中波發(fā)射機(jī)三大電聲指標(biāo)下降的原因及檢修方法

劉 偉

(信陽(yáng)中波轉(zhuǎn)播臺(tái)，河南信陽(yáng)464000)

中波發(fā)射機(jī)在長(zhǎng)期工作中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)某些性能指標(biāo)的下降，尤其是噪聲電平、非線性失真和頻率響應(yīng)等三大指標(biāo)的下降，影響發(fā)射機(jī)的工作質(zhì)量和穩(wěn)定性。筆者通過(guò)多年來(lái)對(duì)發(fā)射機(jī)電聲指標(biāo)的維護(hù)，摸索出一些行之有效的檢修方法。本文以陜西762廠生產(chǎn)的AM103S5-Ⅱ數(shù)字調(diào)幅中波廣播發(fā)射機(jī)為例(其電路圖見(jiàn)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū))，剖析對(duì)三大電聲指標(biāo)有影響的因素以及檢修的方法，供大家檢修時(shí)參考。

1 引起噪聲電平下降的因素

發(fā)射機(jī)的噪聲電平，又稱(chēng)信噪比，是發(fā)射機(jī)在沒(méi)有外加調(diào)制信號(hào)的條件下，其射頻信號(hào)通過(guò)線性檢波器檢波后的交流電壓有效值與調(diào)制度為100%時(shí)的檢波器輸出交流電壓有效值之比，用分貝數(shù)表示。當(dāng)我們檢測(cè)發(fā)現(xiàn)噪聲電平降低時(shí)，應(yīng)從如下電路著手檢查。

1.1 電源不穩(wěn)定或三相不平衡

供電電源的整流濾波穩(wěn)壓電路出現(xiàn)異常。檢查各電源的紋波系數(shù)是否合格，若出現(xiàn)50 Hz或100 Hz的干擾信號(hào)是因?yàn)榻拥夭涣迹?00 Hz則是電源的整流濾波電路不正常。

1.2 射頻功率放大器的推動(dòng)激勵(lì)幅度不夠

通常應(yīng)為23 VP-P，當(dāng)幅度小時(shí)，信噪比就會(huì)明顯變劣。

1.3 調(diào)制B-電源調(diào)整不當(dāng)

發(fā)射機(jī)輸出功率愈大，調(diào)幅正峰和負(fù)峰的電流差愈大，相應(yīng)B-電源的電壓差也較大。10 kW機(jī)B-電源的受調(diào)情況如表1所示。其B+電源的電壓為5 V，B-電源的調(diào)制音頻信號(hào)是從模擬輸入板數(shù)控電位器電路之后的N4B采樣來(lái)的，因此當(dāng)輸出功率降低時(shí)，音頻+直流信號(hào)變小，B-電壓絕對(duì)值也跟著變小。當(dāng)輸出上升時(shí)，B-電壓絕對(duì)值也相應(yīng)增大。

表1 10 kW機(jī)B-電源受調(diào)情況

1.4 模擬輸入板中三角波形成電路

(1)頻率和幅度

在XJ1測(cè)試點(diǎn)接上頻率計(jì)數(shù)器和示波器，調(diào)節(jié)R41使頻率為72 kHz，調(diào)節(jié)R43使幅度為10 mV為宜。

(2)大臺(tái)階同步信號(hào)

大臺(tái)階同步信號(hào)是一連串的正負(fù)脈沖信號(hào)。在載波狀態(tài)時(shí)，大臺(tái)階同步信號(hào)為0，由1/64臺(tái)階控制，調(diào)節(jié)時(shí)以噪聲電平最優(yōu)為佳。

1.5 輸入到A/D轉(zhuǎn)換電路的音頻復(fù)合信號(hào)的電平不能太低

在XJ7上測(cè)量其幅度一般為6 VP-P。

1.6 功放模塊的通斷點(diǎn)和零激勵(lì)點(diǎn)

各端頻通斷偏離零激勵(lì)點(diǎn)的時(shí)距取決于幾倍射頻周期和產(chǎn)生選通脈沖延時(shí)差距，使得功放通斷點(diǎn)和零激勵(lì)點(diǎn)都不重合，必須進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。

