APP下载

论中波广播发射机的工作原理与维护技术

2023-04-05徐立

科技资讯 2023年2期
关键词:场效应管中波发射机

徐立

(渭南广播转播台 陕西渭南 714000)

中波广播发射机是广播发射系统的重要构成部分,其运用发射天线设备负载信号发射机,用于收发信号,并对信号进行放大处理,运用一些处理器过滤音频,在调试装置的协助下最后获得合理的载波形式,基于天线完成发送任务。发射机使用情况关系着广播信号传播稳定性,实际中主客观多种因素影响着发射机的运行状态,比如电源的稳定性、信号的可接收性等,相关部门应定期对发射机开展故障问题保修及升级工作,确保其能在正常场景内可靠、顺畅运作。

1 中波广播发射机的主要结构构成

1.1 激励器

激励器电路运用高端的频率合成科技术,有锁相快速、频率稳定等特点,通过拨盘开关预置实际所需的频率,实现对中波波段531~1 602 kHz的整体覆盖。锁相电路锁住频率时,能对外输出一个相应的鉴相电压波形。

1.2 激励驱动放大器

由激励前级传输而来RF信号送至RF变压器的初级,R变压器的两组次级依次把RF信号传送至场效应管G1、G2的栅极。RF变压器自身为1∶1高频变压器,两组次级所得的电压幅度等同,相位相反(差180°)。场效应管G1 与G2 均是推挽电路,于推挽电路的输出端轮流导通所得占空比是1∶1 的方波,随后基波串联谐振同路,滤掉高次谐波成分。

1.3 音频处理器

音频信号自身先通过低通滤波器,滤掉无用的高频杂波信号,随后被整体输送到差动放大器。放大器将其转变成单端输出放大信号以后传输到音频处理单元,这种处理单元具备失真调和音频压缩衰减功能,采用整顿电位器电阻的方式使失真抵达最佳状态。

1.4 功率放大器与功放单元

场效应管,双向稳压二极管与两个RF驱动变压器共同构成了功率放大器,其衔接两个并联式推挽D 类RF 功率放大器。功放单元的调制电压为并联供电模式,运用电容器执行电源滤波过程。由激励器传输而来的载频驱动信号经缓冲处理后,调谐至载频转变为内含载波电平和调制音频信息的可变方波,被整合至功率放大器内进行推挽放大。放大所得的信号后进到功率合成变压器内,被统一祸合至变压器次级以上,基于变压器次级串联实现功率合成,合成所得RF功率信号运输到槽路匹配箱。功率放大单元内还布置了电流不平衡检测、温度越限等保护电路,当功放运作过程异常时能快速输入封锁调制信号,以防损坏范围拓展。

2 DAM中波广播发射机的工作原理

2.1 音频处理

音频处理是DAM 中波广播发射机的重要构成部分,主要由模拟输入、A/D转换以及调制编码等功能性模块组成。基于音频处理过程把广播节目源的模拟音频信号转型成数字信号,随后编码器进行编码处理,这样对外输出的编码便是数字编码,最后按照规程控制射频功放过程确保生成理想的数字幅度调制。

2.2 射频功率

射频放大器、振荡器、功率合成器、阻抗匹配网络等均是射频功率的主要构成,其功能主要集中在两个方面:一是完成数字幅度调制,二是功率合成输出。具体实践中是运用振荡器去生成射频载波信号,随后基于放大器与预推动、推动等过程去放大载波信号,借此方式使其抵达一个相对较高的水平,再规范地对其进行推动功放处理,同时按照一定比例放大射频信号,射频功率合成器内执行合成任务,集中运输至带通滤波器内滤除转换所得的量化成分,最末一个步骤是把输出阻抗匹配到50 Ω后予以输出[1]。

