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中波广播发射机的功放问题及解决对策

2024-03-28山西省广播电视局中波台管理中心运城中波台杨楠

卫星电视与宽带多媒体 2024年3期
关键词:中波发射机射频

■山西省广播电视局中波台管理中心运城中波台:杨楠

中波广播发射机作为广播电台的重要组成部分,承担着将音频信号转换为电磁波进行传播的关键任务。在实际运行过程中,中波广播发射机可能会遇到功放问题,如数字调制变化、射频推动信号偏差、漏极相位偏差、输出变压器故障等。这些问题可能导致发射机的正常工作受阻,降低广播质量甚至造成无法传输。为了解决中波广播发射机功放问题,运维管理人员应深入了解中波广播发射机的结构,并熟悉常见的功放问题和其他故障类型的处理方法,从技术维护的角度采取对策。为此,本文基于中波广播发射机组成及工作原理,重点分析各种类型的功放问题,并提出相应的解决对策,以便在出现功放故障时,能够快速判断故障原因,提高中波广播发射机的故障处理效率。

1.中波广播发射机组成与工作原理

1.1 中波广播发射机的组成

中波广播发射机是一种通过数字调幅方式,用于传送中波频率广播信号的设备,通常由调幅模块、驱动放大器、功率放大器、输出网络和控制系统等几个主要部分组成[1]。①调幅模块:负责将音频信号转换为适合通过幅度调制传输的中波信号,接收来自麦克风或其他音源的音频信号,并进行调制处理,将其转换为中波信号。②驱动放大器:位于调幅模块和功率放大器之间,其作用是接收来自调幅模块的信号,提供足够的功率和驱动信号,以推动功率放大器的工作。③功率放大器:中波广播发射机的核心部分,通常涉及使用特定的电子管或晶体管,负责将驱动放大器输出的信号进一步放大,并将其变换为足够强度的射频信号。④输出网络:连接功率放大器和天线系统,其作用是将射频信号传送到天线系统,以便信号能够被辐射出去并被接收。⑤控制系统:监测和调整中波广播发射机的运行状态,实时监测功率输入、温度、电流等参数,并根据需要作出相应的调整。

1.2 中波广播发射机的工作原理

中波广播发射机的工作原理如下:首先,音频信号通过麦克风或其他音源输入到调幅模块。该模块会对音频信号进行幅度调制(AM),将其转换为中波信号[2]。调制后的信号被发送到驱动放大器,驱动放大器负责进一步放大信号,并为功率放大器提供足够的驱动力,确保射频信号能够得到足够的增强,以便在传输过程中不会丧失信号质量。下一步,驱动放大器的信号进入功率放大器,并将其进一步放大为高功率的射频信号,功率放大器通常使用特定的电子管或晶体管来实现功率放大。接下来,射频信号通过输出网络传输到天线系统。最后,由控制系统对发射机整体运行状态进行实时监测,监测功率输入、温度、电流等参数,根据需要作出调整,并相应地控制其他组件以维持发射机的正常运行。

2.中波广播发射机的功放问题

2.1 数字调制变化

中波广播发射机在运行过程中,数字调制的变化可能会导致发射机输出的广播信号不稳定或不符合预期。数字调制变化的原因之一是与A/D转换器相关的问题[3]。A/D转换器是用于将模拟信号转换为数字信号的关键组件,若存在故障,将导致发射机编码器的编码结果与所需的编码结果之间存在较大差异。在中波广播发射机的工作过程中,通常会对广播数据信号进行抽样和屏蔽处理。抽样过程中,数字信号的采样频率会对结果产生影响。如果采样频率存在问题,将导致取样信号发生变化,从而影响编码器的正常工作。此外,中波广播发射机在发射射频信号时,会使用频率转换器进行分频处理,形成上升的点波。如果发射机的实际频率与取样频率在传输过程中发生变化,将导致取样信号的变化,进而影响编码器的正确性,最终产生的广播信号会出现明显变化,影响中波广播发射机的输出信号稳定性。

