张健平

数字调幅中波广播发射机的工作原理及故障分析处理

张健平

（作者单位：福建省广播电视传输发射中心903台）

介绍数字调幅广播发射机的基本原理。针对福建省广播电视传输发射中心903台使用的GZ-GS10k-Π型机器中的两起典型故障进行分析处理给予介绍，以供同行交流参考。

数字调幅发射机；风机；故障维修

1　数字调幅发射机原理

数字调幅发射机有射频功率，音频处理，控制和供电四大系统。射频功率系统（简称RF系统）采用频率稳定度高达5×10-7的温补晶体振荡器作为锁相环的基准信号源，其标准频率为9216kHz。振荡频率经多次分频后转变为发射机的工作频率。该机由许多工作于开关状态的高效率射频功率放大单元（模块）组成，模块受数字音频编码信号的控制而开通或关断，开通的模块进行电压串联叠加，产生出包络有量化台阶的调幅波，再经带通滤波器的频谱过滤而得到平滑的射频已调波信号。其系统组成见图1。

该机射频功率放大器采用丁类放大电路，其电路组成为：V1～V4为4个MOS场效管（IRF250），VD1～VD4为齐纳二极管，T1和T2激励变压器，各管输入信号由T1和T2的次级供给，XT1为射频输出接口。场效管的激励信号V1、V4同相，V2、V3同相，V1、V4与V2、V3互为反相，。V1～V4构成电桥，而电桥的4个顶点是：直流供电电源+B （+230V），地端与输出变压器的初级两端（模块板的输出接口）。在射频激励信号的正半周时，V1、V4导通，而V2、V3截止；反之，在射频激励信号的负半周时，V2、V3导通，V1、V4截止。因此，在射频输出端形成峰峰值为+2B的方波电压，方波的频率是发射机载波频率，方波电压通过射频变压器耦合输出到功率合成器工作。4个齐纳二极管的作用是用于当电路发生瞬变或过激励时保护场效应管。电路中的V1和V2完全靠激励信号控制其导通与截止，而V3和V4的通断除与激励信号有关外，还取决于编码控制信号，若关断射频激励也就关断RF功率放大器。

数字调幅发射机的音频系统组成见图2。在音频处理器中，音频（AF）调制信号与一直流电压（DC）相叠加；同时，为了使调制信号有更高的分辩力，叠加信号中还加了一个低电平超音频的三角波，超音频频率成分到输出网络时被带通滤波器大大衰减。由此，音频处理后输出的叠加信号有3种成分：AF、DC、低电平超音频三角波。其中音频信号决定调制电平（高频已调波的边带功率），直流电压的大小决定载波功率。叠加信号送入模数转换板进行模数转换。

图1　射频系组成

模数（A/D）转换器的功能是将模拟输入板送来的模拟信号转变为12比特的数字信号序列。为了减少RF功率场效管导通损耗以及切断与开通转换期间的管子损耗，场效管的通断是在射频激励信号过零点时刻进行，即要求数字控制信号必须在该时刻出现，这就靠时钟信号准确对A/D转换电路和锁存器进行严格的时间控制而保持同步。其A/D转换过程见图3。图中：ADC取样保持电路对输入模拟电压进行取样保持，在时钟信号（CPs）的控制下，每完成一次A/D转换，A/D转换器的输出被选通或锁存一次，直到下次时钟信号到来再进行转换。ADC的量化编码电路是对u11（t）信号进行3位二进制编码，输出数字量12比特（d0…dm-1）位。12比特的数字流前6位（大台阶）数据送入6个只读存储器（ROM），经过编码后变为42个等压量RF功率放大器的开/关控制信号；12比特中的低位7-12（小台阶）数据不通过编码而直接控制相应的6个二进制加权放大器的通断。开通的大台阶与二进制小台阶输出电压相叠加后，产生确定的射频电压输出。

图4　取样-保持电路

图5　取样-保持电路波形

图4为取样保持电路，在电路中要求A1具有很高的输入阻抗，以减少对输入信号源的影响。为使保持阶段电容C上所存电荷不易泄放，A2也应具有较高输入阻抗，A2还具有低的输出阻抗，这样可以提高电路的带负载能力；同时，要求电路中Av1·Av2=1。由图4可知：在t=t0时，开关S闭合，电容通过电阻被迅速充电，由于Av1·Av2=1，因此V0=V1；在t=t1时刻S断开。若A2的输入阻抗为无穷大，S为理想开关，这样电容C没有放电回路，其两端电压保持为V0不变。图5为取样-保持电路波形，图中t1到t2的平坦线，就是该电路的保持阶段。

功率合成是通过高频变压器的电压合成实现的。各功放模块的输出送到各自的RF输出变压器的初级线圈，然后通过一根铜管（相当于变压器的次级）穿过各输出变压器的磁芯实现耦合。

