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影响中波发射机电声指标的因素分析与应对措施

2019-02-06

探索科学(学术版) 2019年3期
关键词:电声发射机音频

余 洁

广东省澄海中波转播台 广东 汕头 515800

0 引言

目前,中波广播发射台的主用机型为10k W以上的全固态数字调制(DA M)发射机,DA M数字调制中波发射机以良好的电声指标而著称,但如果不按规范要求安装使用,维修调试和日常维护不到位,就有可能造成发射机电声指标下降,另外,当发射机使用一定的年限后,随着元器件的性能变化,也会影响到发射机的电声指标和发射机工作稳定性,其中影响最严重的的是发射机的三大指标(频率响应、信噪比和谐波失真)。

1 发射机的三大指标

既然说影响最大的是发射机的三大指标,那么,发射机的三大指标是什么呢?它们与发射机的那些因素有关呢?

1.1 频率响应 频率响应的定义为:发射机的调制系数,随输入发射机振幅电平恒定的正弦音频信号的频率而变化的特性。发射机频率响应的优劣主要取决于音频处理电路。DA M中波发射机的音频处理电路包括:音频处理器、模拟输入板、A/D转换板。在音频处理电路,能够影响频率响应的主要原因有:音频输入接口与音频信号源输出接口不匹配;模拟输入板上贝塞尔函数滤波器不对成;平衡不平衡电路失调;音频处理关联电路故障。

1.2 谐波失真 谐波失真的定义为:发射机用单一频率的正弦音频信号调制时,由于高频放大器的非线性和调制器的非线性,此频率会产生各次谐波分量,各次谐波分量的均方根值与基波有效值之比,即为谐波失真。发射机的高频和低频部分,都是由各个功能板块组成的,由于非线性元件的使用,发射机的输入信号和输出信号必然存在差异,我们力所能及的是尽力减小这种差异,但不能完全消除。

1.3 噪音比 噪音比的定义为:在发射机没有外加调制信号的条件下,其射频信号通过线性检波器检波后的交流电压有效值与调制系数为100%时,检波器输出的交流电压的有效值之比。由信噪比的定义可以看出,发射机的各级电路异常都有可能造成信噪比下降。与信噪比有关的主要电路有:模拟输入板、调制编码板;直流稳压板、调制功放级、电源电路、输出网络、射频激励电路、射频放大电路等。

2 影响电声指标的原因

影响发射机电声指标的主要原因有:安装不规范、电源部分故障、匹配网络失调、发射机故障、调试不当、元器件噪声、测试方法与测试仪器有偏差。

2.1 安装不规范 发射机的安装一般由发射机厂家负责施工,由于各方面的原因,发射机在安装过程中,可能会存在以下几个方面的问题:一是发射机的高频和低频接地线布局不合理。我们知道,发射机安装时,一般是在匹配网络的输出部分引出接地线,这样做的目的主要是防止产生高频寄生,避免寄生信号干扰发射机;二是发射机的供电线路不合理,发射机的供电线路应尽量短,过长的线路会收到其它发射机的高频干扰;三是发射机的输出馈线安装不规范,发射机输出端与硬馈之间的连接、硬馈与弯头之间的连接、弯头与馈管之间的连接都必须符合要求,否则容易屏蔽不严,一旦窜入高频信号,会严重影响发射机的发射指标;四是安装位置不合适,有条件的话,发射机最好独立安装,离其它发射机越远越好,不要距发射天线太近,也不要距配电系统太近。

2.2 电源部分故障 DA M中波发射机电源部分设置有故障检测保护电路,比如电源缺相、过流、过压,一旦这几项出现问题,发射机就会停机保护,但发射机使用一定的年限后,由于器件参数变化,保护监测电路设置发生了变化,有可能失去保护作用,笔者遇到过几次电源故障,一次是主电源滤波电路部分电容失效;另一次是+5 V低压电源整流器全桥损坏,例行测量发射机指标时,发现信噪比严重下降,但是发射机的故障检测保护电路没有起到保护作用,后来逐级查找才发现上述问题的。电源部分异常造成发射机指标下降的主要原因有:外供电不稳定、三相电源不平衡、整流变压器局部短路、整流桥、滤波电容失效、供电线路接触不良等。基于上述问题,我们在日常维护时,要对这几个部位进行不定期测量,除了要测量指标以外,还要对电源相关的器件进行检查,包括电源保护电路也一并检查。