2.2 射频推动信号偏差

通常情况下,发射机射频推动信号的电频幅度和相位应该稳定,电频幅度相位通常为0,推动信号相位小于5°,然而中波广播发射机在运行过程中,可能会遇到射频推动信号偏差的问题,这种偏差会导致发射机输出的射频信号不稳定或与预期不符,对广播信号的质量和覆盖范围产生不利影响[4]。信号的不稳定性或变化可能导致接收到的信号质量下降,从而影响听众的接收体验。究其原因,射频推动信号偏差可能由多种因素引起:如驱动放大器或功率放大器的工作不稳定,可能与发射机功放模块的温度异常有关,导致输出的射频推动信号存在偏差;又如,射频推动信号受到外部干扰或干扰源的影响,外部干扰源可能包括其他电磁设备、无线电频段的干扰或电源干扰,引入了额外的噪声或干扰信号,导致发射机输出的射频推动信号偏离预期;还有可能是由于发射机内部存在接触不良的情况或射频推动电缆故障,这种情况下,需要重点检查发射机射频模块中的母板或射频分配板,以确定是否存在接触不良或其他元件故障引起的问题。

2.3 漏极相位偏差

中波广播发射机在运行过程中可能会遇到漏极相位偏差的问题,影响发射机输出的信号相位,导致信号的相位与预期不符。相位的偏差可能导致接收到的信号出现失真或相位错位,从而降低信号的质量和清晰度,导致听众在接收广播时遇到困惑或难以理解的情况。漏极相位偏差可能由多种因素引起:一是发射机中部分插接接触不良,或者射频推动电缆存在故障,这种情况下,特别需要关注发射机射频模块的母板或射频分配板,以查明是否存在接触不良或其他连接问题导致的漏极相位超出设定范围的情况[5];二是功率放大器中的漏极电流存在偏差,导致信号的相位发生变化,并使其与预期的相位不一致;三是功率放大器输出网络的负载不均衡,导致信号的相位发生偏移,这可能是由于连接线路、天线或其他部件的不均匀工作引起的。因此,通过监测和调整漏极相位,可以保证中波广播发射机输出的信号相位与预期一致,提供稳定的广播信号。

2.4 输出变压器故障

中波广播发射机在运行过程中可能会遇到输出变压器故障的问题。输出变压器是发射机中的重要组件,用于将功放模块产生的电信号转变为适合传输的中波广播信号。变压器故障会导致射频输出无法正常耦合至发射机功率合成器,导致广播信号的失真、功率降低或无法正常输出,进而影响射频系统的正常运行。输出变压器故障可能由多种因素引起:一是变压器内部绕组线圈损坏或断开,导致信号的传输受阻或失真,从而影响发射机输出的广播信号质量和稳定性;二是变压器的绝缘损坏或绝缘强度不足,电流会通过绝缘层流失,导致绕组之间相互短路或接地,变压器无法正常工作,并且可能对发射机的电路和设备造成进一步的损坏。因此,在检修过程中,需要仔细检测变压器的磁环是否存在损坏情况,并及时查找造成变压器打火的原因,并制定相应的维修策略。

2.5 未输出正确的控制信号

中波广播通过幅度调制,调制信号通常用于调节和控制发射机的各个模块和参数,以确保广播信号的稳定性和质量。在发射机运行时,各模块电平需要接收一致的控制信号以进行频率调整、功率调节或其他操作。如果发射机的开关电平存在问题,射频系统容易出现故障,可能导致发射机无法根据需要进行频率调整、功率调节或其他操作,尤其是在发射机编码板上的驱动电路,容易出现控制信号不正确的情况。在发射机运行时,应将射频模块的开关信号与其他模块的开关信号进行对比,以判断发射机是否存在控制信号不正确的情况。如果出现这种情况,需要及时调整控制信号,以确保电平的功放信号维持一致状态。未输出正确的控制信号可能由多种因素引起:可能是由于控制信号源出现故障或失效,无法正常发出或传输正确的指令,发射机就无法根据预期进行相应调节;还有可能是由于组件老化、电路元件损坏或连接不良等问题,引起发射机内部的控制电路或接口故障,发射机无法准确识别或解析控制信号,从而导致输出不正确的调节或控制动作。

