腐蝕、虛焊、接觸不良等，而這些問(wèn)題都是可以通過(guò)簡(jiǎn)單的觀察、檢修來(lái)發(fā)現(xiàn)的。如果可以做好零部件的檢修工作，必然可以有效降低調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的故障率。

4.2 電源和線路檢查

電源是整個(gè)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)動(dòng)力源頭，只有為每個(gè)功能模塊提供合適的電壓，才能保證各模塊正常工作。如果電源輸出電壓不足、不穩(wěn)定或沒(méi)有電壓輸出，就會(huì)造成系統(tǒng)的整體癱瘓。在電源正常情況下，還要保證線路正常，如此才能將電能準(zhǔn)確地供應(yīng)給對(duì)應(yīng)的模塊，這是調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)要求。因此檢修人員要特別關(guān)注電源的工作狀態(tài)，確保線路連接無(wú)誤、端口對(duì)接緊密，還要定期檢測(cè)線路的接地情況是否正常，以保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4.3 保持設(shè)備清潔

要保持設(shè)備清潔就要保持機(jī)房清潔，因此設(shè)備清潔實(shí)際上包含保持機(jī)房環(huán)境清潔和保持設(shè)備本身清潔兩個(gè)方面。機(jī)房環(huán)境清潔是指整體的衛(wèi)生環(huán)境達(dá)標(biāo)，如果衛(wèi)生環(huán)境不達(dá)標(biāo)，很容易出現(xiàn)垃圾、灰塵的堆積，進(jìn)而會(huì)對(duì)設(shè)備的正常工作造成影響，特別是會(huì)影響風(fēng)道、散熱器的工作效率。對(duì)于設(shè)備本身的清潔，則要嚴(yán)格遵守設(shè)備說(shuō)明書(shū)中對(duì)設(shè)備清洗的相關(guān)說(shuō)明，不得隨意使用清潔劑。

4.4 機(jī)房溫濕度控制

調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)內(nèi)部具有很多電子元器件，其中不少是對(duì)溫度十分敏感的，溫度過(guò)高會(huì)影響設(shè)備性能，因此要在機(jī)房的關(guān)鍵位置安裝溫濕度傳感器，以固定的頻率對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，觀察其是否在設(shè)備允許的范圍內(nèi)。如果溫濕度參數(shù)已經(jīng)超出允許的范圍，就會(huì)對(duì)設(shè)備工作環(huán)境的適宜性造成負(fù)面影響，此時(shí)應(yīng)及時(shí)開(kāi)啟空氣調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，應(yīng)關(guān)注設(shè)備是否出現(xiàn)過(guò)熱問(wèn)題，防止溫度過(guò)高損壞設(shè)備。

4.5 設(shè)備維護(hù)記錄

在設(shè)備維護(hù)完成后，應(yīng)對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的記錄，包括故障現(xiàn)象、原因分析、解決辦法，記錄要具體到參數(shù)設(shè)置，以便下次遇到類(lèi)似情況時(shí)可以快速參考解決。設(shè)備維護(hù)記錄應(yīng)做好保存，只要設(shè)備還在服役，維護(hù)記錄就應(yīng)完好保存。

5 結(jié)語(yǔ)

調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)是廣播發(fā)射臺(tái)站的核心組成部分，對(duì)于正常播出有著關(guān)鍵性的作用。但調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的工作原理較為復(fù)雜，特別是近年帶自動(dòng)化功能的發(fā)射機(jī)，其集成度更高、內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，如果沒(méi)有扎實(shí)的理論知識(shí)和豐富的維修經(jīng)驗(yàn)，很難在短時(shí)間內(nèi)找到問(wèn)題所在。因此，相關(guān)工作人員要在全面了解調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)典型故障及常用解決方法的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)要重視日常保養(yǎng)和維護(hù)，只有這樣才能持續(xù)適應(yīng)調(diào)頻廣播發(fā)射系統(tǒng)發(fā)展的新要求。