浅谈地面数字电视发射机功放部份的原理及故障维护

缪 宇陈 勇

（作者单位：1.四川广播电视台507发射传输台；2.四川省广播电视发射传输中心）

浅谈地面数字电视发射机功放部份的原理及故障维护

缪 宇1陈 勇2

（作者单位：1.四川广播电视台507发射传输台；2.四川省广播电视发射传输中心）

随着无线数字电视转换工作的开展，地面数字电视广播节目在很多地区已经开始播出，一些无线发射台也开始进行相关的发射业务，因为地面数字电视发射覆盖广、节目套数多、便于部署等特点，接收用户越来越多，对承担发射业务的台站安全播出压力也越来越大。保障好地面数字电视播出设备安全稳定运行是安全播出的关键任务之一，进一步提高技术维护水平是技术从业人员的当务之急，其中我们就对发射系统中故障率较高的发射机功放部分的原理和技术维护，进行一些探讨。

地面数字电视发射机；功放；原理；故障

1　系统组成与原理

图1 发射机原理框图

图1是常见的发射机系统原理框图，虽然不同生产厂家或在局部上有些不同，但主要框架都差不多，现以1kW发射机为例。

码流进入激励器经过调制变频后输出RF射频信号，切换器通过控制器对输出的RF信号进行双激励切换，选择其中一路RF信号到射频分配器，射频分配器将信号分配三路推动3个400W的功放，经过功率放大的3路射频功率信号经过功率合成器合成一路后经过定向耦合器和带通滤波器送到发射天线。

其中激励器、电源、功放是发射机设备的主要关键部分，在实际运行中，功放部分出现的问题故障较多，我们就功放模组的原理，常出现的故障进行分析。

1.1功放模组的组成与原理

图2　功放模组原理框图

图2为400W功放系统原理框图，主要由前级放大器、分配器、2个单元的末级功率放大器、合成器、控制采集板等组成，并与散热器、封装机壳及接插件等组成功放模组。

末级功率放大器是由2个单元的功率放大器单元板组成，经过功率合成器提供400W的输出功率。

1.2功放单元的组成与原理

图3　功放单元原理图

功率放大器单元电路如图三所示，它使用LDMOS超高频射频功率晶体管BLF888A，该功放管是双晶体管。该单元模块射频输入、输出采用巴伦（平衡不平衡转换）网络，标称阻抗50Ω，供电50V，AB类工作，推挽共源式放大，工作电流在7.5A。

BLF888A和电路基板、散热板等组成功率放大器单元。

2　功放的故障维护与分析

2.1功率晶体管损坏

现象：常表现在发射机输出功率下降，降至500～600W左右，反射功率显示表现正常。功放组中的其中一个功放输出功率不够（平常约为300W左右），另外，单个功放的电源电流也下降（正常在25A，26A左右），通过发射机控制监测数据面板查阅，可以看到4只功放管（LDMOS）的单管工作电流，其中1只的功放电流下降（正常约7.5A左右）。

图4　

图5　

分析处理：一般可以判断为功率晶体管1/2（封装对管）部分损坏，虽另外1/2部分状态还正常，但在工作一段时间后，管子性能也会下降，受损，应该进行功放管更换。图四为使用的双栅型LDMOS管。打开金属盖板，找到电流下降的LDMOS管，为进一步确认晶体管的损坏，可以采用常用的电阻法来确认。用万用表的电阻档，测量LDMOS的输入和输出（栅源之间），输入正常阻值一般在3kΩ（在路）左右，输出阻值很大，可以参考图4里晶体管结构，就可以判断管子的好坏。

另外在损坏的功放管输出端（图五红圈所示），往往发现输出阻抗匹配网络SMD元器件脱焊和烧焦现象，也要进行更换，如果甚至出现电路基板烧坏覆铜面的现象，整个电路板都要进行更换，以保证电路高频特性要求。

总结：在维修时往往发现在损坏的LDMOS晶体管输出端，都出现SMD脱焊的情况，于是在某些方面可以认为，由于输出特性阻抗等参数的改变而导致LDMOS晶体管的损坏，我们将进一步实验分析这种可能性。

在出现故障，来不及对故障LDMOS功放管进行更换处理时，应先降低整体发射功率，以减小其他未损坏功放组件进一步损坏的可能性（为维持功率，工作在大电流状态），在整机功率不低于3dBm基本可以维持主要覆盖区域面积不变（边沿区域会有些影响）。

2.2输出合成器输出断路

现象：另外一种情况也表现为发射机输出功率下降，从发射机监测控制面板上看，晶体管工作电流数据大都基本正常，但其中有功放模组功率输出减少，其它功放模组功率输出增大（600W左右），从功放开关电源上来看，功放组电源电流、基本正常。

分析处理：在这种现象下，一般会认为，发射机输出部分问题，检查发射机吸收负载、天馈硬馈、多工器等部分。经过检查并触摸关键部位，没有出现部件温度升高、发热、发烫的情况。只有打开各功放模组逐个检查，才发现其中一个模组功放输出合成器板基板烧毁，如图6所示。

图6　

从而导致整个功放模组功率不能有效输出，从而出现发射机整机输出功率下降，而整机各个功放模组电源工作电流不变的情况。

为实现大功率输出，发射机和功放模组都必须通过多个放大器合成功率，而合成器板是实现功率相加和隔离的必要部件，其端口阻抗为50Ω，隔离大于20dB。经过更换合成器板，并使用矢量分析仪调整整个功放模组的功放相位，发射机功率输出恢复正常。该故障相对于功放管直接损坏相比，在技术判断上具有较强的迷惑性。

总结：对于这类故障是较为少见的，常见的多是吸收负载损坏。合成器板烧毁，可以认为是由于功放模组输出阻抗或相位发生变化引起的，功放合成放大器的相位和输出阻抗是有严格要求的，分析是由于经过多次维修更换功放LDMOS管或功放组件后，而导致合成器输出反射某一瞬间过大出现烧毁现象。

3　结语

随着地面数字电视发射机大规模的应用，对常出现的发射机主要功放部分进行了一些粗浅的技术总结，提高设备的安全稳定性，在设备运行中应该采取一些必要的措施。首先是机房的工作环境，应严格控制机房的温度、湿度、灰尘，特别是温度、湿度，他们对高频设备的安全稳定运行有着很大的影响，过高地温度会影响设备内部元器件的效率和可靠性，过大的地湿度影响电路的高频特性，导致元器件损坏；其次，对于大型的数字发射设备在使用一段时间后，应该使用专业仪器进行统调，特别对多次进行维修过的高功放部分，更应该进行工作点等参数调整，保证高频性能。

技术维护是一项理论与实践结合性很强的工作，它要求具有细致的观察力、准确的判断力和科学的分析处理方法，在技术设备不断快速地更新换代的今天，技术工作者应该不断的学习更新技术管理、技术维护方法和手段，拓展技术思维，以适应今天新时代，新技术发展的要求。