數(shù)字電視發(fā)射機功放原理及檢修實例

唐小初 蒲剛 常州廣播電視臺

一、前言

江蘇省地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)，采用同方吉兆GME11D13I分米波全固態(tài)數(shù)字電視發(fā)射機，工作頻道是CH21，發(fā)射功率為1KW。電視發(fā)射機功放模塊決定了其功率輸出能力，它是發(fā)射機中重要的組成部分。在運行時, 發(fā)射機功放模塊往往會因為制造工藝、使用環(huán)境等因素發(fā)生一些故障,對安全優(yōu)質(zhì)播出造成威脅。

二、發(fā)射機功放模塊簡介

全固態(tài)GME11D13I型UHF1KW全固態(tài)彩色電視發(fā)射機，由4個300W功放合成，型號為ODS32C，功放模塊一致性高，可互為備份，可熱插拔，調(diào)試維護方便。每個300W功放模塊共有三級組成，第一級推動功放工作在A類，工作電壓32V，采用2個LDMOS（MRF9030)功率放大器和90°正交電橋構(gòu)成平衡放大器，實現(xiàn)模塊輸入端的良好匹配。第二級推動功放工作在AB類，工作電壓32V。它處于兩個平衡放大器之間，可以有良好的隔離。 末級功放工作在AB類，工作電壓42V。為達到所需功率和非線性失真要求，未級三組兩只LDMOS（BLF878）采用三路同相合成方式得到300W數(shù)字功率輸出。

每個末級、前級和推動級放大管電流、輸入功率、輸出功率、工作電壓及保護顯示通過RS-485數(shù)據(jù)接口送至發(fā)射機的顯示單元上，功放總插件增益40dB--45dB。

三、功放故障維修

我臺GME11D13I數(shù)字分米波全固態(tài)電視發(fā)射機于2012年啟用。在安裝調(diào)試及正式開播運行初期，功放模塊出現(xiàn)異常。故障現(xiàn)象為功放模塊4無數(shù)據(jù)指示，過載、過激勵、過熱告警，從而造成功放4不工作，四合成不能均衡合成功率造成機身發(fā)燙。

1. 故障排查

（1）將其它功放拔出，關(guān)閉兩個激勵器。開機檢查功放是否有靜態(tài)電流指示，實測靜態(tài)電流為1.4A。這樣可以排除其它功放數(shù)據(jù)對CAN總線的干擾，獨立檢查功放4。

（2）經(jīng)檢查確定為功放4本身的數(shù)據(jù)無指示且自身造成的過激勵、過載、過熱告警從而造成控制板PA17H01的ARM控制二極管將前級柵壓接地，造成功放4不工作。

（3）經(jīng)排查，本次涉及的故障單元有：

a. PA17H01功放數(shù)據(jù)控制板。其功能主要是將各個功率管的電流、功放本身輸出、發(fā)射功率、溫度以數(shù)字信號的形式通過CAN總線傳輸給主控單元再由主控單元傳給顯示屏；再就是通過功放控制程序內(nèi)部設(shè)定的過激勵、過載、過熱保護值來控制功放前級柵壓的開閉來保護功放在輸入功率過大、四合成后天饋系統(tǒng)出現(xiàn)故障時反映反射功率大小、風(fēng)機故障的狀態(tài)。

b. WCL303CDIV08E02電源取樣板其功能是對開關(guān)電源過來的50V的直流電壓進行濾波、穩(wěn)壓，并通過連接每個功率管的漏極電壓來形成模擬取樣并傳輸給功放數(shù)據(jù)控制板，通過轉(zhuǎn)換5V電壓為控制板和功放前級柵壓供電。

2. 故障告警分析

保護電路有過壓、過熱、過激、過載等保護功能，其作用是及時保護功放本身，以免損壞功率管等貴重器件。

（1）過熱告警

過熱保護取樣信號來自安裝在300W功放模塊散熱器上的溫度傳感器板。正常工作時U3C的輸出為低電位，T2截止。當散熱器上的溫度高于70℃時，U3A或U3B輸出電壓高于U3C的反相端電壓（設(shè)定參考電壓），U3C的輸出為高電平，T2飽和管壓降為0.5V，使被控管MRF9030柵極關(guān)斷，無推動功率輸出，300W功放模塊被保護。同時面板上的紅色過熱指示燈D14散光。

