10 kW DAM 中波广播发射机频率合成振荡器及缓冲放大板原理分析

2023-08-21胡哲

科技创新与应用 2023年23期

胡哲

（延安广播转播台，陕西延安 716000）

中波广播具有传播距离远、接收效果好的优点，是我国广播电视信号覆盖的重要组成部分。中波广播担负着丰富广大人民群众精神文化生活，将党和政府的声音及时传达到千家万户的重要使命，保障中波广播不间断、高质量的播出尤为重要。进入21 世纪，中波广播发射机由低质量、高能耗、难维护的电子管设备更新为高效率、高质量、高稳定性的全固态数字调制发射机。面对新设备、新技术，就需要从事中波广播发射的技术人员具备过硬的专业技术，能够熟悉新设备、掌握新技术，充分做好设备检修维护工作，保障设备平稳安全运行。本文以10 kW DAM 中波广播发射机的射频系统为例，深入分析了振荡器和缓冲放大板2 个部分的电路原理，并以此为基础，详细总结了这2 个电路板在检修维护中的快速排查步骤，便于相关工作人员快速排查故障。

1 频率合成振荡器

频率合成振荡器由主、备直接式数字合成器输入、外激励输入、自动切换电路和输出电路组成，主要作用为产生本机的载频信号。采用主、备直接式频率合成器输出信号和外激励信号自动切换、放大及波形整形的工作方式为发射机提供稳定的载频信号。

1.1 供电电路简图

如图1 所示，本板供电由低压电源分配板A39输出端X1输出±22 V 电压分别送至本板输入端X1-1、X1-4和X1-6。其中-22 V 电压经稳压二极管VD18稳压后输出-15 V 电压；+22 V 电压通过F1保险保护后，分3 路输出3 种电压：一路经VD1稳压后输出+15 V 电压；另一路经VD4稳压后输出+5 V 电压；第三路经VD13稳压后输出+9 V 电压。

图1 供电电路简图

1.2 电路工作过程

频率合成振荡板电路原理如图2 所示。主激励器工作时，载频方波由本板X8-1输出2 路信号，一路直接送至主、备电子开关N8的动接点4 脚，一路作为驱动信号经VD20检波、N7B缓冲隔离送到比较器N9A的同相端5 脚，此信号电压大于反相端4 脚的基准电压，使N9A的2 脚输出高电平（ +15 V）到N8的6 脚，N8静接点11 脚和13 脚断开，动接点4 脚和2 脚吸合，将主激励器产生的载频方波信号送到第二级电子开关N6的静接点11 脚，同时发光二极管H2状态为红灯灭。

图2 频率合成振荡板电路原理图

备激励器工作时，载频方波直接由本板X10-1送至N8的11 脚，主激励器的驱动信号经比较器N9A输出低电平（ -15 V）到N8的6 脚，N8静接点11 脚和13 脚吸合，动接点4 脚和2 脚断开，将备激励器产生的载频方波信号送到电子开关N6的静接点11 脚，同时发光二极管H2状态为红灯亮。

外激励器工作时，激励信号由本板X2-1输出2 路信号，一路直接送至本、外电子开关N6的动接点4 脚，一路作为驱动信号经二极管VD21检波，跟随运放N7D缓冲隔离送到比较器N9C的同相端9 脚与反相端的8脚基准电压进行比较，N9C的14 脚输出高电平（ +15 V）送到N6的6 脚，N6静接点11 脚和13 脚断开，动接点4 脚和2 脚吸合，将外激励器产生的激励信号送至下一级电路，同时H1状态为红灯灭。若外激励器不工作时，N6通过静接点11 脚和13 脚直接将本地载频方波信号送至下一级电路，同时H1状态为红灯亮。两级电子开关N8、N6的功能是对激励信号进行自动选择输出，输出的优先顺序为：外激励→主激励→备激励。

N6输出的激励方波信号分2 路送到下一级，一路通过P5扦头对激励器输出的阻抗进行匹配（一般本地激励选择50 Ω 阻抗匹配）；另一路经正负电平钳位、三极管V3放大，在N5的5 脚输出5VP-P载频方波到P4扦头。

一般情况发射机都在单机状态工作，P4扦头1 脚和3 脚接通，此时N4驱动脚6 脚的驱动信号由本板+5VP-P连锁电压信号提供，动接点4 脚和2 脚吸合，经加速电路分2 路输出，一路通过本板X4-8输出9VP-P载频方波到缓冲放大器板XT1-39；另一路经VD7检波通过本板X7-1送至显示板，显示激励器的工作状态。

