浅析调频广播发射机的故障原因与维护举措

龚运高

（作者单位：桂林广播电视发射台）

调频广播产生于20世纪20年代，而我国直到20世纪70年代末才实现首次调频立体声广播[1]。经过一个世纪的发展，调频广播技术已经比较完善，300 W、 1 kW的全固体调频立体声广播发射机相继面世，到目前为止，全固态调频立体声发射机已经实现了 500 W～100 kW的功率覆盖[2-3]。然而调频发射机作为一项高科技产品，其内部零部件众多，结构复杂，不同产品的原理也有所差异，因而在日常使用过程中出现故障是难免的。从当前的实践来看，我国大部分广播发射台站的故障率仍然较高，故障原因分析水平和维修效率也有待进一步提升[4]。基于此，本文对调频广播发射机的常见故障原因与维护举措进行探讨。

1 调频广播原理

所谓的调频就是指通过技术手段使载波的瞬时频率随调制信号改变的调制方式。经过调频之后的电磁波信号，在形状上类似于一条被非均匀压缩的弹簧[5]。根据国际规定，调频波用英文字母FM来表示。目前的调频技术主要有直接调频、间接调频和数字调频三种。总的来讲，调频广播在短距离信号传播的应用场合中具有显著的优势。信号传播距离短是由于其有较高的载波频率，这一特性能保证接收范围内的调频广播接收设备都能有相对稳定的信号输入。而且有效信号经过调频处理后，其频率远高于干扰信号，调频广播信号不易受干扰。另外，调频广播还具有频带宽度大、高动态范围等特点，支持多个电台同时进行广播信号传输。

2 调频发射机原理

调频发射机是调频广播发射系统的核心组成部分，它包含一整套电子功能组件，主要有射频发射系统、自动控制系统、制冷系统和电源系统，其中射频发射系统又由激励器和功率放大器等部件构成[6]。从功能上来看，调频广播发射机可以把待发射的信号转换成满足技术要求的信号，然后通过天线发射出去。这里讲的技术要求具体包括功率足够大、信噪比足够高、覆盖范围足够大。调频广播发射机可以简单理解为一套无线电发射机，只是它的信号频率比普通无线电发射机更高、功能更强大而已。在其运行过程中，激励器是第一道信号处理的关卡，它会将音频信号按照规则编码，编码完成后的信号再传输给分配器和合成器，输出的信号是经过调制放大的，此时才能作为最终向外发射的有效信号。调频发射机的原理及结构框如图1所示。

图1 调频发射机的原理及结构框图

调频发射机在使用中是否正常，不仅要看调频发射机能否开机、是否有信号输出，更要看其工作时的各项性能指标能否满足行业技术标准。根据相关规范，衡量一台调频发射机综合性能的主要技术指标包括信噪比、谐波失真和频率响应等三项。其中信噪比是指信号与噪声的比值，一般用SNR表示。如果发射机的信噪比过低，说明该系统噪声水平较高，信号质量较差，反之则信号质量较强，系统性能较好。谐波是指信号频率的倍频成分，这是由于使用了放大器的缘故，信号中叠加了信号频率的倍频成分时，就会造成所谓的谐波失真。频率响应可以表征系统输出信号随频率变化的情况，一般要求系统的频率响应一致。

3 调频广播发射机常见故障

从目前的情况来看，调频广播发射技术是非常成熟的技术，无论是相关的硬件产品还是软件系统，都已经达到了较高的性能。然而在高负荷工作、操作不当、零部件损坏等条件下，调频广播发射机的故障还是经常会出现。考虑到调频广播发射机的故障多种多样，这里笔者仅根据工作经验和理论原理给出一些典型的故障分析。

3.1 激励器模块故障

激励器在调频广播发射机中具有非常关键的地位，它的作用就是完成信号的接收、处理和输出。从维修经验来看，激励器模块常见的故障类型主要有：无信号输出、信号不连续、信号扭曲变形、传输延时大、电压和功率不足等。当发生相应故障时，一些自带故障检测功能的调频广播发射机的主控面板会不断发出警告。

在激励器出现故障时，首先要检查激励器的线路和连接端口、信号输入输出端是否正常，如果以上检查均没有问题但故障现象还是存在，那就可以进一步对其故障进行排查。如果没有音频信号输出，一方面可能是激励器完全损坏无法正常工作，另一方面则考虑其是否由于特殊情况进入了过激保护状态。为了判定这一问题，应把自动增益控制模式调整为手动控制模式，同时降低激励器增益，对主要元件电源的电压进行测量，确保以上检查均能通过。接下来检查备用激励器是否处于启用状态，如果是，一般情况下主激励器的操作面板会出现提示警报，因为只有故障状态下才会自动切换到备用激励器，这时候应进一步检查本振模块的线路连接情况，测量相关元件电压，正常来说电压应在2.5～3 V。如果以上排查均不能解决问题，则要使用频谱分析仪器检测激励放大器输出信号，观察输出信号是否夹杂了一些异常的杂波，如果确实存在异常杂波，那么就意味着激励器已经损坏，应及时更换内部激励器。

3.2 功放模块故障

功放即射频信号功率放大器，它的作用是将激励器编码处理过的输出信号放大合成输出，由于信号源源不断地到来，而且要进行功率的变换，因而功放模块通常是最为繁忙的模块，长期运行后很容易出现过热保护、过载保护及激励保护等问题。设备进入自保护状态说明故障可能会对设备造成损害，因此必须先排除故障再重新开机运行。