(1)相位補(bǔ)償?shù)拇终{(diào)

第一項(xiàng)是用XT11跳線器選擇射頻輸出取樣信號(hào)和射頻分配取樣信號(hào);第二項(xiàng)用DIP型開(kāi)關(guān)S1在不同工作頻率時(shí)對(duì)選通脈沖進(jìn)行相位的預(yù)補(bǔ)償。

(2)脈寬調(diào)整電路

用R78、R79、C106組成微分電路進(jìn)行連續(xù)可調(diào)的補(bǔ)償，其調(diào)整的范圍為20～50 ns。

1.7 其它方面的問(wèn)題

其它需要考慮的問(wèn)題有:

(1)集成電路管腳、接插件、元器件虛焊、功放模塊插件等接觸不良時(shí)，也易產(chǎn)生噪聲。

(2)高頻信號(hào)竄入音頻系統(tǒng)。使音頻信號(hào)中帶有音頻范圍內(nèi)的雜音。

(3)槽路失諧。

(4)元件噪聲:整機(jī)電路中的集成電路、場(chǎng)效應(yīng)管、電阻、電容質(zhì)量變劣時(shí)，也是噪聲的來(lái)源之一。

(5)A35板上的電源補(bǔ)償電路、音頻優(yōu)化電路也應(yīng)檢查，不可忽略。

(6)注意臺(tái)階缺損(包括二進(jìn)制臺(tái)階)和高壓電源熔斷器的通斷情況。

2 引起諧波失真的因素

諧波失真是指發(fā)射機(jī)用單一頻率的正弦音頻信號(hào)調(diào)制時(shí)，由于高頻放大器的非線性和調(diào)制器的非線性，會(huì)產(chǎn)生各次諧波分量，諧波分量的均方根值與基波有效值之比，即為諧波失真。數(shù)字調(diào)幅中波發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)，是經(jīng)過(guò)音頻處理、A/D轉(zhuǎn)換、調(diào)制編碼、功率合成、調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)等加工處理的產(chǎn)物，必然和輸入信號(hào)有差異，不能100%真實(shí)地反映輸入信號(hào)的特征。這是由于發(fā)射機(jī)中使用的一些非線性元件，產(chǎn)生諧波頻率，使輸出信號(hào)發(fā)生了畸變。

當(dāng)測(cè)試到諧波失真過(guò)大時(shí)，比較便捷的方法是首先觀察射頻放大器故障指示紅燈的點(diǎn)亮情況，將損壞的功放修復(fù)或更換后再試;若不能改善再用假負(fù)載代替天饋線試機(jī)，若失真正常則說(shuō)明問(wèn)題在天饋線系統(tǒng)。如果確定是發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的失真時(shí)，可在A/D轉(zhuǎn)換板的X2-1端接上示波器，檢測(cè)復(fù)原的音頻信號(hào)是否有失真。若有失真，說(shuō)明問(wèn)題在模擬輸入板，A/D轉(zhuǎn)換器及信號(hào)源本身;若沒(méi)有失真，說(shuō)明問(wèn)題在調(diào)制編碼器，射頻功率放大器或輸出調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)。

2.1 射頻電路

射頻電路中引起失真的因素有:

(1)射頻功率放大器的故障造成臺(tái)階丟失引起失真，其中包括二進(jìn)制臺(tái)階。同時(shí)還要注意高壓電源熔斷器的通斷情況。

(2)射頻功率放大器的射頻激勵(lì)電平過(guò)低，射頻功率放大器的激勵(lì)電平應(yīng)在 22～25VP-P，通常為23VP-P。

(3)天饋線故障，如天線帶寬有限。

(4)輸出調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)失諧，帶通濾波器調(diào)諧電容C101調(diào)諧不當(dāng)(10 kW機(jī)的失調(diào)不允許超過(guò)500 W)。

