数字调幅中波发射机低频系统功率控制故障分析

2022-03-23庄建琴

西部广播电视 2022年2期

庄建琴

（作者单位：福建省广播电视传输发射中心401台）

中波发射机的低频控制信号在模拟音频信号中加入了相位和幅度合适的直流分量，用于确定发射机载波输出功率。当输入的模拟信号瞬时幅度大时，开通的功率放大器数目多，瞬时幅度小时，开通的功率放大器数目少。每个功率放大器输出恒定的电压幅度，经功率合成器电压合成，并经槽路箱内带通滤波器滤波后输出调幅度，从而实现幅度调制的目的。

1 数字调幅发射机的数据输出控制逻辑

数字调幅发射机的数据输出控制逻辑电路有两路，一路由74LS08组成的与门电路N68A、C、D送到74LS30与非门电路N45A，再送到74HC14非门电路N57，产生数据选通门信号，另一路由N1～N3等几个74LS05三态门电路进行功率数据输出，如图1所示：

1.1 数据选通信号的产生

开机程序结束后，功率等级转换信号和K1启动脉冲信号送到控制板，使控制板中由74LS30组成的与非门电路N45输入端为高电平，由74LS08组成的与门电路N68A、C、D送到N45输入端的电平为高电平信号，当操作面板有升/降功率操作时产生输出控制信号，上述这些电路产生的数据选通信号送到模拟输入板（A35）上的74HCT273数据锁存器N17和N18的11脚，控制74HCT273的数据存储及数据输出①。

数据选通信号有3种情况：一是开机时由控制板A38上的单稳态触发器D50A产生的1.6 s K1启动负脉冲，在N15B-4脚为高电平时这个信号通过与门N15B送到N17、N18的时钟信号输入端触发锁存器；二是开机期间进行高、中、低功率等级转换时由控制板功率等级转换电路N49A送来一个10 ms负脉冲，这个负脉冲触发N17、N18，使N17、N18输出的功率控制数据在不同功率等级间转换；三是进行升降功率操作或发生驻波比故障时，由控制板时钟信号发生器产生的时钟脉冲串将持续送到N17、N18的时钟信号输入端，使N17、N18输出的功率控制数据不断更新，从而使发射机的输出功率也随之升高或降低[1]。

1.2 功率等级数据信号的输出

下面笔者以福建省广播电视传输发射中心401台远程正常以高功率开机的逻辑程序为例进行分析。开机命令经过采集器发送后，发射机的控制板N43-3送来锁定的高功率开机高电平信号，该电平作为总线地址由N1～N3组成的三态门打开，在进行升/降功率操作时，再送到模拟输入板（A35）的两个数据锁存器，其后端送到模拟输入板的数据衰减器N8，控制N8-1输出的模拟电平的大小，以达到改变输出功率的目的。数字调幅（Digital Amplitude Modulation，DAM）发射机中控制功率的12位功率数据从3个逻辑三态门送到模拟输入板X4插座的1～24脚，功率数据D1、D2在0.000～0.999之间变化。该数据信号有3个状态——0、1或高阻，A38板上的功率数据最终送到板上的X4插座的1～24脚，奇数位为逻辑信号线，偶数位是逻辑地，X4再送到A35板[2]。

2 模拟输入板中功率控制关键电路分析

模拟输入板是这一控制环节的重要一环，它将输入的模拟音频（600 Ω平衡输入）信号变换为复合（音频+DC+72 kHz抖动三角波信号）模拟音频信号。其中音频信号幅度的大小决定整机调制度的大小，直流电压（为负压）的大小决定整机载波输出功率的大小。其原理如图2所示：

2.1 功率数据锁存电路

功率控制数据锁存电路由数据锁存器、锁存器触发信号的形成电路、逻辑电平转换电路组成。

数据锁存器是个8D触发器，有公共时钟端和复位端，每当时钟输入端出现由低电平到高电平的转换时，其上升沿将触发各个D触发器，使芯片的输出端的逻辑状态和输入端一致，如果下一个触发脉冲还没到，这个状态就一直保持，也就是被锁存了，直到新的脉冲来临才会改变状态或者进入清零状态。

N17、N18这两个芯片中使用的都是TTL信号，即低电平为0 V，高电平为+5 V，信号输出后经过电平转换，将电压抬高，高电平变为+15 V，低电平不变，成为CMOS电平的信号，供N8使用。两个芯片引脚情况如图3所示：

