数字电视发射机功放原理及检修实例

2015-12-23唐小初蒲刚常州广播电视台

视听界(广播电视技术) 2015年1期

唐小初蒲刚常州广播电视台

一、前言

江苏省地面数字电视单频网，采用同方吉兆GME11D13I分米波全固态数字电视发射机，工作频道是CH21，发射功率为1KW。电视发射机功放模块决定了其功率输出能力，它是发射机中重要的组成部分。在运行时, 发射机功放模块往往会因为制造工艺、使用环境等因素发生一些故障,对安全优质播出造成威胁。

二、发射机功放模块简介

全固态GME11D13I型UHF1KW全固态彩色电视发射机，由4个300W功放合成，型号为ODS32C，功放模块一致性高，可互为备份，可热插拔，调试维护方便。每个300W功放模块共有三级组成，第一级推动功放工作在A类，工作电压32V，采用2个LDMOS（MRF9030)功率放大器和90°正交电桥构成平衡放大器，实现模块输入端的良好匹配。第二级推动功放工作在AB类，工作电压32V。它处于两个平衡放大器之间，可以有良好的隔离。末级功放工作在AB类，工作电压42V。为达到所需功率和非线性失真要求，未级三组两只LDMOS（BLF878）采用三路同相合成方式得到300W数字功率输出。

每个末级、前级和推动级放大管电流、输入功率、输出功率、工作电压及保护显示通过RS-485数据接口送至发射机的显示单元上，功放总插件增益40dB--45dB。

三、功放故障维修

我台GME11D13I数字分米波全固态电视发射机于2012年启用。在安装调试及正式开播运行初期，功放模块出现异常。故障现象为功放模块4无数据指示，过载、过激励、过热告警，从而造成功放4不工作，四合成不能均衡合成功率造成机身发烫。

1. 故障排查

（1）将其它功放拔出，关闭两个激励器。开机检查功放是否有静态电流指示，实测静态电流为1.4A。这样可以排除其它功放数据对CAN总线的干扰，独立检查功放4。

（2）经检查确定为功放4本身的数据无指示且自身造成的过激励、过载、过热告警从而造成控制板PA17H01的ARM控制二极管将前级栅压接地，造成功放4不工作。

（3）经排查，本次涉及的故障单元有：

a. PA17H01功放数据控制板。其功能主要是将各个功率管的电流、功放本身输出、发射功率、温度以数字信号的形式通过CAN总线传输给主控单元再由主控单元传给显示屏；再就是通过功放控制程序内部设定的过激励、过载、过热保护值来控制功放前级栅压的开闭来保护功放在输入功率过大、四合成后天馈系统出现故障时反映反射功率大小、风机故障的状态。

b. WCL303CDIV08E02电源取样板其功能是对开关电源过来的50V的直流电压进行滤波、稳压，并通过连接每个功率管的漏极电压来形成模拟取样并传输给功放数据控制板，通过转换5V电压为控制板和功放前级栅压供电。

2. 故障告警分析

保护电路有过压、过热、过激、过载等保护功能，其作用是及时保护功放本身，以免损坏功率管等贵重器件。

（1）过热告警

过热保护取样信号来自安装在300W功放模块散热器上的温度传感器板。正常工作时U3C的输出为低电位，T2截止。当散热器上的温度高于70℃时，U3A或U3B输出电压高于U3C的反相端电压（设定参考电压），U3C的输出为高电平，T2饱和管压降为0.5V，使被控管MRF9030栅极关断，无推动功率输出，300W功放模块被保护。同时面板上的红色过热指示灯D14散光。

（2）过激告警

过激励保护电路由U2A和U2C组成。来自预功放输入端的输入RF信号检波电压通过P18调整送至运放U2A放大。正常工作时，TP11电压小于0.4V，U2C的输出为低电位，T2截止；当激励器功放输出超过正常值1dB时，U2C输出为高电平，使T2处于饱和状态，将前级MRF9030栅级关断，无推动功率输出，300W功放被保护。当过激励信号瞬态消失，U2C输出恢复为低电平，主控单元逐渐控制激励器的输出使整机输出功率恢复正常。过激励时，面板上的红色过激励指示灯D12同时散光。

（3）过载告警

过载保护电路由U1A和U1C组成。过载电压来自功放内部二合成器输出端的反射功率检波电路，通过P19调整送至运放U1A。正常工作时TP12点电压＜0.4V，U1C的输出为低电位，T2截止；当反射信号异常时，反射波电压增大，调试时将驻波比设置为S=1.5，反射波电压超过此设定值时U1C输出为高电位，使T2处于饱和状态，将前级MRF9030栅级关断，无推动功率输出，300W功放被保护。保护点可自行设定。TP9点的电压即为可调整的设定电压。过载时，面板上的红色过载指示灯D13同时散光。

3. 故障处理

（1）测试LT1086的第2、3脚电压，正常电压应为5V、3.3V，以此来判断是否因电压不稳造成高电位输出导致过激励、过载、过热告警，本例中测试电压均正常；

（2）更换CD4067数模转换芯片，以此来判断是否为数模转换造成的高电位输出引起的过激励、过载、过热告警，更换后故障依然存在；

（3）更换控制板PA17H01。此目的主要是验证是否核心芯片ARM的故障、软件程序是否正确，也可以在现场使用JLINK下载器进行程序下载来判断，经更换控制后功放正常工作一上午后，下午故障现象又出现；以此判断不是控制板PA17H01本身的故障，因外来干扰造成控制板ARM高电位的输出。

（4）能对控制板造成干扰只有WCL303CDIV08E02功放电流取样板过来CAN总线。电流取样板通过各个功率管的漏极电压在MAX4080形成一个模拟输出电压并通过CAN线连接至CD4067。本次采用直接更换电流取样板的方式进行维修。正常情况可以给功放单独加电测量每个MAX4080的输出电压来判断哪个MAX4080损坏，然后更换损坏MAX4080即可。