浅谈中波广播发射机射频功率放大板原理及故障处理

全固态数字调幅中波广播发射机又叫做DAM（Digital Amplitude Modulation）中波广播发射机，是数字调幅广播系统重要的组成部分，负责将音频及加载信息进行数字化处理，以调幅广播的形式发射出去。DAM中波广播发射机的幅度调制是这样实现的，即在每一时刻必须开通一定数量的功率放大模块，来产生该瞬时音频调制信号所对应的射频输出电压。所以数字调幅又称作量化的幅度调制，它是融幅度调制与数字处理于一体。

DAM-50Kw中波广播发射机总共用了139块“插入式”射频放大器模板。其中1块用于前置推动级；14块用于射频推动级；124块用于功率放大级。任何一块射频功率放大板都能用于前置推动级、射频推动级或功率放大级。模块可在不影响发射机运行的情况下互换。

一、射频功率放大板工作原理

射频功率放大板是一个D类开关放大器。由8只N沟道功率场效应（MOSFET）管组成一个桥式电路（8只场效应管每两只并联使用）。此电路可认为是一个四边形。它分为两部分；A部分包括V1（V3）、V5（V7），B部分包括V2（V4）、V6（V8）。功率MOSFET管为塑封，安装在散热器上。

模块的每一部分的两组MOSFET管的射频激励信号相位相差180°，因此当上面的一组为开（饱和），下面的一组为关（截止）。当上面的一组为关，下面的一组就为开。输出就以射频速率在地（大约0V）和正电源电压之间变化。由于每个MOSFET管以很短的时间变化于截止和饱和之间，放大器效率很高。功率耗散在两种状态下都很低，而且功率管快速通过功率耗散较高的线性工作区，所以平均耗散功率很低。

射频功率放大板被设计为拥有独立的电源和射频激励输入，使它的A半部分和B半部分可相互独立地工作。A部分输出和B部分输出分别连至功率合成变压器初级绕组的两端。这可等效成典型的推挽结构。可将8只MOSFET管看成四个开关。由于射频激励信号相位的关系，以至只有两种开关结构是可行的（除非一个MOSFET管短路）。在射频周期的正半周，V2（V4）和V5（V7）都被激励到截止状态，V1（V3）和V6（V8）饱和。在射频周期的负半周，V2（V4）和V5（V7）饱和，V1（V3）和V6（V8）截止。

这种开关动作有效地通过C8将整个电源电压送到功率合成变压器的初级绕组上。每一个推挽放大器产生一个方波输出，但两组放大器方波输出相差180°相位。通过变压器初级绕组的方波峰-峰值大约为2倍的电源电压。电容C8串联在变压器绕组中以便当一个MOSFET管短路时，阻止直流到地的电流。

当一个放大模块截止时，就没有电流流过电源和功率合成变压器初级，模块就不提供任何功率给功率合成器。然而电流仍旧流过功率合成器次级（另外的放大模块工作），除非整个功率合成器射频输出为零。这个功率合成器电流将在环形变压器初级绕组对所有的静止模块感应出射频电压。如果把功率合成变压器初级看成开路，感应电压能损坏放大器MOSFET管。而且在初级线圈无负载情况下，高射频电压能产生电弧而损坏磁环。

在功率合成变压器的感应电压存在时，V1（V3）和V6（V8）截止，V2（V4）和V5（V7）必须和输出网络振铃电流保持同相。这将通过频率合成器（DDS）同步电路（包括输出网络电流采样和频率合成器上的一些电路）来实现。

二、射频功率放大板的故障处理

1.若只有一个射频功率放大板发生故障，寻找故障射频放大器模块最普通的方法是将被怀疑的模块换到一个工作正常模块的位置上，同时把正常的模块放到故障发生的位置上，这叫做模块交换。由与原来是否一样，可以得知模块的损坏是由它所处的位置还是由模块本身所产生的。若是功率放大模块自身故障，则表现为保险管熔断，对应支路上的MOS管短路，此时处理故障只需要更换对应的两组四只MOS管即可。

2.若出现同一位置处的射频功率放大板反复出现故障，则可能造成故障的原因包括：射频驱动异常；漏极相位异常；输出磁环损坏；控制信号异常。

为了工作正常，射频功率放大板的射频推动值应在35～40VP-P之间，模块之间驱动信号的相位应在±4°之内。若射频放大晶体管损坏、射频驱动电缆损坏、或母板（功率合成器）接触不良等，则可能引起不适当驱动幅度与相位的原因。

正像其它模块上的射频驱动信号相位必须在±4°以内一样，射频放大器MOS管的漏极开关波形的相位也必须在±4°以内。即使射频驱动信号相位正确，其它问题也能引起漏极相位超差。漏极相位不合适的原因如下：射频放大器效率线圈连接不好或抽头错误、MOS管不对或射频放大器输出磁环损坏。射频放大器由于相位问题而出现故障总是在故障前工作一小段时间，这种情况下，这个模块总是比其它模块热。这是判断模块工作相位出问题的最好方法。

每个射频放大器的输出磁环必须将射频输出送给合成变压器。如果磁环损坏，放大器不会有效地工作或出现故障。检查磁环是否有裂缝或有放电痕迹。可通过合成器板上的痕迹或线圈（磁环）的颜色进行一些表面检查，但是更彻底的检查必须拆卸功率合成器板。

来自调制编码器的开/关控制信号对各台阶来说应该在同一电平上。检查编码器输出，比较这些信号，可以判断出控制信号是否异常。

3.若出现射频功率放大板大规模损坏的情况，则可能是由于A/D转换相位设置不当、调制B-设置不当、驻波保护电路故障、射频功放模块电压过载以及发射机内部空气流通不畅等原因造成的。

当A/D转换器采样脉冲相位设置不当时，会产生随机性的模块损坏故障，尤其是高调幅时，易损坏“大台阶”功放摸块。此时应该检查A/D转换板上的两个拨码开关S1、S2以及跳线XT10、XT11的位置是否正确，特别是相位补偿开关S1的设置，它对发射机的安全运行至关重要。若S1设置不当，使采样信号的相位不正确，将不能保证循环调制编码板输出的功放开关信号是否正好在推动信号正负交越处来开关功放模块，从而增大模块损耗，损坏场效应管。

调制B-电源用于对功放模块的开关时间进行补偿，若调制B-电源设置不当也会造成大规模功放模块的损坏。在载波功率50KW，调幅度100%时，B-电压在-2V～-6V之间变化，其中-2V对应调制负峰，-6V对应调制正峰。若怀疑此电压不对，可对照厂家给的预制表，调节直流稳压电源板上的电位器上的电压。

驻波保护电路调整不当，则起不到保护作用，功放模块在有来自天线或者带通滤波器冲击时，会产生模塊的大面积损坏。用双踪示波器检测驻波保护电路，若相位不同应给予调整。

冷却气流不足会导致模块过热，若发射机风接点或者热敏继电器失效，可能导致功放模块过热而过早损坏。

作者简介：张有顺，男，辽宁省沈阳市人，民族：汉，职称：工程师，学历：本科，单位：辽宁省广播电视传输发射中心。