全固态发射机系统要素检修方案

2022-09-16张前领

西部广播电视 2022年15期

张前领

（作者单位：河南省杞县中波转播台）

当前，数字调幅（Digital Amplitude Modulation，DAM）全固态发射机是各发射台的主力机型，该发射机具有技术成熟、运行稳定可靠、效率高的特点，而且具有故障检测和保护功能。但是DAM发射机集成度高、电路复杂、接插件多，加之工作环境复杂、电磁干扰严重，所以当DAM发射机发生故障时，处理难度大，要求技术人员具有较强专业技能。一些经验较少的技术人员在面对故障时往往会感到无从下手，排查的目的性不强，既影响检修效率，又耽误安全播出工作。笔者根据多年检修经验，提出系统要素检修方案，通过有序检测、数据比对、逻辑判断，可以较快地查出故障，提高检修效率，为安全播出保驾护航[1]。

1 全固态发射机系统要素检修方案概述

根据功能不同，可将发射机划分为若干个系统，复杂的系统可再分成几个子系统。系统可包含一个或多个功能电路板。系统要素主要包括电源（Power Supply）、处理对象（Object）、处理单元（Processing Unit）、监控（Monitor and Control）等。其中，电源给电路提供能量；处理对象指电路处理的对象，如音频信号；处理单元指对对象进行处置的电路，而且处理单元是电路处理的基本单位，系统由多个电路处理单元组成；监控主要是对系统进行监测和控制，保护电路。

系统要素检修的基本步骤是对故障现象进行分析，划出可疑故障范围，可能是一个或多个系统，然后通过对处理对象（信号）的检测，查找出故障系统。按四要素对故障系统检测时，首先检查系统电源，判断故障在不在电源方面。然后检测系统处理对象（信号），根据在系统各个环节检测的信号，判断出故障的处理单元。处理单元是检测到的故障发生的基本电路，这时通过基本的技术手段就能确定故障元器件。通过逐级检查，逐步缩小故障范围，先由系统到处理单元，再由处理单元到故障元器件。如果检查发现系统工作正常，则要检查监控，看是不是监控电路故障导致误报警。

2 全固态发射机系统四要素

2.1 电源

电源是检修方案第一要素，电源正常是电路正常工作的前提条件，也是检修工作的基础。电源异常是发射机发生故障的常见因素。发动机电源有测量简单和故障容易排查的特点。

2.1.1 发射机配电介绍

在DAM发射机中，经稳压的三相交流电首先送到变压器T1，然后经十二相全波整流产生230 V和115 V高压直流电源。高压直流电源送到保险分配板分为8组，分别送到功放母板和推动母板给功放模块供电。

220 V交流经送给变压器T2，变压、整流、滤波等产生±8 V、±22 V、30 V、60 V的直流（Direct Current，DC）电源。其中，DC±8 V、DC±22 V送到A39（电源分配板），配送到各个功能电路板；DC30 V给A16（缓冲放大器）和1/32、1/64功放模块供电，同时作为外部联锁和门联锁电压。DC60 V给前置推动供电。

2.1.2 主电源

主电源包括三相交流电输入、变压器T1、全波整流滤波器和A24（电源分配板）。这部分元器件少，电路相对简单；同时，因为在高电压、大功率、大电流的工作状态下，故障时元器件发热变色明显，故障点较易查找。检修时主要检查三相交流是否缺相，电压是否一致与平衡，保险、整流桥、电容等有无异常。

2.1.3 低压电源

在发射机中，低压电源应用广泛，几乎所有功能电路板都用到低压电源。这部分电路线路复杂，接口插头多，负载端差异大，故障率高。低压电源的输入来自A39（电源分配板），由各自电路板稳压后，供给电路使用。当发生电源故障时，往往是稳压电路出了问题。常用稳压电路有三种方式，包括稳压管形式、集成三端稳压器稳压形式、稳压集成块（UC3834）稳压形式。以下谈谈低压电源检修的方法和经验[2]。

低压电源检查的常规流程是先检查保险是否熔断。如果没有熔断，就检查输入电源电压是否正常，当无电压或电压低于正常值时，排查方向有插排插头接触不良、电源线、传输线路不通、元器件阻值变大等。如果保险熔断，可分为三种情况：第一种情况，瞬间电流冲击或保险管座氧化，需更换保险管座；第二种情况，稳压电路故障，查对应的稳压电路，易故障的元件有三端稳压器（MC78系列、79系列）、UC3834和稳压管；第三种情况，负载端短路，检查相应处理单元。

2.2 处理对象

音频信号和射频信号是发射机的处理对象。音频和射频信号就像“经络”一样把机器各部分串接起来。四要素中，对象要素是查找故障的钥匙，通过对系统对象（信号）的检测，可以逐步缩小并确定故障范围，相当于对一个生产线上不同的环节进行“质检”，查找出不合格生产车间。对于一个系统或处理单元，若输入信号无或者不合格，则说明故障在前级电路；若输入信号正常，输出信号异常，说明本级电路故障；输出信号正常，再检查后级电路。可见对处理对象的检查很关键，必须掌握信号在各个环节的特征（幅度、波形等）。下面介绍信号传输流程和信号特征的变化。

音频信号的处理流程：10 dBm平衡音频信号送到A35，进行多重处理，产生一个“音频+直流”复合信号，直流-3 V，音频幅度6 Vp-p；该信号送到A34，进行A/D转换产生12 bit的数字音频信号，再送至A36，产生48路控制信号，控制末级功放的开关。输出低电平时，B-电源控制对应功放开通，输出高电平时，则关闭功放。