2.6 模块插座接触不良

发射机中各模块的插座存在接触不良的情况,容易导致射频模块的板上插接位置出现拉弧痕迹。模块插座是发射机中用于插入各个模块的接口,确保信号的正确传输和连接。由于插头的多次拔插,会造成元器件损伤,进而导致发射机出现接触不良的现象。当发射机发生模块插座接触不良时,可能会导致模块不能正常工作或信号传输出现问题,导致发射机频率不稳定、功率输出异常或其他性能下降的情况。其原因主要是插座表面污染、氧化或磨损。长时间使用或环境条件不理想,导致插座的金属接触面腐蚀或受损,使得接触不良,影响信号传输的可靠性。插座弹片通常用于与模块引脚接触,如果弹片松动或变形,同样会导致接触不稳定或失效。因此,在中波广播发射机的维修过程中,应尽量避免频繁拔插插头,以减少接触不良的发生。并且,在检修发射机模块时,应高度重视插件的状态,确保插接良好。

3.中波广播发射机功放问题的解决对策

3.1 利用示波器采集广播信号

为了解决中波广播发射机功放问题,可以利用示波器对广播信号进行采集和分析。示波器是一种能够显示电信号波形的仪器,通过观察波形的特征可以判断功放过程中是否存在问题。在采集广播信号前,首先需要将示波器与发射机的输出端连接。确保示波器的输入通道与广播信号的输出电路正确匹配,并设置示波器的采样模式和参数以符合所需的采样要求。然后,观察示波器上显示的电信号波形。正常情况下,广播信号波形应该平稳、幅度均匀、无明显失真。如果在示波器上观察到波形不平稳、幅度异常或有明显的失真,这可能是功放问题的表现。通过示波器对广播信号进行采集并分析,可以帮助准确定位和诊断发射机功放段问题,根据观察到的波形特征,可以判断出功放管可能失效、电容可能损坏或其他元件故障等问题。根据诊断结果,采取相应的修复和调整措施,比如更换损坏的元件或重新调整功放电路。

3.2 定期更换发射机元件

发射机元件经过长时间的运行会逐渐老化,并可能出现性能下降,导致功放过程中出现问题。为了预防中波广播发射机功放问题的发生,应定期更换关键元件,根据元件的使用寿命和厂家推荐的更换周期,定期检查并更换老化或故障的元件。对于功放管来说,在使用寿命达到或接近当前制造商的建议更换周期时,应考虑更换新的功放管。同时,应定期检查和更换电容、电阻等关键元件,这些元件容易受到工作环境、工作条件和频率的影响,因此定期维护和更换是保障发射机功放正常运行的重要环节,有助于延长设备的使用寿命,提高功放效果,并减少发射机故障和停机时间。

3.3 定期检查设备开关

设备开关在发射机正常运行过程中起到很重要的作用,定期检查设备开关的工作状态,可以避免由于开关故障引起的功放问题。首先,需要检查设备开关表面是否清洁,并确保开关的操作灵活可靠。使用过程中积累的尘埃和污垢可能导致接触不良或卡住的情况,影响开关的正常工作,因此定期清洁是必要的。其次,检查开关的接线和接触点是否存在松动、腐蚀或严重磨损的情况。这些问题都可能导致功放开关信号传输不稳定或无法正常接通,进而造成功放问题,如果发现开关有异常,应及时进行维修或更换。定期检查设备开关的工作状态,保证其正常工作,有助于预防功放问题的发生,提高发射机的可靠性。

3.4 设备元器件日常维护

为了防止中波广播发射机功放问题的发生,应重视日常的设备元器件维护。日常维护包括以下几个要点:一是,定期清洁设备元器件表面,确保其处于干净的工作环境。积累的灰尘和污垢可能导致元器件发热不良、无法散热,进而影响功放效果或损坏元器件。二是,定期检查和紧固连接线路,确保插头没有松动或接触不良。频繁地拔插插头可能导致金属接触面氧化或磨损,影响信号传输质量,因此要注意检查和维护连接接口。三是,定期检查和调整设备的各个参数,包括功放电流、驱动信号、反馈电路等。通过定期检查,可以确保这些参数处于适当的范围内,发射机工作在最佳状态,减少功放问题的发生。

4.结束语

中波广播发射机的功放问题对广播质量和传输可靠性重要影响。针对数字调制变化、射频推动信号偏差、漏极相位偏差、输出变压器故障、未输出正确的控制信号以及模块插座接触不良等问题,采取相应的解决对策,可以有效解决功放问题,提高发射机的运行稳定性和性能表现。持续维护和改进,有助于中波广播发射机保持正常工作状态,提供高质量的广播服务。

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