DCM50kW中波发射机循环调制编码板工作原理及调试维护

2023-09-19赖少锋

电视技术 2023年8期

赖少锋

（广东省721台，广东河源 517001）

1 循环调制编码板的工作原理

循环调制编码板通过射频电缆将12位数字音频信息变换为控制功率放大级中的RF放大器模块“开/关”的控制信号，使发射机产生相应的载波和调制电平。DCM50kW中波发射机使用了119个大台阶功放和5个二进制台阶功放，但模／数转换板输出的12位数字音频信号是不能直接控制这124个功放模块的开关的，循环调制编码板的作用就是对12位的数字音频信号进行编码，产生控制124个功放模块开关的控制信号，用来控制发射机输出与复合音频信号相对应的调幅波信号[1]。DCM50kW中波发射机使用了两块调制编码器板，分别位于功放A/B箱的右下角的机柜中。其电路框图如图1所示。

1.1 循环调制编码板电源

循环调制编码板的工作电压来自直流稳压板的+5 V电压及“调制B-”电压。+5 V电源装有5 A的熔断器F1，C78、C81组成滤波电容器，VD2为+5 V电源提供瞬态保护。

调制B-电源也有熔断器F2保护，VD1为B-电压提供瞬态保护，所有功放模块的开关信号都通过一个电阻叠加到B-信号上进行补偿。

1.2 数据输入锁存器

所有从模数转换板来的12位数字音频数据信号通过集成电阻排R115、R118组成的分压器送到锁存器的输入端。

1.3 二进制台阶数据控制及锁存电路

由锁存器输出的数据信号的低5位被送入二进制台阶数据锁存器。二进制台阶数据锁存器输出端将信号送到一组或门并入倒相驱动器。

1.4 驱动二进制小台阶的或门

在所有“二进制台阶”和“大台阶”都开通而音频信号正在增加时，二进制台阶会继续按二进制增加的序列开通并使发射机的射频输出慢慢增加，当下一个“大台阶”开通时，使二进制台阶再一次全部关闭。因此，发射机的射频输出会突然跌落近似一个“大台阶”，然后“二进制台阶”再顺序开通并增加射频输出。这种突然跌落的结果会使音频输入信号大到正峰应该切削时产生幅度为31/32“大台阶”的锯齿波，而不是切削的平顶峰[2]。

“削波”信号是移位循环调制器接到第一个不存在的调制编码输出（即第120个功放），当第120只功放开通信号发生时，移位循环调制器内部产生一个高电平信号，使削波信号为高电平。该信号使二进制小台阶的输出都保持高电平，而不受低5位数字信号变化的控制，从而避免了正峰削顶时产生的锯齿波现象。

1.5 大台阶数据编码及锁存电路

12位音频数据的高7位被输入只读存储器。在50 kW机器中的大台阶数字音频信号只取1—7位码。第8位用于更高功率等级的发射机[3]。

1.6 二进制及大台阶反相驱动器N1—N32

反相驱动器给功放模块传递开关信号，每只驱动器控制两个功放模块。这些驱动器能高速驱动大容性负载。反相驱动器输入端的网络能改善输入脉冲的上升和下降时间，而输出端送到一电阻分压器。该分压器的一个电阻并联一个“加速”电容，用于改善脉冲的上升及下降时间，另一个电阻接到B-电源上。由于功放模块的开关控制电压的变化，将引起功放的开关时间的变化。功放的开关时间还取决于模块的负载，即开通模块的个数。适当调整B-电压，能减少发射机射频输出包络波的尖峰和缺口现象。

循环调制编码板将电路中的数据输入锁存器、二进制台阶数据控制器、大台阶编码器、大台阶锁存器等部分集成在两片可编程逻辑门阵列（Filed Programmable Gate Array，FPGA）中，同时加入了移位循环器和故障自动补码器，大大地提高了发射机整体的集成化水平及运行的高可靠性，目前已运用于数字调制的新型中波发射机，是中波发射机的一次大的技术革新[4]。

