中波发射机模数转换板的故障分析与处理

王金柱

(内蒙古自治区广播电视传输发射中心610台，内蒙古 呼和浩特 010000)

全固态中波广播发射机在国内中波台站使用最广、最普遍的发射机型，节目录制的音频信号是模拟信号，经发射机处理、放大后输送至天线，进行信号发射。模数转换板能够把音频信号变换为数字信号，该信号能够准确无误的控制所需数量的射频放大板的开启和关闭，将音频信号搭载到载波上，除此之外，数字信号处理起来更加高效、传输更加稳定，因而，模数转换板的功能好坏直接影响着发射机的工作效率。

1 概述

复合音频数字系统由模拟输入板(A35)、A/D转换板(A34)和调制编码板(A36)组成。平衡的音频信号被发送到模拟输入板。经过低通滤波、可控增益放大和平衡不平衡变换，与代表10 kW载波功率的-0.75 V直流电压叠加后形成复合音频输出。复合音频被送至A/D转换板完成数字化，其中直流电压决定发射机的输出功率，音频电压决定调制幅度。A/D转换输出12位数字信号，高6位数字信号控制42个大步进功率放大器的开启和关闭，低6位数字信号控制发送至调制编码板(A36)用于控制功率放大器的开启和关闭。高6位数字信号用作本板中6个读写(EPROM)存储器的地址码，对42个开和关大台阶功率放大器的高电平和低电平进行寻址和输出，并控制42个大步进功率放大器的开和关。

2 模数转换的原理分析

模数转换板是音频处理的关键，要从整板出发，理清输入、输出信号的内在关系与联系，对电路器件发挥怎样的作用要有清楚地认识，模数转换板的原理框图如图1所示。

图1 模数转换板的原理框图

2.1 输入信号

2.1.1 模拟音频信号。音频信号经过模拟输入板的滤波、叠加直流电平，以及为了减小失真的抖动信号，然后输出送至模数转换板，此时的音频信号主要成分包括音频、直流和抖动三角波。

2.1.2 高频取样信号。该取样信号来至射频分配器(A15)和功率合成器输出端的T101，它们的电压幅度分别为30Vp-p、4Vp-p，通过连接校准的示波器，可以直观地显示出来。

2.2 分频电路

该部分会对取样信号进行预处理，然后将其叠加在一起，送至拨码开关S1，对发射频率在800 kHz以下的进行相对合适的相位补偿，此时插子XT11应插在1-2、3-4；当发射频率高于800 kHz时，插子XT11应插在选1-3、2-4，经过分频电路后会输出稳定的编码信号和时钟信号，该插子TX11需要根据实际的发射机频率进行改变。如表1所示(Fc为载波频率，Fs为采样频率)是10 kW发射机的设置标准。编码信号能够准确地启动模数转换，用示波器连接TP3与地，正常波形为20 ns～50 ns的高电平脉冲。

表1 采样频率预置

2.3 转换过程

模拟信号转换为二进制代码就是模数转换，此部分分为4个步骤：①信号抽样，即按照规定的间隔在输入的模拟信号上快速采样。采样频率的高低直接决定了音频信号的质量，经过千百万次的试验，得出结论：采样频率大于等于载波频率的两倍最为合适。②保持，每次采样后需要保持一定的时间，即模拟量取样的数值化过程。③量化，就是用量化单位的整数倍表示模拟信号的取样值，量化单位就是模数转换器上编程实现的量化最小单位。④编码，把量化得到的值用特定的、独一无二的二进制代码表示出来。需要注意的是，量化单位越小，越接近模拟信号的实际值，越能提高小信号的信噪比。

2.4 输出信号

2.4.1 大台阶同步信号。该信号是模数转换后的数字音频信号，经数模转换还原后输出，用于使模拟板上72 kHz三角波的信号同步，间接的实现减小量化噪声的作用。

2.4.2 还原的音频信号。复合信号经音频还原电路还原的模拟信号，此时的幅值约为2.7 V，送至发射机显示板与来至输出监测板的音频信号进行信号幅值、相位的比较，如果两个值的差值超过130 mV，则认为发射机出现了包络故障。

