10 kW DAM中波广播发射机的故障分析及处理

甘肃省广播电视局武威广播转播台：杨惠生

在现代社会中，广播发射机作为广播传输的关键设备，在信息传播和社会连接中起着不可替代的作用。特别是DAM（调幅调制）中波广播发射机，由于其中等波长的传播特性，具备较广的覆盖范围和良好的穿透能力，成为广播业务中重要的选择之一。然而，长期运行和复杂的工作环境也给这些发射机带来了各种挑战，如故障频发和性能下降等问题。因此，对DAM中波广播发射机的故障分析与处理进行深入研究，成为保障广播传输质量、提升系统稳定性的迫切需求。本研究旨在探索DAM中波广播发射机在长期运行中所面临的故障情况，并通过系统性的分析与实验探索，寻找有效的处理方法。

1. DAM中波广播发射机故障及处理研究概述

1.1 DAM及中波广播

DAM（调幅干扰抑制技术）是一种用于中波广播发射机的调制技术，主要用于改善广播信号的质量和抑制对其他广播频率的干扰。在传统的调幅（AM）广播中，如果发射机的功率较大，可能会引起频率干扰，影响其他频率的广播。DAM技术通过在信号的幅度和频率上引入微小的变化，有效地抑制了对其他频率的干扰，提高了广播系统的频谱效率。

DAM中波广播是指无线电频谱中的中波段，其频率范围通常在535 kHz至1605 kHz之间。中波广播是广泛用于传播新闻、娱乐、文化和教育内容的一种广播传输方式。由于中波的传播特性，它在覆盖广大地区、穿越障碍物以及在夜间传播方面具有优势。DAM中波广播发射机如图1所示，是指采用调幅干扰抑制技术（DAM）的中波广播发射机。DAM技术是一种用于中波广播发射机的调制技术，通过引入微小的频率调制来有效地抑制对其他广播频率的干扰，从而提高广播传输的频谱效率和稳定性。

图1 DAM中波广播发射机

1.2 DAM中波广播发射机故障及处理研究现状

故障诊断技术：研究人员探索了各种故障诊断技术，包括使用频谱分析仪、示波器、热像仪等仪器对发射机进行故障定位。通过监测功率放大器、调谐电路、频率合成器、天线系统和供电系统等关键组件的运行状态以及分析发射机的输出信号质量，来判断发射机的故障类型。

故障处理方法：针对不同的故障类型，研究人员提出了相应的处理方法。对于功率放大器故障，通常采用温度控制、电路重构或替换元器件等方法来恢复输出功率。针对调谐电路失效，优化调谐电容和电感的参数以提高频率稳定性。而对于频率合成器问题，通常使用锁相环（PLL）技术进行调整以保证发射频率精准度。

性能优化：除了处理故障，研究人员也致力于提高DAM中波广播发射机的性能。例如，通过改进调制技术、引入数字信号处理、优化发射机的设计和控制系统等手段，提高广播信号的稳定性、频谱效率和覆盖范围。

2. DAM中波广播发射机组件及常见故障

2.1 发射机过流

DAM中波广播发射机是一种应用调幅干扰抑制技术的中波广播发射设备。其主要目的是提高广播传输的频谱效率和稳定性，抑制对其他频率的干扰。发射机的组成包括音频输入模块，负责接收广播内容；调制器用于将音频信号调制成调幅信号；功率放大器将调幅信号放大为足够的功率；频率合成器确保发射信号的准确频率；天线系统将信号辐射到空中，覆盖广播服务区域。

DAM中波广播发射机过流故障是指在发射机运行过程中，电流超过设计或正常工作范围的故障现象。这种过流问题可能导致发射机不稳定、性能下降甚至损坏关键部件，影响广播传输的连续性和稳定性。在DAM中波广播发射机中，过流故障可能会在以下情况下发生：