2 循环调制编码板的调试

从循环调制编码板的原理可知，循环调制编码板的正常与否，关系到发射机功放模块的使用寿命及发射机的运行指标。近几年来，随着数字调制发射机的广泛使用，发射机生产厂家在发射机出厂时只进行了粗调，在发射机的安装及日常的维护中，还需要依靠技术人员对整块循环调制编码板进行细调，确保发射机正常运行，技术指标达到“甲”级标准。发射机实物如图2所示。

图2 循环调制编码板实物图

2.1 静态检查

对循环调制编码板进行静态检查，首先检查两块调制编码板有无缺件、虚焊、漏焊及集成电路插反、插错、插偏和晶体Y1（100 MHz）插反等装配错误现象，检查X10-1/2（B-）和X10-6/7（+5 V）是否对地短路；检查元器件与机器其他部分的连线是否有错误、扁平线是否压反、压连、压偏以及所有连接器接插是否牢靠；拨码开关S1都应拨在“断”的位置[5]。

2.2 低压调试

对循环调制编码板加低压，两块调制编码板的X10-6/7上应有+5 V（4.9～5.1 V）电压，不能太高，否则调制编码板上的集成电路EPM7128SQC160-10和EPF10K50SQC240-1过热容易损坏。X10-1/2应有-2 V的“B-”电源，关低压，检查N40芯片是否插上。

开低压，此时D67（联锁打开）灯亮（绿色），D69（PA关闭）灯亮（红色）；把拨码开关S1的PA（ON/OFF）拨到“ON”位置，D70（PA打开）灯亮（绿色），说明循环调制编码板加低压调试正常。

如果加低压时D68（联锁关闭）指示灯为红色，说明“电缆联锁”有故障，应检查相关电路或连接电缆。

2.3 循环调制系统检查

循环调制系统（两块循环调制编码板）将模数转换板来的12位数字信号转换为124块功放单元的控制信号。

加高压前，两块熔断器组件板上的F1—F8都应断开。以A板为例，开机加高压，随着升/降功率的调整，板上的指示灯（D1—D62）应有相应的指示。在S1中“循环调制”置OFF、“功放控制”置ON、控制板中S1置在ON（PA打开）时，D1—D62应随着“功率”的升高逐个点亮。当“功率”升至最大，调整浮动载波控制板上的R101，使D1—D25点亮。此时，相应的25个输出端应都为-1 V（参考值）电压，B-电源应为-4 V。如有异常，通过调整浮动载波控制板上的R84和R85，使调制编码板上的B-电源为-4 V。按“降功率”键，使D1—D25逐个熄灭，测量B-电源应从-4 V（-3.7～-4 V）连续变化到-2 V（-1.7～-2.0 V）。如果变化规律不对，可通过直流稳压电源板上的R36和R37以及浮动载波控制板上R84与R85的配合调整达到上述要求。

按“升功率”键，使D1—D25全部点亮；将S1中“循环调制”置ON位置，表示编码板处在循环工作状态，D1—D25应以D2—D26、D3—D27……的顺序移动；哪25个灯亮，它们所对应控制的25块功放单元是处在工作状态，说明循环工作方式正常。

拔下X1—X8中任意一个插头，机器应关机（掉高压），板上“联锁关闭”指示灯D52应为红色。同时，LCD触摸屏上“电缆联锁”应为“故障”。按“开机”键时，高压控制回路不动作，表明“电缆联锁”故障检测功能正常。B板的调试与A板相同，这里就不再赘述。

2.4 循环调制调整

按“降功率”键，使发射机输出功率为0。断高压后，安装熔断器组件板中所有的熔断器。

按“开机”键上高压，按“升功率”键，使A/B功放箱分别只有1～3个功放模块于工作状态（准备小功率状态下进行循环）。将循环调制编码板上S1中“循环控制”置ON，三个循环工作指示灯按顺序移动。在循环过程中，观察电流指示应没有明显的变化，待一个循环完成后，按“升功率”键，使A/B功放箱工作的功放模块升至7～10块，观察电流指示（在此功率状态下）应没有明显的变化；待一个（或两个）循环完成后，按“升功率”键，使输出功率达到最大（2×25块功放单元工作）。此时，功放电流为236 A，实际输出功率应为50 kW。

