GZ-G3K-Ⅸ型中波发射机工作原理与故障分类维修

张天业

（广东省饶平中波转播台，广东 潮州 515700）

1 整机工作原理

哈尔滨广播器材有限责任公司生产的GZG3K-Ⅸ型中波发射机整机由射频部分、音频部分、控制部分和电源部分组成，整机电路组成及工作原理如图1 所示。

图1 GZ-G3K-Ⅸ型中波发射机电路组成及工作原理图

1.1 射频部分

发射机射频部分由频率合成器、前置放大器、激励驱动器、功率放大器、功率合成器和阻抗匹配器组成。

本机频率合成电路由可编程直接式数字频率合成器（Direct Digital Synthesizer，DDS）电路、数模转换和比较器3 部分组成。AT89C2051 为单片机，内部提供了一个AD9850 正常工作的驱动程序，可以产生526.5 ～1 606.5 kHz 以9 kHz 为步进的所有中波频段频率。

前置放大器的作用是对激励信号进行放大、确保有足够的驱动能力去驱动功率放大板。占空比调整电路对频率合成器输出的激励方波信号进行调整，得到适当的占空比信号。占空比信号先进行倒向，以便和驱动放大电路的输入端极性相适应。

GZ-G3K-Ⅸ型中波发射机功率放大板原理如图2 所示。功率放大器为桥式丁类功放，由8只IRFP350 场效应管及其外围元件组成。图2 中V14、V16、V18、V20 和V15、V17、V19、V21分别放大射频信号的正半周和负半周，对应的V6、V8、V10、V12 和V7、V9、V11、V13 为场效应管保护二极管。光电耦合器N1、N2，保险丝F1、F2和发光二极管H1、H2 组成功放板故障检测和指示电路，当有场效应管击穿损坏，保险丝F1或F2熔断，对应的发光二极管发红光。桥式功放电源由调制器输出的直流加音频提供，也就是说，音频信号越大，提供给功率放大板的电压越高，反之亦然，从而达到调制目的[1]。

图2 GZ-G3K-Ⅸ型中波发射机功率放大板原理图

阻抗匹配器的作用是滤除主频率以外的杂散频率，然后经阻抗变换，输出标准50 Ω 的信号到天馈线调配网络。阻抗匹配器内设计有取样电路，取样信号为射频输出电压和射频输出电流。取样信号一方面可作为发射机入射、反射功率参考电压，另一方面作为输出网络是否正常工作的监测信号，当输出网络或天馈线系统出现故障时，监测信号异常，发射机将采取降功率或封锁调制信号等处理措施，以保证功放部分不至于负载异常而损坏[2]。

1.2 音频部分

发射机音频部分由调制器板和调制驱动器组成。

1.2.1 调制器板

调制器板由音频处理器、多路混合器、副载波发生器、三角波发生器以及可变脉冲宽度发生器等组成。调制器板原理如图3 所示。

图3 GZ-G3K-Ⅸ型中波发射机调制器板原理框图

音频处理器的作用是对音频信号进行压缩限幅处理，由音频压缩器、窗口比较器和线性检波器组成。其工作原理是：节目信号送到音频压缩器，从中取出一部分作为检测信号，通过比较、检波和放大后作为音频限幅压缩器的控制电压，对超出范围的信号幅度进行限制。

多路混合器是一只模拟乘法/除法器，输入端分别输入音频信号、功率增益控制信号和主电源-230 V 取样信号。音频信号控制发射机的调制度，功率增益控制信号控制发射机的功率，-230 V取样信号可以消除因主电源波动而产生的功率不稳定问题。

分频器产生一个基准信号，经多次分频后送往三角波发生器。三角波发生器产生0 ～4 V 的72 kHz 标准线性三角波，也称副载波信号。副载波信号可以消除调制信号的杂波干扰[3]。

1.2.2 调制驱动板

调制驱动板由三级放大电路组成，工作电压为-230 V，对脉宽调制信号进行放大，兼具调制封锁作用。当其他电路发生故障，封锁电路封锁驱动信号，放大电路停止工作，避免之后的放大电路出现元件损坏故障

1.3 控制部分

控制部分的作用是操作控制发射机。操作控制包括人工操作控制和预设程序自动操作控制。人工控制主要包括开关机、升降功率操作，自动控制主要是在发射机出现异态时，为了确保不出现更大的问题，发射机自动采取降功率、备份、报警或关机操作控制。GZ-G3K-Ⅸ型中波发射机的控制监视板、控制接口板、功率调整板及高驻波保护板等采用总线式集中控制方式，保护功能更加快速和可靠。