2.3 监测控制

该部分的构成主要有控制与显示、对外接口及开关仪表等,其主要执行设备运行状态的指示及操作过程的管控等工作任务,部分情景下还具备故障报警功能。

2.4 电源供电

两个变压器共同进行电源供电,两个变压器分别能对外提供高压与低压电源,可从根本环节使射频放大、功率合成及其他功能模块正常使用得到保障。

3 中波发射机的常见故障问题

3.1 发射机功率异常

这是DAM中波广播发射机运行过程中常见故障。实际使用过程中为了减少能耗,发动机组在常态运行模式下的负荷调配应遵守微增率均等的原则,若系统运作过程中和以上原则相背离,则就会造成输出功率异常。为减少或规避输出功率异常状况,发射机使用前要精准调整好输入电阻数值,有效控制总电流水平,若检测到总电流小于低于最小电流时,则可以初步判定检测器与调制板之间出现了故障问题,此时需要尽早更换新的调制板。若采用以上措施后故障依然没有消除,则提示功率放大器可能出现了故障,此时要着重检查功率放大器的电容元件。

3.2 发射机缓冲放大器异常

缓冲放大器异常时将会直接降低中波广播发射机甚至是整个中波广播发射系统运行的安稳性。若观测到缓冲放大器异常表现是指示灯颜色异常,那么在检查与诊断设备故障时,技术人员要整体测量第一级、二级、三级等射频放大器,客观判断造成缓冲放大器运行异常的原因,为后期故障处理提供可靠依据。缓冲放大器异常经常会造成振荡器工作失灵,以致发射器不能正常接收外界射频信号,发射机无法正常运行且信号传输过程受阻,中波广播传输信号整体偏低。

3.3 模块插座异常

大部分模块插座异常是功能型故障,主要是因为屡次插拔模块插座,久而久之造成弹簧张力降低,从而造成电路接触不良。插座局部发生破损以后,时而会出现火烧的印痕。鉴于以上情况,在排查模块插座故障时要先观察其外观形状,明确插座损坏状况及老化程度,综合多方面因素后决定是否需要更换插座配件。日常使用插座时要尽可能减少插拔次数,这是延长插座使用寿命的一种可行办法。

3.4 天线和网络零点改变

天线零点多表现在天线反馈系统阻抗与发射机之间的匹配程度方面,是当前业内评估发射机性能的常用指标之一。理论上讲,天线零点数值越低预示着匹配性越好,完全匹配的工况下天线零点值应是0。假设天线反馈系统阻抗与发射机装置两者极不匹配,那么发射机保护电路便会自动关机。导致天线零点发生异常的原因较多,包括馈线进水、气候条件、VSWR 监测电路波幅和相位不匹配等[2]。比如当气候条件突然变得恶劣时,馈线系统内便会形成很多静电负荷,这是造成天线零点数值明显增加的最直接原因。馈线局部进水以后,馈线输入阻抗会随之出现改变,导致发射机阻抗与馈线系统匹配欠佳。

3.5 输出变压电压异常

中波广播发射机正常运行中应将电压调控在一定范畴中,低于下限值或高于上限值均属于电压异常,应尽早处置这种异常状况。例如:变压器超负荷运行或者绝缘性能下降时,将会增加绕组间短路事件发生的风险,以致输变电压出现异常,形成杂音、局部高温等现象。高压侧缺相、阻扰缺相、三相负荷不均衡等也是导致输出变电压异常的常见因素。处理以上这种故障时要先精准判定变电异常原因,若能确定是由变压器绝缘性能下降导致的,则可以运用更换变压器与线路的办法处理;若判断是三相负荷不均衡造成的,则通过调整三相负荷去改善电压异常状况[3]。

3.6 功放管击穿

造成发射机功放管发生击穿情况的因素有很多,包括变压器受损、电阻探测电路故障、场效应管漏极相位错误、射频推动信号幅度有差错等。只有在明确故障成因时,才能较快速地排除掉故障。面对功放管击穿故障,常规做法是更换受损元件。

4 中波广播发射机的维护技术

4.1 检查外观

善于运用耳听、眼看、鼻闻的方法去检查发射机的外部质量,较全面地掌握设备的运行状态,科学判断其运行效率及安全性。在观察发射机设备的外部状况时,要逐一观测各个元件仪表运行状况,记录仪表指数,判断元件是否存在异常,设备外观及局部线路是否受损等,如果观察过程中探查到某一部件指示灯显示异常,则要尽快更换受损部件,确保发射机能正常运行。耳听发射机发射信号过程中内部发出的声音,分析判断其是否存在打火等异常状况,及时处理。通过鼻闻的方式判断发射机运行过程中局部元件是否存在着被烧焦的问题,精准定位故障,分析故障异常的成因,在此基础上采用针对性最强、最有效的检修及维护手段。

