吳 旭 張海標(biāo)

1.2.江蘇省廣播電視總臺(tái) 江蘇省 南京市 210000

引 言

江蘇省廣播電視總臺(tái)廣播發(fā)射部（以下簡(jiǎn)稱：廣播發(fā)射部）擁有10 臺(tái)美國(guó)Gatesair 公司生產(chǎn)的3DX-50 中波發(fā)射機(jī)，每臺(tái)發(fā)射機(jī)的射頻級(jí)由4 個(gè)調(diào)制編碼器控制64 個(gè)相同的“大臺(tái)階”功放模塊和4 個(gè)二進(jìn)制功放模塊，通過功率合成得到高頻調(diào)制電流。

當(dāng)前10 臺(tái)發(fā)射機(jī)運(yùn)行超過8年，大量損壞的功放模塊需要維修測(cè)試，由于這些模塊工作原理和硬件結(jié)構(gòu)區(qū)別于上一代DX 型發(fā)射機(jī)模塊，因此無法在DX 功放測(cè)試儀上測(cè)試功放模塊。沒有完備的功放測(cè)試手段，而Gatesair 公司功放測(cè)試儀報(bào)價(jià)高達(dá)30 萬人民幣，并且由于疫情等不可控因素影響，不能及時(shí)采購(gòu)到原廠設(shè)備。功放模塊維修只限于MOS 管和保險(xiǎn)絲更換，很少涉及板卡級(jí)維修。本項(xiàng)目中，在進(jìn)行前期可行性分析、理論分析后，制定項(xiàng)目方案：以閑置的功放母板為研究基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)功放模塊測(cè)試儀，為其提供功放模塊工作所需要的激勵(lì)信號(hào)、電源、控制信號(hào)等功能，并提供與功放模塊輸出阻抗匹配的假負(fù)載及冷卻裝置，使測(cè)試儀能完全模擬功放模塊在發(fā)射機(jī)上正常運(yùn)行時(shí)的工作環(huán)境。

1 可行性分析

1.1 硬件

需要研發(fā)可以同時(shí)滿足3DX-50 功放模塊及二進(jìn)制功放模塊測(cè)試平臺(tái)，而這兩種模塊有公共的信號(hào)源及低壓電源，也有不公共的高壓電源及接口布局。從使用便利角度和成本考慮，最好把兩種模塊集成到一塊母板上使用。江蘇省廣播電視總臺(tái)搬遷時(shí)帶來的拆機(jī)母板符合要求，可以作為樣本研究硬件需求和接口樣式。

1.2 理論

3DX-50 功放模塊和二進(jìn)制功放模塊全部采用模塊化設(shè)計(jì)，輸入輸出全部集成到72pin排插上，每個(gè)pin 腳的定義廠家圖紙全部標(biāo)示，只是部分信號(hào)波形和幅度需要測(cè)量，只需要滿足功放模塊輸入輸出條件，就可以檢測(cè)功放模塊各項(xiàng)參數(shù)是否正常。功放模塊的接口定義（二進(jìn)制模塊接口定義與之類似）如表1 所示。

表1 3DX-50 功放模塊接口定義

2 理論分析

在完成可行性分析后，需要對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行詳盡細(xì)致理論分析，一方面便于采購(gòu)合適的硬件，另一方面可以減少后期調(diào)試時(shí)遇到的困難。理論分析主要包括模塊工作原理分析和外部電路分析兩部分。

2.1 模塊工作原理分析

3DX50 功放模塊是D 類開關(guān)放大器。8 個(gè)場(chǎng)效應(yīng)MOS 管（并聯(lián)成4 組）是全四邊橋式配置，每個(gè)功放被分成兩半：橋A 和橋B。每個(gè)功放橋由兩對(duì)MOSFET 串聯(lián)而成。每對(duì)MOSFET 被驅(qū)動(dòng)交替進(jìn)入截止和飽和狀態(tài)，像開關(guān)一樣。送到這兩對(duì)MOSFET 的橋信號(hào)激勵(lì)是180 度異相的，上面一組開，下面一組則關(guān)。輸出電平以載頻速率，輪流在“地”和+VDC 電源電壓之間切換。功放模塊原理如圖1所示。

圖1 3DX-50 功放模塊橋式電路

2.2 電路分析

外部測(cè)試功放模塊時(shí)，需要通過母板為其提供電源、控制信號(hào)、橋信號(hào)和匹配的假負(fù)載。只要滿足以下條件，就可以正常開通功放模塊。

2.2.1 電源部分

功放主電源是兩路獨(dú)立供電的300V 直流電源，實(shí)際應(yīng)用中可以采用單電源供電，可以降電壓使用，把總功率壓縮到1500W 內(nèi)；205V 驅(qū)動(dòng)電源和±12V 電源均需要單獨(dú)供電。

2.2.2 橋信號(hào)

作為3DX 發(fā)射機(jī)激勵(lì)信號(hào)，穩(wěn)定性和同步性非常重要，經(jīng)過上機(jī)測(cè)量，橋信號(hào)是兩路占空比41%的方波脈沖信號(hào)，相位差180°，幅度為5Vpp。

2.2.3 假負(fù)載

功放輸出可采取變壓器耦合方式，輸出阻抗咨詢廠家后確定為35+j51。

2.2.4 控制信號(hào)

可外接一組撥鈕開關(guān)控制模塊通斷、復(fù)位和聯(lián)鎖，再加裝一組LED 指示燈作為故障判斷指示。

3 方案制定

在理論分析通過后，制定項(xiàng)目實(shí)施方案。首先根據(jù)理論分析繪制測(cè)試平臺(tái)總原理圖，如圖2 所示。然后進(jìn)行前期設(shè)備選型，根據(jù)理論分析結(jié)果，確定電源、激勵(lì)源、碳膜電阻、電感線圈型號(hào)，各元器件型號(hào)，如表2 所示。

表2 硬件各元器件型號(hào)

圖2 功放模塊測(cè)試儀總原理

4 下一步工作

在經(jīng)過前期可行性分析和理論分析后，制定功放模塊測(cè)試儀設(shè)計(jì)方案，并確定各元器件型號(hào)，后續(xù)需要改制母板和濾波板，待定制機(jī)柜和采購(gòu)的各元器件到貨后，將母板、濾波板安裝到位，進(jìn)行電源接線及接口改造，再接入激勵(lì)源調(diào)試、假負(fù)載安裝調(diào)試、風(fēng)機(jī)安裝、安全防護(hù)罩安裝等工作。最后通電調(diào)試，利用萬用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器、網(wǎng)絡(luò)分析儀等對(duì)電路進(jìn)行各種參數(shù)測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整電路，使其各項(xiàng)參數(shù)、指標(biāo)、性能完全滿足設(shè)計(jì)要求。