基于集成数字化模型的10kW中波调幅广播发射机故障维修的新思路

2023-07-07陈方煜

数字传媒研究 2023年2期

陈方煜

青海省广播电视局九二七台青海省都兰县 816100

前言

基于集成数字化模型的故障维修，应依据故障现象所涉及的电路及元器件搜索故障点，并对故障进行分析和处理。本文将通过ZHTDAM10-II型中波数字调幅发射机的射频放大包络红灯常亮实例，阐述利用功放高压直流供电电源（+230VDC）、音频调制信号电平（-4.5VDC）、发射机输出网络和天线调配网络驻波比变化（纯阻条件下50Ω）进行故障处理。需要重点说明的是，此功放包络红灯故障只是提示功放没有正常工作，并没有任何控制和保护功能（注：红灯常亮时，功放无输出；红灯闪烁时，只是在降功率。），此状态下还可以在低压状态时开启高压，只是没有输出射频电流和射频功率。

从三种情况分析进行故障处理的新思路。

（1）功放高压直流供电电源（+230VDC）：

若高压直流供电不给大台阶42 块功放提供稳定的+230VDC 电源，功放是不会正常工作的。

（2）音频调制信号电平（-4.5VDC）：

若音频调制信号电平不给大台阶42 块功放提供稳定的-4.5VDC 音频开关信号，功放是不会被打开射频输出的。

（3）发射机输出网络和天线调配网络驻波比变化（纯阻条件下50Ω）：

若发射机输出网络阻抗和馈线特性阻抗不能严格匹配，高频能量就不能在馈线电缆上以最佳的状态进行传输；其次天线调配网络在调试后一定要使馈线电缆的特性阻抗和天线阻抗严格匹配，并且还要保证陷波网络、串并联谐振网络能抑制其他频率的倒送，确保本机谐振频率能够有效地传输到天线上；如果匹配效果不佳，发射机在工作时天线、网络零位值会偏高，天线、网络驻波比红灯闪烁从而导致发射机降功率，严重时功放包络红灯常亮，功放将被全部关断。

1 故障一

1.1 故障现象

中波数字调幅广播发射机射频放大包络红灯常亮的软故障是指，功放被开通后，从A27射频输出监测板的X4－1.2 脚检波输出的音频送至A32 显示板的X2－2.4 脚的电平，与从A34 模数转换板的X2－1.2 脚还原的音频送至A32 显示板X2-5.6 脚的电平在N73 的3 脚和2 脚重建的音频进行比较，当重建的音频大于检测的音频，说明有大小台阶功放模块没有正常工作，如图1、图2 所示。

图1 检波电平电路

图2 A32 显示板部分射频放大包络电路

1.2 故障原因

首先，中波数字调幅广播发射机射频放大包络红灯常亮故障是为了提醒维修人员射频大小台阶功放没有被开通工作，原因在于A24 熔断器组件板上F2－F7 大台阶模块+230VDC高压直流供电保险存在烧断现象，如图3、图4 所示。

图4 A18/A19/A20 二进制/主合成母板230VDC 供电输入端

1.3 故障处理

42 个功放大台阶模块每8 个由一个高压保险提供电源，分别是F2、F3、F4、F5、F6、F7这六个高压保险。由熔断器组件板的E2、E3、E4、E5、E6、E7 连接点接到对应的A18－A20末级功放合成母板的X25、X26连接点的输入端，其中，F2 保险是提供给1－8 号板+230VDC电源，F3 保险是提供给41、42号板+230VDC 电源，F4 保险是提供给33－40 号板+230VDC 电源，F5 保险是提供给9－16 号板+230VDC 电源，F6 保险是提供给25－32 号板+230VDC 电源，F7 保险是提供给17－24 号板+230VDC 电源，最后经测量发现F2、F5、F7 高压保险被烧断，由此造成射频放大包络红灯常亮告警提醒，此种高功率状态下升降功率按钮不起作用，M2 电流表和M3 功率表均指示为0 安培和0 千瓦。在该位置更换相同型号的250V/25A 保险，试机正常，如图3 所示。

2 故障二

2.1 故障现象

中波数字调幅发射机射频放大包络红灯常亮故障：提示大台阶功放模块不能正常工作，可能是音频调制编码板上控制大小台阶开通的数据编码存储、锁存及输出驱动电路元器件被损坏。