4.2 定期除尘保洁

中波广播发射机正常运作过程中在灵敏性方面提出较高的要求,如果发射机元器件上沉积着较多的灰尘,其会对局部元件、线路造成不同程度的腐蚀作用,以致发射机设备运行的灵敏度、精准度下降,会导致部分广播信号失真,情景严重时造成整个系统崩溃。故而中波广播发射机正常使用过程中相关部门一定要认真做好清洁除尘工作,以防设备运行过程中局部沉积大量灰尘。一般情况下,建议每月对发射机除尘次数至少2 次以上,多运用毛刷、吸尘器、高压气泵等处理灰尘,确保发射机除尘的整体性,彻底清理掉部分隐蔽部位黏附的灰尘,并在局部均匀涂擦润滑油,确保发射机元件表面始终维持洁净、润滑状态,提升运行效率,延长整机使用寿命[4]。

4.3 定期检查

(1)开关检查。中波广播发射机运行过程中开关是故障问题的高发元件,若开关自身的弹簧片张力下降导致开启、关闭操作时出现火花、开关灵敏度降低等异常状况时,均会造成发射机运行状态异常。故而,在发射机设备日常维护时,技术人员要加大开关元件使用性能的检查力度,若探查到其局部不良或者受损时,则要尽早更换新的开关。也要全面分析导致开关异常状况的原因,比如:因开关使用时间过于长久而发生了老化情况,或者开关内局部线路短路等,对故障原因尽可能做到心中有数,才能快速制订与实施故障处理方案,并运用预防方法以降低发射机后续使用中相同故障问题的发生率。

(2)电源检查。要认识到做好电源检查工作的必要性,先检查电源自身外观的清洁程度及运行状态的稳定情况,若检测到电网电压波动>10%,此时为确保电源使用的安全性则要加装全自动补偿电力稳压器[5]。定期检查三相电源的完好程度,应规避因三相电源局部缺失或受损导致三相电动机运行异常,如果探查到问题以后要尽早维修或更换相应设备。

(3)检查导线是否存在局部损坏或脱落情况,检查所有接插件是否做到了准确连接,检查固定螺母是否均紧固。

(4)冷却系统是发射机的重要构成部件,设备使用过程中要定期对冷却系统进行卫生清洁,尽可能规避杂物或灰尘沉积的情况。定时检查、清理限制器的外部元件;若空气滤等部件出现问题时要及时换新。每天均要定时测定出风口温度,检测出温度过高时要尽早探查原因,及时处理。为机房内部安装空调设施,将整个机房温度控制在40 ℃之内,以防因高温环境而带来不必要的故障及事故等。

(5)检查安全地系统,发射机的接地必须做到良好、可靠。确保发射机能实现单点接地,规避地线上公用阻抗引入干扰因素。定期运用摇表检测地阻,始终确保地阻<4 Ω。

(6)参照天气状况定期检测末级槽路的输出阻抗与天线调配网的匹配阻抗,保证发射机的阻抗匹配情况优良,这是其处于稳定工作状态的基础条件[6]。

(7)按照设定的周期检查防雷系统,保证防雷电感及电容均能安装稳固、可靠,特别是防雷电感要做到良好接地。结合气候环境改变情况有针对性地整改放电球间隙。

(8)一定要保证假负载状态安稳、可靠,这样当设备运行过程中突发故障异常调试环节能安全运用。

4.4 定期更换元器件和接线端子

中波广播发射机正常运作时,元器件及接线端子均会有较大的损耗,以上这些部件突发故障问题会直接造成发射机不能正常使用。故而,技术人员要定期检查元器件和接线端子的使用状态,结合实际情况进行更换,以确保各个元器件均处于良好的工作状态中。需要定期更换发射机的接线端子,这是减少电流损耗量及提升整机运行灵活性的可行方法之一,进而使发射机信号接收质量得到更大的保障。