观察一个（或两个）循环，功放电流和输出功率都不应有明显变化。反复关/开机两次（额定输出功率下），机器应能正常工作。如有异常，处理相应的故障。

3 调制编码板常见故障

3.1 调制编码板无输出

调制编码板无输出，是调制编码板常见的一种故障。S1拨码开关“PA”置“OFF”，晶体Y1、集成电路EPM7128SQC160-10、EPF10K50SQC240-1等损坏，模数转换板无输出信号或两者之间的连接电缆有问题，外来的“功放关闭”信号等，都可导致调制编码板无输出。

3.2 工作状态灯不循环或循环一段时间就停止

造成循环调制编码板控制功放模块开/关（工作灯亮/灭），不循环或循环一段时间就停止以及循环时有带灯现象的原因如下：

（1）模数转换板上的分频数不对、调制编码板上的晶体损坏或选取不当，因为发射机的载频不同对分频数要求也不一样；

（2）集成电路1441（EPSC1）损坏；

（3）S1拨码开关是否置“循环ON”位置，同时集成电路EPM7128SQC160-10的160脚应悬空（高电平）；

（4）在不循环时出现工作灯亮现象，可能是晶体选用不合适（正常是100 MHz）或EPF10K50SQC240-1性能不好造成。

3.3 循环调制指示故障

循环调制编码板输出正常，但个别指示灯不亮，可能是发光管焊反、损坏或与其串联的电阻等故障所致。

3.4 个别功放单元不工作

个别功放单元不工作，但循环调制指示灯正常（亮），可能是驱动器DS0026以及和它相关的器件有问题。

个别功放单元不工作，同时指示灯也不亮，说明N28—N33（4LS245）或者是10K50（EPC6Q240）的输出端有故障，如虚焊、漏焊等。

如果出现大台阶报警，同时功放单元也指示故障，但不自动退出、自动替补（现象是功放电流摆动），说明是N34—N39（74LS245）或者是EPF10K50SQC 240-1的输入端有故障，如虚焊、漏焊等。

4 典型故障处理实例

4.1 故障现象

某台DCM50kW中波发射机在正常工作时，技术人员观察到每间隔一段时间，发射机会出现功率下降后又回升到额定功率的现象。发射机无故障报警，其他各项技术参数正常。

4.2 故障分析

根据现象分析，故障的产生可能有如下几种原因：

（1）功放模块有故障；

（2）熔断器板有保险管开路；

（3）循环调制编码板上的输出驱动电路有故障。

4.3 检查处理

当循环调制编码板的模块故障检测电路的输出端XS15—18检测到低电平（功放模块正常时为高电平）时，它会在发射机面板上，使大台阶或小台阶故障报警指示灯变红色，并对故障的功放单元自动进行补码。由于发射机未发现故障报警，所以故障原因（1）可排除。利用数字万用表对熔断器板进行测量，各保险管正常，所以故障原因（2）可排除。

最后，把查找故障的重点放在循环调制编码板上的输出驱动电路上。检测方法是将发射机功率降至只剩一块功率板工作，进行循环，利用示波器观察输出功率的波形。当编码板上的模块工作指示灯循环到V28、V29时，示波器上输出功率波形的幅度变成了一条直线，即无功率输出。查看图纸分析，故障可能出现在V28、V29的开关信号驱动输出的公共电路部分，即芯片N19（A，B）5111，如图3所示。用万用表测量5111的输入、输出信号，发现2，4脚有输入，5、7脚均无输出，说明5111芯片已坏。更换同型号的芯片后，开机试验，其5、7脚有输出信号，观察功率稳定，发射机正常工作。至此，故障排除。