射频信号的处理流程：振荡器（A17）产生一个4～4.5 Vp-p的方波信号，送到A16进行放大到预推动场效应晶体管（MOS管）栅级所需要的23 Vp-p，再经预推动、推动两级放大，最后将射频驱动信号分配给42个末级功放模块。射频通道的主要功能就是放大、提高负载能力。射频信号是否正常，一般要测量后极放大器MOS管的栅级电压来判断，23 Vp-p左右是正常情况，若低于20 Vp-p或高于25 Vp-p，则说明是前级系统故障。

还有一种信号是逻辑控制信号，作用是处理操作指令、控制发射机动作，其处理流程包括产生、处理与指令显示到控制逻辑的实现一系列处理过程。控制信号包括操作指令和故障产生指令。这类信号逻辑性强，流程烦琐，优势是可全程测量，从而可根据逻辑关系，检查推断出故障部位。下面介绍“低功率”开机指令产生流程（见图1），以加深了解逻辑控制信号。

如图1所示，按下“低功率”开机键，V3导通，集电极低电平送到N37（MC14490整形、消除抖动）的10脚，再由6脚送到N38（74LS148，编码）、N40（74HC138，译码）由13脚经反向相变为高电平送到N42（74HC175，指令锁存）12脚，高电平再送N43（74LS08N，与门）9脚，N43起封锁作用，与门的另一端接一类故障和关机信号（低电平）。遇到这种情况，8脚将保持低电平，信号不再传递。正常情况8脚高电平，送N53（74HC27，或非门）12脚变为低电平开机指令，经N51（整形、倒相）变为高电平送到N50（74HC123）的2脚，单稳态电路N50触发，输出1.6 s的开机脉冲，接触器K1动作，高压供电，发射机开机。

2.3 处理单元

找到故障单元，通过电路检查、元器件测量，即可查出故障元器件，排除故障。因处理对象的不同，处理单元的结构差异较大。音频部分和逻辑控制信号部分工作电压低，方便对信号进行跟踪、检测，较容易确定故障点。而射频部分是高电压和大电流，又位于封闭的综合母板上，不能连续检测和跟踪，所以处理单元范围大，需要经过复杂检查分析，才能查出故障原因。这类故障的典型例子就是功放模块故障。

功放模块故障是较为常见的故障，这与它的结构特点有密切关系。功放模块采用MOS管按电桥形式连接，故称桥式功放。功放模块在射频信号的正负半周，两个一组轮流导通。该功放优点明显，效率高、稳定性好。缺点是对输入信号要求高、前后级电路匹配度高。检修时，第一，检查驱动信号，驱动信号两部分要求同幅同相，若相位不一致，会使同侧两个MOS管同时导通，等同+230 V接地直接烧坏，相位差理论上不超过±4度。第二，检查B+、B-电源与B+和B-电源控制MOS管的截止和导通，异常时MOS管不能可靠地导通或截止，工作在放大区，时间一久会发热烧坏MOS管。第三，检查功放模块的输出通道，反向电压可以轻易击穿MOS管，检查合成变压器、补偿线圈等有无异常。第四，检查功放模块的自身因素，包括变压器、MOS管参数不一致、辅助电路，散热、灰尘等因素[3]。

2.4 监控

通过信号检查确定系统工作正常时，检查监控电路。监控电路的作用是对某个对象进行监测，异常时显示故障，并根据危害程度产生操作指令，采取相应控制措施，保护发射机。监控电路包括取样、处理、检测、显示和控制等环节。这部分电路故障时，会产生错误的故障指示，影响发射机的正常运转。

监控电路检查的常规流程如下。首先，对监测对象取样。取样可分为直接取样和间接取样。直接取样的对象一般是直流电压；而间接采样对象是射频信号，一般采用变压器耦合，经检波整流滤波处理变直流电平作为样值。采样电路检修时侧重检查变压器、整流管、滤波电容和传输线路。其次，将取样值送到比较器，比较器多采用LM339A芯片，将取样值和设置的参考电压相比较，判断取样值是否正常。在检修中要注意检查参考电压的值，如果设置不当，则容易引起误报警。再次，将检测结果送到显示驱动电路，驱动双色二极管故障显示。通常低电平（L）代表故障，红灯报警。另一路送到控制电路，产生相应动作保护发射机[4]。

下面以预推动系统为例，说明监控电路的工作原理。如图2所示，变压器T6、二极管VD5、C2等完成射频信号转换和采样；样值送到比较器N44的6脚，7脚为参考电压（2 V），正常情况N44低电平，经反相器N55C变为高电压，显示绿灯。故障时，6脚电压低，比较器输出高电平，红灯故障报警，另一路经N55C反相变低电平（故障电平）送到控制电路关功放。N54为封锁电路，在A17、A16有故障时，13脚送来低电平，N54输出低电平，预驱动故障将不显示。

3 故障检修实例

故障现象：DAM发射机显示板缓冲放大红灯亮，发射机关机[5]。

原理分析：如3图所示，30 V由XT1-23送入，经VD5稳压15 V给前两级放大器供电，另一路直接给第三级放大电路供电。驱动信号是4.5 Vp-p方波由XT1-39送入，经过三级放大到幅度约为30 Vp-p方波，经耦合网络，由X1-5输出。

检修时，将缓冲放大器作为一个系统，先查电源，XT1-23端30 V正常。处理对象为射频信号，XT1-39输入信号正常，示波器测量后级预推动级MOS管栅电压，无异常，判断缓冲放大器故障。检测系统内射频信号流程，检测V1的供电、射频信号均正常，判断故障在后级处理单元，再测C3射频信号正常，判断故障在耦合网络。经检查是L2损坏，更换后，故障排除。