2.4.3 数字音频输出信号。数字音频信号是承载了发射机上有用的音频信号，此时的信号是12位二进制代码的组合，高6位用于打开和关闭大台阶功放模块的数量，低6位的“0”“1”直接选择6个二进制小台阶功放的开关，根据模拟音频信号的实际大小，控制各功放模块的开关，最好的实现音频信号的还原，以及射频信号的放大。

2.4.4 数据清除信号和数据选通信号。该信号通过排线输出送至调制编码板，用于调制编码板的触发锁存输出。如果发射机突然发生故障时，数据清除信号变为低电平，把调制编码板上的各锁存器数据清零，从而关断所有功放。

3 故障的判读及处理思路

“A/D转换+15 V”灯主要检测模数转换板+15 V电源供电电路，模数转换电路+15 V指示灯变红色说明相应的电源故障，发射机将关机，应检查稳压电路及负载电路。开启发射机低压，在模数转换板上测F1对地电压应为+22 VDC。具体可按下列步骤进行故障排查：①主电路故障。检查A/D转换板F1保险、N2(7815)输出，若有问题则更换F1保险或N2(7815)，测量TP12测试点的电压，若偏离正常值(-15 V)±1.5 V，则判断为芯片N18(MC7915)损坏，进行更换，若正常，进行下一步，测量TP14点的电压偏低，则检查故障检测电路。②监测电路故障。检查A/D转换板、显示板监测电路。N20、N59出现故障的情况比较常见，若可判断元件损坏则更换相应的电路元件。③显示电路。如果以上部分检查完还没有发现故障点，则要转变思路，检查显示板上，模数转换的工作状态显示电路，此故障极有可能是因为排线老化或虚接引起的，若发现明显的损坏器件，先更换器件，然后进行测量等操作。

4 故障实例

故障1：正常运行的发射机突然关机，经查看状态显示板上模数转换+15 V指示红灯，按“复位”后，红灯不熄灭。

故障分析：+15 V指示灯红灯亮，查找故障原因，首先看模数转换板+22 V，检测比较器N20正相输入端电压值为+3.1 V，反相输入端有可变电阻调整为标准的电压+2.83 V。稳压块输出电压在正常的浮动范围，比较器此时的输出方式为集电极开路。+22 V经过保险送到显示板(A32)，经过可变电阻的分压后的电压为+4.36 V，高于比较器 N57B正相端的参考电压2 V，比较器此时会输出低电平，意味着模数转换板的供电电压正常，即显示板上的+15 V指示灯为绿灯亮。如果比较器N57B的反相端电压低于正相端的2 V电压，比较器输出高电平，该高电平经N61A反向器翻转后输出低电平，送至功放控制电路与非门N66，使得所有运行的功放全部关闭，高电平也会输送至显示板，通过显示电路使得指示灯由绿变红。

故障处理：用电压表测量供电电压，即排线X1-1，显示电压值为18 V，即供电电压达不到模数转换板所需的22 V，检查发射机配电机柜+22 V相关电路、整流块VD14及滤波电容后，发现滤波电容C34损坏，断低压后，更换同型号正常的电容后，合低压后，发射机恢复正常。

故障2：A/D 转换-15 V 电源指示灯变红导致发射机不能正常开机。

故障现象：按发射机面板“高功”键不能开机，观察发现面板上 A/D 转换-15 V电源指示灯变红。

故障处理：检查模数转换板，发现-22 V的保险损坏，更换同型号保险后，发射机状态指示板上-15 V指示灯变绿，开机后发射机正常工作，但关机后又会出现相同故障，可以断定该故障不是简单的保险损坏。详细查看电路原理图，模数转换板上稳压输出的-15 V电压通过三端稳压器N30输出-5 V给集成块AD1671供电，用校准后的示波器检查-5 V电压，显示波形在-3 V处抖动，由此可以推断故障原因是某个电容漏电所致，检查后，对可疑的滤波电容 C99进行更换，开机后发射机运行正常。处理故障不能光看表面现象，还要研究背后的内在联系，学会查看电路图，能够帮助我们提高故障处理的效率。