关功放或者驻波比大故障关功放时，显示板送来0.22 ms 高电到本板X7-5，经R34和R43分压驱动三极管V5导通，拉低连锁电压信号，使连锁故障选择开关N4的驱动脚6 脚为低电平，N4动接点4 脚和2 脚释放，静接点11 脚和13 脚吸合。 N4的输出由功率合成器输出T101线圈感应的射频衰减信号从本板X3-1输入，经移相网络、两级放大单元变为+5VP-P方波信号提供。移相网络的作用是为了使功放的输入和输出为同一信号，消除相位差，提高功放工作的安全性。

1.3 快速检修测试步骤

1）正常时测试点XJ1为+15 V、XJ2为+5 V、XJ3为+9 V、XJ7为-15 V，如若不是则需要排查相对应的保险和稳压二极管，倘若一切正常，则应排查低压电源分配板A39。

2）发光二极管H1状态为红灯灭时，表明主、备激励出现问题；H1、H2状态均为红灯亮时表明主激励有问题。

3）X4-1、XJ5处用示波器检测显示5VP-P方波；X4-8处带负载时用示波器检测显示4.5VP-P方波，X4-8处不带负载时用示波器检测显示9VP-P方波。

2 缓冲放大板

缓冲放大板主要由运算放大器N1，V1和V2、V3和V4两组互补推挽电路，滤波、加速及谐振电路组成。互补推挽电路可以改善方波信号的下降沿，并且具有功率放大的作用。缓冲放大板的主要作用是将频率合成振荡器板输出的激励方波信号放大后，推动预推动放大模块。缓冲放大板电路如图3 所示。

图3 缓冲放大板电路图

2.1 电路工作过程

本板信号由频率合成振荡器板输出9VP-P的载频方波送到X1-39和X1-40，经电阻R1和R2分压、电容C1和电阻R3加速限流，到运放N1（ R21和VD5稳压输出14 V 的正电压给N1供电），经二极管VD1和VD2正负钳位，运放N1的5 脚倒相放大输出近14VP-P的载频方波信号。

运放N1输出的方波信号，经R4限流送到互补推挽射随器V1和V2的基极输入，射极输出14VP-P载频方波信号，经C2和L1串联谐振，把方波信号变为正弦波送到高频变压器T1的初级，通过R5降低回路Q 值，展宽工作频带，使缓冲放大器在中波段频率范围内通用。 R21和VD5稳压输出+14 V 电压经C7、C8、C9滤波后为运放N1和互补推挽射随器V1、V2提供工作电压。三极管V1和V2组成互补推挽，既改善单管射随器输出方波信号的下降沿，又有功率放大的作用。

变压器T1次级两线圈分别推动场效应管V3和V4，V3和V4串联组成半桥功放（也是推挽电路），由于2 个次级的激励信号相位相差180°（ 2 绕组绕向相反），V3和V4轮流饱和导通和截止，输出近30VP-P值的载频方波信号（供电电压+30 V）。

电阻R6和R7是场效应管V3和V4的栅极防振电阻，防止2 管产生高频寄生振荡，双向稳压二极管VD3和VD4并接在场效应管V3和V4的栅极和源极，防止过压或瞬时过压损坏V3和V4场效应管。当输入的正弦波峰峰值超过双向稳压管的稳压值时，由于R6、R7限流和VD3、VD4导通稳压，可以保护场效应管V3和V4不被过高的激励电压击穿。

本板供电如图3 所示，+30 V 电压经保险F3、R22和C18—C21及C10阻容滤波后供给。 F3为供电保险，熔断时+30 V 通过R20和DS3及V3、V4场效应管的漏极电流点亮DS3红灯。当V3和V4在激励电平的推动下交替导通和截止时，通过DS3红灯的平均电流增加，使DS3红灯亮度增加。当V3和V4击穿时，DS3红灯最亮。+30 V的电路连接为：推动合成母版A14的X4-2→A14的X6-23→本板的X1-23。

场效应管V3和V4推挽输出近30VP-P的载频方波，经C3、C11、L2串联谐振，把方波信号变成正弦波，通过串联和并联的两组电阻降低回路Q 值，展宽工作频带，宽带谐振输出到预推动级输入。如图4 所示。

图4 宽带谐振图

+60 V 通过本板保险F1和F2供给预推动级的A半桥和B 半桥。两半桥的保险检测发光二极管DS1和DS2在保险熔断时点亮，R23和R24是发光二极管限流电阻。预推动供电通过本板是为了在拔出本板检修时，同时切断预推动板的供电。 +60 V 的电路连接为：推动合成母版A14的X4-1→A14的X6-25→本板的X1-25→本板的X1-29→A14的X6-29，如图5 所示。