4.5 设备维护

维护工作应贯穿于中波广播发射机整个设备寿命周期,故而应结合实际状况编制一个科学、周密的维护计划,结合设备使用过程中在稳定性、可靠性方面提出的需求,根据设备当前应用状况,合理设定维护周期,在不同阶段部署好各项维护工作,借此方式确保更大元器件均能维持良好的使用性能。

第一,重视天线系统的维护工作,通常来说每年要进行一次例行检查,全面测评其当前应用情况。定期对天线系统的底座绝缘子、拉线绝缘子进行卫生清洁,定期测定记录电压驻波比,如果测量值异常时要尽早开展调整检修活动,确保设备能正常运作[7]。

第二,做好变送器控制单元的维护工作,例行维护工作内容以触电维护、除尘防尘为主,建议:(1)每周对该控制单元进行一次维护,运用高压气枪等设备清灰;(2)检查触点与触点之间连接位置是否松动,如果发生松动,则要尽早拧紧或更换;(3)检查电线状况,如果设备内局部电线电缆受损,则要尽早更换处理,以从根本环节确保变送器能安全、稳定运转。关于变送器工作温度的维护,技术人员需要站在多个视角考虑热量以及散热相关问题,可以通过增加功率放大器输出功率的方法去促进散热过程;或者是减小外壳与散热器之间的热阻值,进而强化散热器自身的散热功能;在设备内零部件密集安装的部位,技术人员要适度增加防尘、除尘的工作次数。

第三,做好地网的检查与维护工作。既往有大量的实践及研究指出,地网设施的运作状态关系着中波广播发射机的工作效率,故而做好地网检查及维护工作具有很大现实意义。通常情况下,地网检查工作的内容主要有:检查天调室外围的接地线,测定设备周围地表的热度,以防出现过热的异常状况。通常是在设备停机状态下进行检查操作,以防无法获得精准可靠的检查结果。也要检查地网设施周围地线使用状况,检查过程中侧重点时观测铜线局部裸露及腐蚀等情况,确保相关问题发现与处理的时效性,使发射机正常运行状态得到一定保障。

第四,做好功放模块的维护工作。已知MOSFET场效应管为栅极电压管控源极、漏极电流数值大小的放大管子,栅极电阻能够达到107~1015Ω,对直流呈高阻抗,静电会对其造成较大的损害,故而在实际运用及维修工作中,一定要明确MOSFET 场效应管应用过程中的注意事项,确保存放与应用过程的规范性、合理性,特别是要防控静电带来的负面影响。尽量不要频繁反复拔插功放模块,以防造成功放模块接口松动,最后导致模块损坏,或者由于局部接触不良而烧坏场效应管。功放模块维修过程中,为了不干扰MOSFET 场效应管正常运作过程,通常状况下,要整体替换故障半桥的2 个MOSFET 场效应管,即便检查时发现半桥只有单个MOSFET 场效应管出现损坏,但剩下的1 个MOSFET 场效应管内部很可能已经遭到损坏,重新供电时,依然会出现故障问题[8-10]。

5 结语

新时期下社会经济蓬勃发展,人们的经济收入显著提升,物质文化生活条件也明显改善,人们日常生活中对电视广播质量也提出更多、更高的要求。中波广播发射机应用范围宽广,发射方式优势显著,是当前我国电视广播行业的主流发展形式。为确保发射机能安全、可靠运作,技术人员一定要明确其基本原理,做好日常检查及维护工作,进而全面确保广播信号的传输质量,为我国广播行业壮大发展做出更突出的贡献。

猜你喜欢

场效应管中波发射机
缘栅耗尽型场效应管沟道类型和工作区类型的判别研究
浅析DAM中波发射机日常维护
N沟道结型场效应管应用电路设计
3DX系列发射机与DX系列发射机的比较——以3DX-50和DX-100为例
3DX-50发射机与PC之间通信的实现
DAM 10kW中波发射机的RF电路
中波发射机的输出阻抗变换为50Ω的实践与探讨
调频发射机技术改造
BGTB5141型100kW发射机调谐控制系统
中波台电源防雷设计