（2） 過激告警

過激勵保護電路由U2A和U2C組成。來自預(yù)功放輸入端的輸入RF信號檢波電壓通過P18調(diào)整送至運放U2A放大。正常工作時，TP11電壓小于0.4V，U2C的輸出為低電位，T2截止；當激勵器功放輸出超過正常值1dB時，U2C輸出為高電平，使T2處于飽和狀態(tài)，將前級MRF9030柵級關(guān)斷，無推動功率輸出，300W功放被保護。當過激勵信號瞬態(tài)消失，U2C輸出恢復(fù)為低電平，主控單元逐漸控制激勵器的輸出使整機輸出功率恢復(fù)正常。過激勵時，面板上的紅色過激勵指示燈D12同時散光。

（3）過載告警

過載保護電路由U1A和U1C組成。過載電壓來自功放內(nèi)部二合成器輸出端的反射功率檢波電路，通過P19調(diào)整送至運放U1A。正常工作時TP12點電壓＜0.4V，U1C的輸出為低電位，T2截止；當反射信號異常時，反射波電壓增大，調(diào)試時將駐波比設(shè)置為S=1.5，反射波電壓超過此設(shè)定值時U1C輸出為高電位，使T2處于飽和狀態(tài)，將前級MRF9030柵級關(guān)斷，無推動功率輸出，300W功放被保護。保護點可自行設(shè)定。TP9點的電壓即為可調(diào)整的設(shè)定電壓。過載時，面板上的紅色過載指示燈D13同時散光。

3. 故障處理

（1）測試LT1086的第2、3腳電壓，正常電壓應(yīng)為5V、3.3V，以此來判斷是否因電壓不穩(wěn)造成高電位輸出導(dǎo)致過激勵、過載、過熱告警，本例中測試電壓均正常；

（2）更換CD4067數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，以此來判斷是否為數(shù)模轉(zhuǎn)換造成的高電位輸出引起的過激勵、過載、過熱告警，更換后故障依然存在；

（3）更換控制板PA17H01。此目的主要是驗證是否核心芯片ARM的故障、軟件程序是否正確，也可以在現(xiàn)場使用JLINK下載器進行程序下載來判斷，經(jīng)更換控制后功放正常工作一上午后，下午故障現(xiàn)象又出現(xiàn)；以此判斷不是控制板PA17H01本身的故障，因外來干擾造成控制板ARM高電位的輸出。

（4）能對控制板造成干擾只有WCL303CDIV08E02功放電流取樣板過來CAN總線。電流取樣板通過各個功率管的漏極電壓在MAX4080形成一個模擬輸出電壓并通過CAN線連接至CD4067。本次采用直接更換電流取樣板的方式進行維修。正常情況可以給功放單獨加電測量每個MAX4080的輸出電壓來判斷哪個MAX4080損壞，然后更換損壞MAX4080即可。

4. 電路軟件調(diào)試

在對功放數(shù)據(jù)控制、電流取樣板更換后，因控制板內(nèi)部輸出功率和反射功率指示需要根據(jù)現(xiàn)場整機運行情況進行更改。

（1）功率

開啟功放至額定功率。

a.通過電腦串口線連接功放數(shù)據(jù)調(diào)試口，再打開超級終端（設(shè)置：115200,8,1無）

輸入：pfad和prad查詢正向和反向的當前功率值。

關(guān)閉超級終端端口，打開功率校準軟件。

（2) 校準

分別選擇方向后進行校準。

a.在正向狀態(tài)下輸入功率計顯示功率值并輸入相應(yīng)的AD值,同時輸入功率顯示,希望最大值點DO下載。

b.在反向狀態(tài)下輸入反射功率值和AD值，并在輸入功率最大值處輸入希望反射保護值,點DO下載。

c. 最后關(guān)機重啟發(fā)射機，觀察功率指示。

5. 注意事項

（1) 在檢查功放時首先要關(guān)閉激勵器射頻輸出，防止大功率輸出。

（2) 更換控制板后上機檢查靜態(tài)時,一定要加蓋子防止震蕩的發(fā)生。

（3) 調(diào)試軟件時要一次性從小到大調(diào)試，避免程序混亂。

四、總結(jié)

技術(shù)人員在維護數(shù)字電視發(fā)射機功放模塊時，應(yīng)熟悉元器件的型號、正常工作時靜態(tài)與動態(tài)參數(shù)指標，掌握了解調(diào)試方法與注意事項，平時關(guān)注工作電流、電壓變化情況。注意散熱器清潔，防止過熱使器件脫焊造成電路不匹配燒壞功放管。

[1]錢岳林 倪世蘭 電視與調(diào)頻發(fā)送技術(shù) 北京 中國廣播電視出版社2005

[2]賀小勁 《GME11D13電視發(fā)射機技術(shù)說明書》 北京吉兆電子有限公司 2010.7

[3]彭軍飛 哈里斯發(fā)射機故障分析處理 廣播與電視技術(shù)2000.(9):171-173