负载问题：广播发射机的负载，即天线系统，可能存在问题，如短路或过载。这会导致电流增加，超出设备所能承受的范围。

电路元件故障：广播发射机内部的电路元件，如电容器、电感、变压器等，可能因老化、损坏或其他原因出现故障，导致电流异常增加。

功率放大器管子故障：DAM广播发射机中的功率放大器通常使用晶体管（如BJT或MOSFET）作为放大器管子。这些管子可能会因为过载、电压问题或老化而损坏，导致过流故障。

2.2 调谐电路失效

调谐电路失效是指调谐电路在正确选择特定频率的信号时出现问题，导致设备无法正常接收或处理所需频率的信号。调谐电路用于调整无线通信设备（如收音机、电视机、无线电设备等）以接收特定频率的信号。调谐电路失效原因主要包括：

元件故障：调谐电路中的元件（如电容器、电感器等）可能损坏、老化或出现接触不良，影响调谐电路的性能。

参数不准确：调谐电路中的元件参数可能与设计要求不符，导致无法准确选择所需频率。

外部干扰：强烈的电磁干扰或无线信号干扰可能干扰调谐电路的操作，导致失效。

错误设置：设备操作者可能错误地设置了调谐频率或模式，导致无法正确接收信号。

2.3 频率合成器问题

频率合成器可以通过多种方法产生所需的频率。不同的频率合成器有不同的故障表现，常见的频率合成器类型如下。

(1)直接数字频率合成器 （Direct Digital Frequency Synthesizer，DDS）：使用数字技术直接合成目标频率。DDS通常由相位累加器、数字-模拟转换器和时钟发生器组成。通过改变累加器的累加速率，可以改变输出频率。DDS具有快速调谐能力和高稳定性。

(2)锁相环 （Phase-Lock Loop，PLL）:PLL是一种反馈控制系统，将参考频率与振荡器产生的频率进行比较，并通过调整振荡器的频率来使两者保持同步。PLL在通信、时钟生成和频率合成等领域中被广泛使用。

(3)计数器和除频器 （Counter and Divider）：这种简单的方法使用计数器来计算所需频率的周期，然后将计数器的输出信号通过除频器分频得到所需的频率。

(4)混频器（Mixer）：混频器将两个或更多的频率合并，生成一个具有所需频率的新信号。

(5)加法合成器（Additive Synthesizer）：将多个频率组合在一起，以产生复杂的波形和频谱。

(6)相位差锁定环（Phase Difference Lock Loop，PDLL）:P-DLL是一种特殊的锁相环，用于在无信号条件下从输入信号中合成频率。

频率合成器通常用于产生高精度和稳定的输出信号频率，其工作原理基于将一个较低的输入时钟频率合成为一个高频率的输出信号。不同频率合成器故障通常表现为：

晶振故障：频率合成器通常使用晶体振荡器作为基准时钟源。晶振是一种高稳定性的振荡器，但它们并非绝对完美，可能会因为老化、机械损坏或环境因素而出现故障。晶振故障会导致合成器无法获得稳定的参考时钟，从而使输出频率不稳定或停止输出。

分频器故障：频率合成器通常包含分频器模块，用于将输入时钟频率按照设定的分频比分割为较低的频率。分频器故障可能导致输出频率错误，不符合预期的频率值，或者产生干扰和噪声。

锁相环（PLL）故障：锁相环是频率合成器中常用的控制系统，用于校正输出频率。它通过比较参考时钟和输出时钟的相位差来调整合成器的参数，使输出频率精确稳定。PLL故障可能导致频率合成器无法锁定所需频率，导致输出频率偏差较大。

控制逻辑故障：频率合成器通常由一些控制逻辑电路控制，用于设置输出频率、频率步进、调频等参数。控制逻辑故障可能导致合成器无法正确响应设置，造成输出频率不稳定或无法按预期进行调整。