在故障排查时，可以直接用手去触摸调频广播发射机的外壳，感受其温度情况，如果发现其温度较高，甚至烫手，或者功率较大，那么就可以初步判定为功放模块发生过热或者过载保护。为进一步分析其具体原因，首先对风机的工作情况进行确认，如果没有任何异常情况，那么继续对风道和散热器的状态进行检查，保证其清洁、通畅；如果均无问题，则应考虑是否为射频输出线路故障，如断开、接触不良、短路等，如果是线路连接问题可重新接线。如接线无异常，可以采用万用表、通过电阻检查法检测功放是否存在负载异常，如异常应更换电阻。

3.3 冷却系统及电源故障

冷却系统是以风机为核心，用于维持设备工作温度的重要模块。其基本原理是通过加快空气的流动，通过空气将调频广播发射机各零部件表面的热量带走，从而维持设备工作环境的温度稳定。如果发现风机工作出现异常，必须及时进行处理，否则可能会因为调频广播发射机内部聚积了过多热量而导致设备工作异常，甚至是零部件烧毁。在故障情况下，其通常表现为停止运行或者输出风的类型错误。

与激励器和功放等模块相比，风机是相对比较简单的部件，如果风机本身没有问题，那么冷却系统故障通常是由于电源、线路故障造成的。首先是电源本身的问题，电源的功能是为设备的正常工作提供电压，电压需要通过线路传输给发射机的各个功能模块，如果电源控制系统本身出现了问题，相当于整套设备在源头上就不具备工作条件，如果强行启动可能会对设备造成伤害。在电源功能正常的情况下，如果是线路连接出现问题，那么电能也不可能正常供应给每一个零部件，包括风机，因为开路、短路等问题会导致风机不能正常工作。

在排查故障问题时，应从最简单的原因着手，首先检查电源是否异常，方法是通过万用表测量电源电压值，并与其标称的输出电压进行比较。如果万用表测量不到电压信号，说明电源本身处于故障状态，此时只有重新更换新的电源板才可以继续排查其他问题。如果电源本身输出的电压是正常的，但是功放管检测不到功率，那显然是功放管故障，对其进行更换即可。如果发现风机没有正常运转或运转的情况不正常，首先要考虑是否电阻丝烧坏造成短路，通过观察可以知道是否烧坏，如果烧坏可更换电阻丝。如果电阻丝更换完成后风机工作仍不正常，此时可以继续检查风机辅助接触点是否存在接触不良的情况，如果接触不良可以更换风机交流接触器。经过以上几方面的排查，一般可以顺利找出故障点。

4 调频广播发射机的维护措施

前文已经分析了调频广播发射机的一些典型故障，这些故障是常见的，但也是可以在很大程度上避免的。要避免调频广播发射机出现故障，尽最大努力减小其发生故障的概率，保证其能够正常运行，延长其寿命，较为有效的手段之一就是加强调频广播发射机的日常维护。虽然不同台站对调频广播发射机的维护要求可能不尽相同，但以下几方面是共通的。

4.1 零部件检修

调频广播发射机本身是一种模块化的产品，每个模块又包含若干个功能零部件，因此调频广播发射机实际上是一个复杂的功能复合体。根据电路基本原理，只要复合体中有一个部件发生故障，那么整套系统的工作就会受到影响。而这些零部件在不同的环境、振动、运行等条件下均有可能出现异常，如发生腐蚀、虚焊、接触不良等，而这些问题都是可以通过简单的观察、检修来发现的。如果可以做好零部件的检修工作，必然可以有效降低调频广播发射机的故障率。

4.2 电源和线路检查

电源是整个调频广播发射机动力源头，只有为每个功能模块提供合适的电压，才能保证各模块正常工作。如果电源输出电压不足、不稳定或没有电压输出，就会造成系统的整体瘫痪。在电源正常情况下，还要保证线路正常，如此才能将电能准确地供应给对应的模块，这是调频广播发射机正常运行的基础要求。因此检修人员要特别关注电源的工作状态，确保线路连接无误、端口对接紧密，还要定期检测线路的接地情况是否正常，以保证设备运行的稳定性。

4.3 保持设备清洁

要保持设备清洁就要保持机房清洁，因此设备清洁实际上包含保持机房环境清洁和保持设备本身清洁两个方面。机房环境清洁是指整体的卫生环境达标，如果卫生环境不达标，很容易出现垃圾、灰尘的堆积，进而会对设备的正常工作造成影响，特别是会影响风道、散热器的工作效率。对于设备本身的清洁，则要严格遵守设备说明书中对设备清洗的相关说明，不得随意使用清洁剂。

4.4 机房温湿度控制

调频广播发射机内部具有很多电子元器件，其中不少是对温度十分敏感的，温度过高会影响设备性能，因此要在机房的关键位置安装温湿度传感器，以固定的频率对测量数据进行记录，观察其是否在设备允许的范围内。如果温湿度参数已经超出允许的范围，就会对设备工作环境的适宜性造成负面影响，此时应及时开启空气调节设备进行调节。同时，应关注设备是否出现过热问题，防止温度过高损坏设备。

4.5 设备维护记录

在设备维护完成后，应对整个过程进行详细的记录，包括故障现象、原因分析、解决办法，记录要具体到参数设置，以便下次遇到类似情况时可以快速参考解决。设备维护记录应做好保存，只要设备还在服役，维护记录就应完好保存。

5 结语

调频广播发射机是广播发射台站的核心组成部分，对于正常播出有着关键性的作用。但调频广播发射机的工作原理较为复杂，特别是近年带自动化功能的发射机，其集成度更高、内部结构更加复杂，如果没有扎实的理论知识和丰富的维修经验，很难在短时间内找到问题所在。因此，相关工作人员要在全面了解调频广播发射机典型故障及常用解决方法的基础上，加强理论学习，在实践中不断积累经验，同时要重视日常保养和维护，只有这样才能持续适应调频广播发射系统发展的新要求。