1.4 电源部分

电源部分为发射机整机各部分提供工作电压。GZ-G3K-Ⅸ型中波发射机高压电源包括-230 V和-115 V，低压电源包括+5 V、+15 V、-15 V和+30 V。

2 故障分类维修

按照电路组成形式和多发故障类型，可将GZ-G3K-Ⅸ型中波发射机的故障分为调制功放故障、射频激励故障、音频调制故障和保护控制故障四大类。

2.1 调制功放故障

常见的调制功放故障有放大电路故障、不平衡保护电路故障和功放温度保护电路故障。对于此类故障，应重点检查对应的调制功放单元内场效应管、可控硅、温度继电器、高频耦合变压器及插接件等元件。多年的维修实践表明，调制功放部分容易损坏的元件和电路有射频功放8 只场效应管，对应的齐纳保护二极管，以及保护电路上的可控硅、热敏电阻[4]。

2.2 射频激励故障

检修射频部分的故障时，应该了解射频流程电路上各级输入、输出波形的类型和幅度大小，各级放大电路关键点工作电压大小，借助示波器和万用表对激励信号和工作电压进行监测，根据激励信号幅度变化情况逐级查找故障。

射频部分常见的故障有激励放大电路供电故障，激励信号传送线路接触不良故障，功放板场效应管损坏故障，功放板激励变压器引线脱落、磁芯破损故障，以及激励信号频率发生变化故障。

2.3 脉宽调制故障

脉宽信号无输出故障一般是调制器板上脉宽封锁电路起控造成的。可用示波器测量信号封锁继电器之前的信号，如果有过高的脉宽信号，说明调制信号已被封锁，应适当降低调制信号进行尝试。如果没有脉宽信号或信号幅度过小，说明故障在调制器电路，或者由于其他原因造成信号被封锁。另外，调制器板上的供电电压不正常也会造成脉宽调制信号不正常。PDM 发射机偶尔出现超限保护、过流保护多与信号不稳定有关。音频处理器电路调整不当会造成调制信号不稳定而引发不定期的报警故障。

2.4 控制保护故障

GZ-G3K-Ⅶ型中波发射机的控制保护故障有4 个，分别是RF 电流检测保护故障、高驻波保护故障、外部联锁故障和发射机电源故障。

2.4.1 RF 电流检测保护故障

RF过流是指射频信号电流过大。当RF过流时，控制板送出一个+15 V 的调制信号封锁电压，发射机关机，而后试探性地再次开机。如果RF 过流问题仍然存在，那么发射机再次关机直到人为地手动开机。如果RF 过流后发射机不能开启，应检查发射机调制度是否太大，或音频信号是否有过多的低频分量。另外，RF 电流检测保护电路本身设置不当也会出现保护故障，应测量保护门限电压是否合适。

2.4.2 高驻波保护故障

高驻波保护故障为多发故障。常见的高驻波故障原因有：输出调谐网络调谐不正常或者有元件损坏，天馈线调配网络阻抗变化或者元件有损坏，应对天线、馈线及天馈线调配网络进行测量调整。如果是偶尔的天气原因（如风、雨、雷电、雾霾等）造成高驻波故障，一般等天气恢复正常，高驻波故障就会消失。维修实践表明，天馈线调配网络元件损坏或调整不当是高驻波多发故障[5]。

2.4.3 外部联锁故障

外部联锁故障是指发射机主、备机切换故障，常见的原因是主备机切换不到位或者切换正常但联锁电路不正常，一般是切换装置损坏或切换电路继电器损坏所致。

2.4.4 发射机电源故障

发射机的电源（如-230 V、+30 V、+15 V、-15 V）出现故障时，发射机均有相应的保护动作。常见的电源故障是高压电源整流二极管失效或损坏，高压滤波电容失效；低压电源稳压电路性能不良或损坏，低压供电线路接触不良，以及低压整流滤波元件失效或损坏[6]。

3 结语

本文对哈尔滨广播器材有限责任公司的GZG3K-Ⅸ型中波发射机的工作原理和维修方法进行了梳理和总结。作为技术维护人员，掌握发射机工作原理和维修经验，是做好技术维护工作的基本要求。故障出现时，维护人员应按照电路工作流程，结合检修设备，逐级逐点地检测排查，可以快速地、较为准确地定位故障点，最终达到快速检修的目的。