DCM10 kW中波發(fā)射機(jī)母板故障分析與處理

唐 鵬

（作者單位：中山中波轉(zhuǎn)播臺(tái)）

DCM10 kW中波發(fā)射機(jī)母板故障分析與處理

唐 鵬

（作者單位：中山中波轉(zhuǎn)播臺(tái)）

摘 要：本文介紹了哈爾濱廣播器材有限公司生產(chǎn)的DCM10 kW數(shù)字中波廣播發(fā)射機(jī)二進(jìn)制功率合成母板的原理，以及在設(shè)備運(yùn)行中遇到故障的處理方法。

關(guān)鍵詞：DCM；二進(jìn)制功率合成母板；原理；故障

中波廣播是一種以地面波的繞射傳播為主、電離層的反射波傳輸為輔的區(qū)域廣播方式，中波廣播信號(hào)較為穩(wěn)定，而且解調(diào)簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，接收機(jī)成本低，便于普及和運(yùn)用。

中山中波轉(zhuǎn)播臺(tái)引進(jìn)了4臺(tái)10 kW發(fā)射機(jī)，從發(fā)射機(jī)運(yùn)行情況看，三大指標(biāo)穩(wěn)定，故障率低。但隨著發(fā)射機(jī)長期運(yùn)行工作、元件老化，時(shí)常出現(xiàn)各種故障隱患。現(xiàn)根據(jù)發(fā)射機(jī)工作原理，結(jié)合臺(tái)在發(fā)射機(jī)使用過程中出現(xiàn)的問題，對(duì)故障進(jìn)行分析及處理。

1 工作原理

1.1 功率合成器工作原理

射頻功率放大器中的48路RF放大器模塊的輸出信號(hào)是在功率合成器上進(jìn)行電壓合成的。它是一個(gè)射頻功率合成變壓器。其初級(jí)線圈就是各塊功率放大器的輸出線圈，次級(jí)是用一根銅棒穿過各塊功率放大器輸出線圈的磁芯來耦合的，負(fù)載阻抗為4 Ω

每一個(gè)射頻放大器的輸出均聯(lián)接到鐵氧體磁環(huán)變壓器上。一個(gè)磁芯的基本原理是導(dǎo)體每穿過磁環(huán)的中心或內(nèi)部一次，它就算作一匝。射頻變壓器的所有次級(jí)都通過一個(gè)連續(xù)的導(dǎo)體（一根銅棒）串聯(lián)在一起。根據(jù)一個(gè)“繞組”或“匝”穿過磁環(huán)的中心的基本原理，用一根銅棒或銅管作為次級(jí)導(dǎo)體，即所有射頻變壓器的次級(jí)串聯(lián)，且它們的匝數(shù)都是一圈。

合成變壓器次級(jí)（銅棒）可分為幾段，并通過螺釘連到一起，這樣有利于安裝和拆卸。每塊母板上有16個(gè)磁環(huán)變壓器和16塊射頻放大器模塊，它們排成兩排，每排8個(gè)。

所有的“大臺(tái)階”射頻放大器（42塊）都有一個(gè)匝數(shù)比為18∶1的變壓器，即初級(jí)繞組18匝，次級(jí)繞組1匝。二進(jìn)制（小臺(tái)階）放大器是用“大臺(tái)階”放大器加不同電源電壓和變壓器匝數(shù)比的合成來得到的二進(jìn)制加權(quán)。

射頻激勵(lì)信號(hào)分配和射頻功率合成網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示。

圖1　射頻激勵(lì)信號(hào)分配和射頻功率合成網(wǎng)絡(luò)圖

1.2 功率合成器電路介紹

功率合成器由兩塊主功率合成母板和一塊二進(jìn)制功率合成母板組成。二進(jìn)制功率合成母板上裝有16只功率放大板插座J1～J16，其中J1～J6為六只二進(jìn)制小臺(tái)階功放板插座，依次為1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64臺(tái)階。其余J7～J16為10只大臺(tái)階功率放大板插座，每個(gè)功放板的輸出端連接磁環(huán)功率合成變壓器的初級(jí)繞組和效率線圈。

無論二進(jìn)制小臺(tái)階放大器還是大臺(tái)階放大器，其功放板都是一樣的，不同在于功放板的工作電壓及其負(fù)載合成變壓器初級(jí)繞組的圈數(shù)。