功率控制数据锁存器N17、N18的复位端是连接在一起的，复位信号来自控制板A38的J3-27，当+8 V DC或±22 V DC电源发生故障时，一个低电平的复位信号送到A35J4-27，经施密特触发器D13E、D13D两次反相整形电路处理后送到N17、N18的复位端，将锁存器的输出清零。

N17、N18的时钟信号输入端也连接在一起，这样就构成了锁存器触发信号的形成电路。

2.2 数字衰减电路

数字衰减电路由模拟乘法器AD7525组成，N8-4至15脚为数字信号输入端，输入信号为8421码，N8至17脚为模拟信号输入端。当N8-4至7脚为1001、N8-8至11脚为1001、N8-12至15脚为1001时，即为最高功率限位，此时N8-1输出的模拟信号等于N8-17脚输入的模拟信号。当然，最大功率还取决于R27（5 k）设定的最大载波功率参数，即N7B/5为-0.75 V左右，不同的机型N7B/5脚负压略有不同[3]，模拟乘法器AD7525引脚如图4所示：

正常情况下，锁存器的触发信号是来自控制板A38J3-25的数据选通信号。当+8 V DC、±22 V DC低压电源发生故障再被排除时，或控制板+5 V、+15 V、-15 V稳压电源从低压电源开始合电到正常输出时或发生故障再被排除时，A35J4-27端由故障低电平状态变为正常高电平状态，模拟输入板中的与门N15D的13脚也随之出现由低电平到高电平的变化；而当本板+15 V稳压电源发生故障时，本板N1的10脚由故障状态低电平变为开路状态，+5 V电源通过R52给电容C71充电，这个充电过程使得+15 V稳压电源故障消除后由故障低电平信号延迟约3 ms变为正常的高电平，随后N15D的12脚电平也出现由低到高的变化。而当N15D的输入端12、13脚之一的电平出现由低到高的变化时，另一输入端仍为高电平状态，或者即使N15D的输入端12、13脚的电平同时出现由低到高的变化时，N15D-11脚将输出一个由低到高变化的电平，其中C70、R51、R50构成微分电路，这个由低到高变化的电平经微分电路微分后在晶体管V2的基极产生一个正尖脉冲，使V2短时导通，V2的集电极形成一个负脉冲。这个负脉冲信号经施密特触发器N13F、N13C两次反相整形电路处理后输出的负脉冲就是自动选通信号。由于发射机正常运行期间N15B的5脚保持高电平，自动选通信号通过N15B送往N17、N18的时钟信号输入端作为锁存器的触发信号。

3 故障案例分析

3.1 故障现象

北广DAM 10 kW发射机，载波功率加到5 kW后再也不能升上去。

处理：先检查模拟输入板的P4、P6和P10的波形，这两个测试点的直流电平都正常后查A/D转换板的输入与输出信号，发现该板的放大倍数过小，使得输出到A/D转换板的直流信号过小，引起原因不明。为使输出合乎要求，把反馈电阻R67的阻值由10 kΩ提高到22 kΩ，该部分的电路如图5所示，R67在N28上方，更改后，机器可以输出10 kW。

3.2 故障现象

北广ZF-DAM 10 kW发射机某频率主机在运行中突然掉功率，机器面板在高功率状态下功率只显示0.5 kW，切换到中功率状态和低功率状态都正常。先切换到备机播出，主机在假负载下这个现象依旧出现。

故障分析：因为在假负载下故障依旧可以判断和天线反射无关，通过观察发现在高功率状态下按降功率按键，功率指示又出现，显示7.5 kW，再按升功率按键，功率指示又变为0.5 kW，可以确定数据输出控制逻辑出现问题。

处理：检查从控制板A38高、中、低功率等级的3个逻辑三态门送到模拟输入板X4插座的1—24脚的功率数据变化情况。按升功率键后，在7.5 kW测控制板送来的X4-1到X4-23的数据都是高电平，即3.42 V左右，数据正常，变为0.5 kW后，再测4-1到X4-23的数据，都是低电平，即0.06 V，该数据送到数据存器N17、N18输入输出，检查TTL电平逻辑信号转变到CMOS电平的信号每一脚的电压值，最后再检查数控电位器N8的CMOS电平的信号，经过逐级测量比对信号，最终锁定故障出现在N8（AD7525）芯片身上，通过更换故障芯片，问题得到解决。