(5)調(diào)制編碼器

它主要是完成臺(tái)階的開(kāi)通信號(hào)，若丟失臺(tái)階信號(hào)，功放模塊不開(kāi)通，則易產(chǎn)生失真?？芍苯釉谡{(diào)制編碼器的U形狀跨接線上測(cè)試，觀察有否應(yīng)當(dāng)開(kāi)通模塊的TTL低電平，并檢查模塊的開(kāi)通情況，來(lái)判斷是否調(diào)制編碼器故障，還是隔離驅(qū)動(dòng)電路故障。

2.2 模擬輸入板

用示波器分別接到XJ1、XJ4、X6-10處，觀察信號(hào)波形，若發(fā)現(xiàn)有失真，問(wèn)題就在測(cè)試點(diǎn)前的電路，在測(cè)試前對(duì)信號(hào)源本身也應(yīng)作檢查。

2.3 A/D 轉(zhuǎn)換器

發(fā)射機(jī)開(kāi)滿(mǎn)功率加10 kHz音頻信號(hào)，100%調(diào)制，將調(diào)制監(jiān)視取樣信號(hào)送到綜合測(cè)試儀進(jìn)行分析，其失真度不大于1.5%。

(1)如10 kHz音頻信號(hào)的失真度大于2%時(shí)，應(yīng)檢測(cè)1 kHz的失真度。如果也是一樣，就應(yīng)該對(duì)故障部位進(jìn)行檢查修理。

a.脈寬調(diào)整電路不當(dāng)易產(chǎn)生失真。脈沖寬度由C106的容量和R78、R79的阻值決定，其脈沖寬度在20～50 ns之間，用于過(guò)零切換微調(diào)。

b.A/D轉(zhuǎn)換電路故障，使轉(zhuǎn)換12比特的二進(jìn)制代碼出錯(cuò)。

(2)如果10 kHz音頻信號(hào)失真度小于2%，則利用相位補(bǔ)償開(kāi)關(guān)S1選擇不同電容和電感來(lái)調(diào)整失真最佳點(diǎn)，低頻端容易調(diào)，高頻端比較難調(diào)。

3 引起頻率響應(yīng)變劣的因素

發(fā)射機(jī)對(duì)所有輸入信號(hào)的幅度，隨頻率不同而放大不均勻，引起頻率失真，從而引起音色的改變。其定義為:發(fā)射機(jī)的調(diào)制系數(shù)，隨輸入發(fā)射機(jī)振幅電平恒定的正弦音頻信號(hào)的頻率而變化的特性，用分貝表示，即為振幅/調(diào)制頻率特征，也稱(chēng)頻率響應(yīng)。其特征的優(yōu)劣主要取決于模擬輸入板的音頻電路，如果低頻端不良，主要在于貝塞爾低通濾波器;高頻端不良重點(diǎn)檢查高頻補(bǔ)償電路;另外就是A/D轉(zhuǎn)換板中的A/D轉(zhuǎn)換之前的音頻電路;最后應(yīng)注意末級(jí)輸出網(wǎng)絡(luò)和天調(diào)網(wǎng)絡(luò)本身的頻響。即，頻率響應(yīng)受以下各方面影響:

(1)音頻輸入端的接口要與音頻處理設(shè)備出口阻抗相匹配。正確連接可以?xún)?yōu)化高頻頻響，并且有效地限制過(guò)沖。

(2)貝塞爾函數(shù)濾波器其優(yōu)點(diǎn)是帶通很平滑，如出現(xiàn)高頻下跌，不對(duì)稱(chēng)都需要進(jìn)行調(diào)整。測(cè)試時(shí)，從XJ1點(diǎn)獲得信號(hào)，不對(duì)稱(chēng)時(shí)調(diào)節(jié)R8、R9;頻響不良時(shí)調(diào)節(jié)C5～C8。