2.3 调试不当 DAM发射机有许多参数设置调整电路,这些电路的调整目的是确保发射机在最佳指标状态下工作,由于人为调整、器件老化等因素,可能会造成参数的变化,这些参数的变化会降低发射机的运行指标。以10k W DA M发射机为例,影响发射机指标的调整电路有:高压电源纹波保护监测电平调整电路、230 V取样调整电路、直流稳压板B-调整电路;模拟输入板音频增益调整电路、模拟输入板音频+直流上的72k Hz抖动信号调整电路、调制监测取样电路、带通滤波和负载调整电路。为了避免上述调整电路出错而影响到发射机的电声指标,我们要在发射机安装调整且正常工作一段时间后,在各种调整电位器、开关、旋钮、拨码开关等调整元件的适当位置用记号笔做记号,并将调整参数记录在备忘录上,以备将来维护调整需要。与电声指标有关的音频部分调整器件及功能如表1所示。

表一 与电声指标有关的音频部分调整器件及功能

2.4 匹配网络失调 匹配网络在发射系统中起着上接下传的重要作用,良好的匹配网络是保证发射质量的主要条件,如果网络失谐,会造成发射机电声指标下降,如果偏差严重,将导致发射机无法开启。匹配网络的常见原因是:网络元件失效或损坏、一年四季冷热交替导致匹配网络阻抗变化、风雨雷电等恶劣天气影响网络阻抗。网络阻抗的变化,会造成三大指标的严重偏差,在指标测试中表现为全频段失真、也就是说从100 Hz~9k Hz全部失真,同时伴有信噪比、频率响应指标下降。当遇到匹配网络异常造成电声指标下降时,我们在排除网络器件损坏故障后,一定要对输出网络进行重新调整,可以通过机器面板上的负载调整钮和匹配调整钮来调整,边调整边观察,达到最佳匹配效果。如果匹配网络失真在10%以上甚至更高,微调旋钮无法调到最佳效果的,就必须对匹配网络进行统调。

2.5 干扰因素 中波发射台的电磁环境异常复杂,除了本机发射的频率外,还有本台其它发射机发射的频率,特别是采用多频共塔发射的方式,高频信号之间通过发射天线相互干扰,如果阻塞和吸收单元做的不合适,就不能很好的吸收和阻止其它信号干扰,这种干扰主要影响发射机的信噪比。除此之外,如果发射系统的接地内阻过大或者不合理,也会寄生很多高频信号,寄生高频信号一旦窜入音频和射频通路中,会严重影响发射机的电声指标。

2.6 发射机故障 毋容置疑,发射机本身故障,会造成发射机电声指标下降。影响发射机电声指标的常见故障有:音频处理器故障、音频输入板内部电路故障、模数转换板内部电路故障、调制编码板内部电路故障、直流稳压板内部电路故障、射频放大器损坏、输出网络故障、高低压电源故障、各功能板连接件接触不良故障、高频电路各级内部故障、高频电路各级输入输出调谐网络故障等。一般情况下,上述故障都会造成发射机故障检测电路动作,发射机停机保护或降功率工作。但由于我们在排除这些故障时,不按规范操作,替换的元器件不符合要求,或者更改了原电路,维修后调整不准确,都会造成发射机失真,电声指标下降。

2.7 元器件噪声 发射机是有集成电路、场效应管、集成运放和其它电子元件组成,每个元器件都会有热噪声,如果元器件老化、参数变化、焊接不良、变形等都会改变元器件的工作特性,电路工作点发生变化,影响到发射机的电声指标。基于此,无论是厂家组装发射机,或者我们在维修维护时,都要采用优质的电子元件。在日常维护时,多留意元器件是否有变色、变形、接触不良等情况出现。如果通过指标测量发现问题,应及时查明原因。

2.8 测试方法有误 除了上述各种原因以外。由于我们在测量指标时测量方式不对,或者使用的测量仪器不同,也会测量出指标误差。一般情况下,越贵的仪器测量的精度越高。这一点需特别注意。

结束语

DA M中波发射机的电声指标是整个发射系统发射质量的依据,电声指标的好坏,一方面需要规范的安装和使用,另一方面有赖于我们日常的细心维护,采用先进的测试设备,经常性的测量检查发射机的电声指标,发现问题及时处理,只有这样,才能保证发射机在最佳状态下工作,确保优质安全播出。

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