电源问题：频率合成器对电源的质量要求很高，不稳定或噪声较大的电源可能会影响合成器的正常工作，导致输出频率不稳定或产生杂散频率。

3 中波发射机故障测试和处理方案

3.1 故障测试流程

当中波发射机出现故障时，首先应检查电源和供电系统。使用数字万用表测量电源电压，确保直流电源和交流电源都在规定范围内。同时，检查电源连接线、插头和插座，确保它们没有损坏或松动，以防止供电故障影响发射机正常工作。

其次，对天线系统进行检查。使用天线分析仪来测量天线系统的驻波比（VSWR），以确保天线匹配良好。检查天线的连接器、馈线和天线本身，确认它们没有损坏或锈蚀，因为不良的天线系统可能导致信号传输不畅或无法达到预期的覆盖范围。还需要进行频率和功率测试，使用频谱分析仪来测量发射机输出信号的频率是否准确，确保频率与规定频率一致，以避免频率不匹配导致的干扰。

同时，使用功率计来测量发射机输出功率是否符合规定的输出功率要求，确保发射信号的合法性和覆盖范围。此外，调制检查也是必要的。确认调制信号源正常工作，并使用示波器检查调制信号的波形是否正确。检查调制信号的幅度和频率范围是否符合要求，确保调制过程的准确性和稳定性。最后，检查发射机的软件和参数设置是否正确。对于数字化发射机，确保配置符合要求，避免由于参数设置错误导致的故障。

3.2 发射机故障处理方案

3.2.1 发射机过流维护措施

为防止发射机过流故障，首先，需要定期检查发射机所连接的电源系统。确保电源电压稳定且符合规格要求，可以采用高质量的电源和电压调节器，以防止电源波动引起过流现象。其次，温度监控与散热是至关重要的。发射机长时间高功率工作容易导致部分元件过热，因此应定期监测发射机的工作温度。同时，保持发射机内部散热系统清洁，并确保风扇正常运转，以维持设备在合理的工作温度范围内。此外，功率放大器作为发射机的核心组件，也需要定期检查工作状态，包括输出功率和工作温度，一旦发现问题，及时修理或更换损坏的功率放大器部件，避免过流故障进一步恶化。

3.2.2 调谐电路失效维护措施

为预防调谐电路失效，定期校准和调谐也必不可少。发射机的调谐电路需要精确校准，以确保其在规定的频率范围内工作。经常进行精准调谐可维持发射信号的稳定性和准确性。除此之外，保持发射机内部清洁十分重要。注意防止灰尘和杂物进入调谐电路，因为灰尘和杂物可能会干扰调谐电路的工作，导致失效或不稳定的频率输出。同时，合理运行功率也是预防调谐电路失效的关键。超过发射机设计功率范围的操作会增加调谐电路的负担，应避免过高功率操作以防止调谐电路损坏。

3.2.3 频率合成器故障维护措施

为保障频率合成器的正常工作，首先，定期检查锁相环（PLL）是必要的。频率合成器常使用PLL进行频率合成，确保PLL正常锁定所需频率。其次，定期校准频率合成器，以确保输出频率的准确稳定。频率合成器发生故障可能导致发射机输出频率错误或不稳定，因此定期校准非常重要。同时，确保电源质量也是频率合成器维护的关键方面。频率合成器对电源质量要求较高，确保合适的电源供应，防止电源波动对频率合成器造成影响。综上所述，定期检查、校准和确保电源稳定是频率合成器故障维护的主要措施，保障发射机频率合成器的稳定工作。

4. 结束语

DAM在广播传输中扮演着重要角色，本文针对DAM中波广播发射机在长期运行过程中出现的故障问题进行了深入的分析与探讨，并提出了相应的性能优化方法。首先介绍了DAM中波广播发射机故障及处理的研究概述。随后，详细探讨了DAM中波广播发射机常见故障的类型和频率。最后在故障分析的基础上，提出了相应故障测试方法和处理方案。本研究结果为DAM中波广播发射机中机器故障的分析与处理提供了新思路。