大臺(tái)階的合成變壓器初級(jí)繞組的圈數(shù)都是相同的，而在二進(jìn)制臺(tái)階中，臺(tái)階越小，磁環(huán)初級(jí)繞組的圈數(shù)就越多。J30~J33四個(gè)跳線插用來改變高四位二進(jìn)制臺(tái)階初級(jí)繞組的抽頭，改變抽頭位置可調(diào)整二進(jìn)制臺(tái)階射頻輸出電壓大小，抽頭位置與工作的頻率有關(guān)。在每個(gè)合成變壓器的初級(jí)繞組上并聯(lián)有一個(gè)效率電感器，這是一個(gè)可改變抽頭位置的空心線圈。改變抽頭可調(diào)整放大器的輸出相位，抽頭位置也由工作頻率決定。

母板上的16個(gè)功率放大板的射頻激勵(lì)信號(hào)在J17～J20進(jìn)入。每一功放板接到兩個(gè)射頻激勵(lì)信號(hào)。射頻激勵(lì)信號(hào)來自于射頻分配器，所有的射頻激勵(lì)電纜長度相等，所以所有的射頻激勵(lì)信號(hào)相位相同。來自循環(huán)調(diào)制編碼板的調(diào)制編碼控制信號(hào)，則通過J21～J24送到每塊功率放大板上。

2 故障分析與處理

2.1 故障現(xiàn)象

DCM10 kW發(fā)射機(jī)在播時(shí)，突然傳來爆炸聲，接著功率下降，隨后故障報(bào)警聲響起，自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)切換備機(jī)播出。打開故障發(fā)射機(jī)面板，發(fā)現(xiàn)功率放大板有灼燒痕跡，將功放板從合成母板的插座抽離，灼燒是從槽路燒起的。

2.2 故障分析

故障發(fā)生在二進(jìn)制功率合成母板J16插座上，J16是工作在大臺(tái)階的功率放大器插座，而插座31、35、37管腳均發(fā)生過灼燒。初步判斷故障由這3個(gè)管腳引發(fā)。

圖2　功放模塊連鎖電路原理圖

如圖2所示，35、37管腳用于功放模塊的聯(lián)鎖電路，作用是確認(rèn)功放板都到位后讓發(fā)射機(jī)正常工作。當(dāng)功率合成母板中有任一塊功率放大板沒有安裝到位，控制電路均能發(fā)現(xiàn)并關(guān)閉所有功率放大器，并產(chǎn)生“聯(lián)鎖故障—L”的信號(hào)輸入到控制面板，同時(shí)讓調(diào)制編碼板清零，以確保缺位功放處的合成變壓器磁環(huán)的安全。由于發(fā)射機(jī)之前都工作正常，故排除了是35、37管腳引起的故障。

圖3　二進(jìn)制功率合成器原理圖

如圖3所示31腳接入的是+230 VDC供大臺(tái)階功放的工作電壓。C3是并接在31腳的濾波電容，作用是濾除+230 VDC低頻交流成分。

用萬用表測(cè)量電解電容C3，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)短路，這就造成了230 V直流電壓直接對(duì)地短路，把31腳擊穿，插座形成很大電流溫度瞬間升高使插座燒毀。

故障原因是C3濾波電容失效短路，造成230 VDC電壓直接接入電路板，并將功放板與插接母板的槽路擊穿，槽路不耐高壓而起火自燃。

2.3 故障處理

更換故障的二進(jìn)制功率合成器母板。

由于二進(jìn)制功率合成器與主功率合成器上的線圈跨接線及印制板上的短路線都是與載波頻率有關(guān)的，機(jī)器在出廠時(shí)都已調(diào)好，因此在更換母板的同時(shí)也要把舊的效率線圈對(duì)應(yīng)地焊接到新的母板上。

開機(jī)上假負(fù)載試機(jī)，測(cè)試的指標(biāo)均達(dá)到部頒標(biāo)準(zhǔn)，維修結(jié)束。

3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

在拆除舊母板的時(shí)候，起固定支撐功放板的塑料條多數(shù)已老化，塑膠條受力極其容易斷裂，功放板受力無支撐與母板接口不牢，也會(huì)引起重大的故障，所以要更換新的支撐支架。

一顆小電容失效造成這次嚴(yán)重的故障，不能忽視細(xì)小的元器件對(duì)發(fā)射機(jī)造成的影響，在日常維護(hù)中，我們必須克服麻痹思想和僥幸心理，將設(shè)備維護(hù)工作做到位，才能確保安全播出工作順利完成。