图3　模拟量到数字量的转换过程

发射机的输出网络由二阶带通网络与T型阻抗匹配网络所构成，带通网络为二阶的最大平坦度滤波器，它的作用是滤波和阻抗匹配。滤除音频通带外的不需要频谱成份，将有量化台阶的射频功率调幅信号光滑处理成典型的调幅信号，完成发射机射频功率的数模转换。

数模（D/A）转换器：受数字信号控制导通或关断，工作于开关状态的RF放大器，可以认为是数模转换器。

2　故障分析处理

2.1故障1

故障现象：981KHZ音频信号噪声大，无法正常收听。

分析处理：对于噪声大的原因首先应判别是外部干扰呢还是本机内部干扰，简单的方法是调整监听天线方向，看卡噪声能不能减小，如果没有变化，那么就是机器原因了。产生噪声的原因一般有：直流稳压器，主电源滤波整流电路。检查直流稳压板（ILA/ HG2.932.001DL），适当调整调制B-电源，通过细心调整R38/R39（直流稳压板）和R78/R7（模数转换板）的阻值，将控制功放模块开/关时所产生的噪声调到最小；再检查直流稳压板接地布线是否有损以防泄漏电流和射频杂音干扰。调整后如果还能监听到“咝咝”的静噪声，且随着温度的升高“咝咝”声变大；用万用表（R×1K档）检查主电源的（+230V）电压的滤波电容时，发现几只铝壳电解电容（76000uF/50V）的漏电阻都小些；通过漏电流：I=KCU×10-4+m（mA），计算漏电流误差偏大。更换滤波电容器后，噪声消失，监听信号恢复正常。

2.2故障2

故障现象：882kHz工作时忽然丢高压，LCD液晶指示屏风机“Er”。

分析处理：风机故障属于一类故障，所以在故障检查前，先按一下LCD液晶指示屏“复位”键，看风机标识能否清除，如果故障仍然存在，则故障状态标识再次弹出。产生风机的故障原因：通风互锁（风接点）传感器问题；空气过滤器阻塞，通风不畅；风机故障。首先检查过滤网和风接点，如果这些都正常，那就是风机问题。该机使用轴流式风机，对风机的检查步骤。第一，静电检查。先断开发射机三相电空气开关K6，断开保险丝（F7F8F9），在风机的输入端用万用表测量风机三相线包阻值，查看是否有断路、短路等现象。第二，通电检查。风机通电旋转后有“咔咔”的响声，认为是风机轴承不良的原因，拆卸检查果然是轴承滚动钢珠磨损导致风力减小，产生风节点释放断开+8 V电压，产生发射机丢高压。更换新的轴承后风机恢复正常。分析电路见图6。T1为主整变压器，B1为轴流风机，K1、K2为交流接触器，R31、R32、R33为限流电阻，A38为控制板，A30为直流稳压电源，A39为电源配置板。由于风机轴承滚珠损坏风量减小引发风节点（C-S7）的释放，导致控制板A38-X8-10端从高电平“1”翻转为低电平“0”，控制板便产生了一个脉冲信号；由此：控制电路接受一个“关机-L”信号，引发一个“关闭K2-L”信号。这个“关闭K2-L”信号将A38-V7截止，这时通过光电隔离器A30（N2N4）触发双向可控硅V3V6截止，断开K1、K2的激励电压（24VAC）而释放。K1、K2被断激励，从而就断开功放PA的供电电源（+230VDC，+115VDC），并且封锁功率放大级的所有功放模块。同时，K2的主触点释放，它的附属接点打开，控制板A38-X8-2的“K2合上-H”从高电平翻转为低电平，这将断掉K2的检锁信号；输入给控制板A38-V8/V7的“K1驱动-H”和“K2驱动-H”变为低电平，K1/K2断开，T1断电；直到风机故障完成排除，才能解锁功放模块，K1/K2吸合，T1通电，使发射机正常工作。

图6　主电源驱动电路

3　结语

通过上述两例典型故障的分析处理，更加体会到做好安全播音，确保发射机运行最佳状态的重要与不易。因此，不但要做好日常的机器维护，还要时时注意广播的监听，分辨信号的失真和噪声，找准故障并进行调整排除（包括风机，风扇等）。总之，数字调幅发射机由于自身技术的特点，整机应用大量的数字与逻辑电路，这给故障处理带来一定的难度。因此，需要我们及时总结经验，不断提高维护水平。

［1］张丕灶，等.数字式调幅中波发射机［M］.厦门：厦门大学出版社，2002.

［2］张丕灶，等.全固态脉宽调制中波发射机［M］.厦门：厦门大学出版社，2005.

［3］哈尔滨广播器材有限责任公司.GZ-GS10K-Π型10kW全固态中波数字调幅广播发射机技术说明书［S］.2003.

张健平（1959-），男，福建福安人，工程师。研究方向：发射机调制与解调。