2.2 故障原因

根据故障现象分析可能有以下三种原因：（1）数据编码输入端的R10、R11 分压阻排焊接点短路；（2）数据编码存储器D49、D50、D42、D43、D44有输入电压，无输出电压；（3）输出驱动电路的D3、D4、D5、D6 反相器有输入电压，无输出电压，如图5 所示。

图5 调制编码板（1-8 号板）部分音频调制开关信号电路

2.3 故障处理

中波数字调幅广播发射机A36 调制编码板是为了顺利打开大小台阶模块，保证打开的功放模块个数在载波调制状态下与额定输出功率和电流相符而设置的。首先，在停机后卸下调制编码板，检查输入端分压集成阻排R10、R11 的各焊接点有无短路现象， D49、 D50、D42、D43、D44 数据存储器管脚各焊接点有无短路，输出驱动电路的D3、D4、D5、D6 反相器管脚各焊接点有无短路，重点测量一下R10－13、14、15、16 脚，R11－1、2、3、4、5、6、7、8 脚，经测量每对均有电阻值可测出，若发现电阻值为0欧姆，就会有阻排分压故障；音频调制载波状态下再分别测量排查D42、D43、D44 输入端的1、2、3、4、5、17、18、19 脚和输出端的6、7、8、9、11、12、13、14 脚，经测量D42、D43、D44 有输入电压，无输出电压；然后再测量输出驱动电路D3、D4、D5、D6 反相器输入端2、4 脚和输出端5、7 脚均无输入输出电压，最后，把查找的故障点放在调制编码板上的数据编码存储芯片上，在载波状态下将发射机输出功率降至只剩一块功放板工作时，利用示波器观察输出的调幅波形，若看到调幅波形变成了一条直线，即无输出功率，查看电路图纸分析，故障点一定出在集成存储芯片D42、D43、D44 上，如图5 所示。开高功率加调制后用万用表测量D42、 D43、 D44 （型号：DM74LS471N）输入输出信号，确定是数据存储芯片损坏。更换型号和位置代码符号对应的存储芯片且保证相互之间不能替换（因为保存在D42内的高六位编码数据是专门用来打开1－8 号模块的，保存在D43 内的高六位编码数据是专门用来打开9－16 号模块的，保存在D44 内的高六位编码数据是专门用来打开17－24 号模块的）。最后加电试机后D42、D43、D44 输出端的6、7、8、9、11、12、13、14 脚有输出信号，输出功率趋于稳定，射频放大包络红灯变绿灯，至此故障排除。

3 故障三

3.1 故障现象

中波数字调幅广播发射机射频放大包络红灯闪烁，并伴有自动降功率按钮红灯亮起，同时，天线/网络驻波比红灯也在闪烁。

3.2 故障原因

根据故障现象分析可能有以下三种原因：（1）发射机输出网络中的阻抗微调电路的两个电感线圈失谐。（2）发射机输出网络中带通滤波器的滤波效果不佳。（3）阻抗微调变换器中电感线圈内部接触簧片松动打火发热。

3.3 故障处理

鉴于带通滤波器具有滤除奇次谐波和阻抗变换的功能，只允许基波分量通过，特意在阻抗微调接地端串接了一个三次陷波器，目的是滤除奇次高次谐波的能力更彻底，保证基波分量全部传输出去，从功放合成输出的电压波形中其傅利叶级数分解U （t） =1.27Esinwt（基波分量）+0.423sin3wt（三次谐波分量）+0.254sin5wt（五次谐波分量）可以看出，是为了抑制高次谐波向外辐射，仅允许基波输出，达到必要的滤波度，应该重点检查一下带通滤波器及阻抗微调和三次陷波器各线圈的接触簧片是否可靠紧固。其中发射机输出槽路中带通滤波器可以将功放合成的4 欧姆阻抗变换成50 欧姆，与馈线匹配，可以有效地无损耗地全部传输到天线调配网络系统，如果传输阻抗不匹配，很大程度上会在发射机输出槽路表现出来，因此可利用阻抗电桥测出槽路阻抗变化范围，经测试检查发现阻抗微调电路的调负载和调网络线圈中的接触簧片有明显的打火变黑变形的痕迹，这些都是造成天线驻波比和网络驻波比发生变化以及滤波效果不好的主要原因，更换新的线圈接触簧片，射频放大包络红灯闪烁并伴有自动降功率按钮亮红灯问题得到了彻底解决，如图6、图7 所示。