(3)平衡—不平衡轉(zhuǎn)換電路失調(diào)也會(huì)造成頻響不良。

(4)末級(jí)輸出網(wǎng)絡(luò)及天調(diào)網(wǎng)絡(luò)失諧時(shí)，也會(huì)造成頻響不良。

4 故障實(shí)例

某次，在對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行例行檢修后，測(cè)試25 kW發(fā)射機(jī)的三大電聲指標(biāo)時(shí)，發(fā)現(xiàn)失真度指標(biāo)有所增大，但還是屬于甲級(jí)指標(biāo)(甲級(jí)為4%);在測(cè)試發(fā)射機(jī)的信噪比時(shí)，信噪比卻明顯變壞，僅達(dá)到-56 dB，成為乙級(jí)指標(biāo)(甲級(jí)為-58 dB、乙級(jí)為-53 dB);頻率響應(yīng)指標(biāo)沒(méi)有變化。

用雙蹤示波器檢查各功放電路激勵(lì)電壓的幅度，對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管 IRF350來(lái)說(shuō)，激勵(lì)幅度通常要求為23 VP-P，經(jīng)檢查，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，同時(shí)各等壓功放模塊和二進(jìn)制功放模塊都正常;接著，對(duì)音頻系統(tǒng)輸入電纜和為測(cè)量設(shè)置的拾電裝置及引線進(jìn)行檢查，均正常，發(fā)射機(jī)外電以及電源輸出都很穩(wěn)定，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)集成電路管腳接觸不良、接線虛焊等，發(fā)射機(jī)的各元件，電阻、場(chǎng)效應(yīng)管和電容等均沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常的變化。在排除了影響信噪比的有關(guān)因素后，我們用雙蹤示波器在發(fā)射機(jī)的輸出取樣端口進(jìn)行監(jiān)測(cè)，觀察究竟是哪些頻率的噪聲造成的干擾，經(jīng)過(guò)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，噪聲的主要成分為300 Hz信號(hào)，經(jīng)分析，認(rèn)為是發(fā)射機(jī)電源的十二相整流電路出現(xiàn)了問(wèn)題，產(chǎn)生300 Hz的噪聲，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)主整十二相整流電路里8只5 600 μF電容器有電解液泄漏的痕跡，將整流電路里的所有5 600 μF濾波電容拆下來(lái)一一進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)有些電容容量已經(jīng)不夠了，而且有個(gè)別電容容量幾乎為零，在更換所有損壞的濾波電容器后，再測(cè)發(fā)射機(jī)的電聲指標(biāo)，失真度均在1%以下(甲級(jí)指標(biāo))，信噪比也達(dá)到-63 dB(甲級(jí)指標(biāo))，發(fā)射機(jī)恢復(fù)正常。

若發(fā)射機(jī)三項(xiàng)主要指標(biāo)都不合格時(shí)，可測(cè)試模擬輸入板和A/D轉(zhuǎn)換板的音頻通道指標(biāo);其指標(biāo)通常為。信噪比 ＞75;失真 ＜0.03%;頻響-0.6 dB(50 Hz～10 kHz范圍內(nèi))。音頻信號(hào)從模擬輸入板X(qián)2(1，2，3)輸入，被測(cè)信號(hào)是A/D轉(zhuǎn)換板X(qián)2的12位二進(jìn)制數(shù)解調(diào)信號(hào)。

5 小結(jié)

一般情況下，數(shù)字調(diào)幅中波發(fā)射機(jī)三項(xiàng)主要電聲指標(biāo)中，頻率響應(yīng)指標(biāo)不易降低，最容易出問(wèn)題是非線性失真和噪聲電平，這二項(xiàng)指標(biāo)是相互聯(lián)系的，當(dāng)非線性失真過(guò)大時(shí)，噪聲電平也相應(yīng)地下降。有時(shí)，當(dāng)我們把非線性失真指標(biāo)修復(fù)后，噪聲電平也可能達(dá)到要求。當(dāng)失真度或者噪聲電平同時(shí)下降時(shí)，首先檢查功放模塊的工作狀態(tài)、開(kāi)通情況以及功放模塊輸入的射頻激勵(lì)信號(hào)的幅度和波形;還要檢查電源的紋波系數(shù)是否合格、接地是否良好。若這些方面都符合要求，指標(biāo)仍然達(dá)不到要求，就可以按上述介紹的方法進(jìn)行檢查。

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