淺析DX數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機射頻功放模塊

王燃　周安軍

摘要：目前數(shù)字化全固態(tài)調(diào)幅中波發(fā)射機在逐漸取代電子管發(fā)射機，重慶廣播發(fā)射臺建臺時引進了美國哈里斯的DX-10和DX-50型全固態(tài)數(shù)字中波發(fā)射機，在使用過程中，經(jīng)常出現(xiàn)一些問題，現(xiàn)在總結(jié)維修經(jīng)驗，對故障率較高的射頻功放模塊的原理進行詳細(xì)介紹，并給出了維修實例。

關(guān)鍵詞：DAM；射頻功就模塊；NOSFET管；D類放大器

XD發(fā)射機是數(shù)字化發(fā)射機，它是美困哈里斯公司于上世紀(jì)80年代后期發(fā)明并生產(chǎn)的新式發(fā)射機，有不同功率等級，其發(fā)射機的主要區(qū)別在于射頻模塊總數(shù)和單塊功率不同，系統(tǒng)中的其他它設(shè)備大致相同或相似，數(shù)字化調(diào)幅發(fā)射機取消了傳統(tǒng)的高電平音頻功率放大器，直接用數(shù)字化音頻控制信號控制一系列射頻功放模塊，經(jīng)功率合成后在末級實現(xiàn)高電平調(diào)幅。它把主整、調(diào)制和射頓功放三合一，具有失真度小、音質(zhì)好、功放率高的特點。整機效率大大高于其它調(diào)制制式的發(fā)射機，隨著技術(shù)的進步，目前50KW以下（包括50KW）的數(shù)字中波發(fā)射機發(fā)已經(jīng)國產(chǎn)化，成本大大下降，銷售價格十分低廉，逐漸得到推廣應(yīng)用。

數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機的功放模塊，是發(fā)射機的心臟，它是構(gòu)成發(fā)射機末級最重要的器件，不同機型的發(fā)射機所采用的功放模塊數(shù)不同，DX-10和DX-50發(fā)射機功放模塊使用用情況，如表1所示。

所有射頻功放都采用場效應(yīng)管的D類開關(guān)放大器，它不僅用于射頻末級的大臺階等壓功放和二進制小臺階不等壓功放，還用于前置激勵級和射頻驅(qū)動級。

1射頻功放模塊的基本原理

以哈里斯DX-50發(fā)射機為倒進行介紹。DX-50型發(fā)射機共用了143個“插入式”射頻功放模塊，1個用于前置激勵級，14個用于驅(qū)動級（D1-D14），128個用于功放級（RFI-RF128）。在射頻放大級有123個等壓功放模塊和4個二進制模塊。

每個放模塊的直流電壓如下：

RF1-RF123工作于+230V電源。

RF124和RF125放大器工作于+115V。

RF126、RF127、RF128放大器工作于+60V。

1.1射頻功放模塊的基本理論

射頻合成器和射頻放大模塊在合成器輸出時產(chǎn)生射頻階梯電壓，在任何時候每個射頻放大器的輸出功率取決于工作模塊的總數(shù)。雙倍的射頻放大器開啟，那么將產(chǎn)生兩倍電壓輸出和四倍功率輸出，如果少數(shù)模塊被開啟，那么每一個模塊輸出功率較小。如果大量的模塊在工作，那么每個模塊輸出的功率也大。

DX-50是通過12位數(shù)字碼來控制射頻放大器的，如果功放狀態(tài)由二進制加權(quán)的放大器組成，那么每一位將要控制一個放大器，并且它將要求12個射頻放大器來體現(xiàn)該數(shù)字碼，然而當(dāng)12個模塊都開啟時，放大器產(chǎn)生的有效電壓是射頻峰值電壓的1/2，主一個射頻電壓組合器的全部射頻電壓被串聯(lián)，通過負(fù)載的電流是一樣的，并且峰值電主的1/2也是峰值功率的1/2，最高的階梯將必須達到150KW，否則到不了75KW，以之類推。所以，用許多小功率的功率放大器是很有效的。

開啟的放大器越多，發(fā)射的功率就越大，DX-50用123個相同的射頻電壓“大階梯”放大器和5個“二進制階梯”放大器來形成已調(diào)制的射頻包絡(luò)線，此調(diào)制射頻輸出由相同的電壓組成，而不是相同的能量級組成，假定供給電壓保持相同，由于組合器的二次線圈是串聯(lián)的，在組合器上感應(yīng)的射頻電壓將按放大器開啟的數(shù)量按級增加，合成器的阻抗一般為8歐姆，射頻電壓的增長，將增加組合的射頻電流和增加功率，來自于每一放大器模塊的功率輸出，依賴于發(fā)射機開啟總放大器的數(shù)量。

每個射插放大模塊是一個典型的D類開關(guān)放大器，用4對N溝道場效應(yīng)管組成橋式電路。場效應(yīng)管采用塑料封裝，固定在散熱片上。

功放級可以看作一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，那里輸出的是一個高功率的已被調(diào)幅的射頻信號。

來自射頓撒勵分配器的兩個等幅同向激勵信號，分別送給一個射頻激勵變壓器，每個變壓器分別供給給相差180度的MOS開關(guān)激勵信號。

1.2射頻功放模塊的工作原理

放大器由8個場效應(yīng)管組成4個MOSFET開關(guān)分布于電橋的4個臂。相應(yīng)的場效應(yīng)管是交替截止或?qū)ǖ模浣惶骖l率是激勵信號的頻率，也是發(fā)射機的載被頻率。

2射頻功放模塊的故障排除

2.1MOSFET的處理

由于MOS管的柵極易于損壞，在處置它們時要特別小心，如果靜電通過MOS管放電，則會損壞管子的柵級，例如1個人走在地毯上去檢取一無防靜電包裝的MOSFET管，將會使MOSFET管損壞。一個人在毛毯上走過時會在身上產(chǎn)生靜電，這些靜電最終將放電，對MOSFET管的放電將會損壞MOSFET管，但電路中的管子不會受此損壞。MOSFET管運送時來用防靜電包裝，直到應(yīng)用這些管子或測試時才應(yīng)拆開包裝。

2.2MOSFET管的測試

測試MOSFET管時可以用萬用表歐姆檔進行測試，但是用時應(yīng)注意，若萬用表蓄電池電壓太低。（3V以下）或太高（20V以上）則此表不能用，電池電壓太低不能對MOSFET管進行在常檢測，電池電壓高則很可能會對MOSFFT管造成損壞?？衫?V電壓供電的數(shù)字萬用表，例如FLUKE 70型萬用表，或者是模擬萬用表，如MF47型，使用10K檔可安全測試。

當(dāng)維修射頻放大器時，建議的半個模塊中的四個場效應(yīng)管全進行更換，使四個中僅有一個或兩個損壞，其余的場效應(yīng)管很可能已內(nèi)部受壓損壞，當(dāng)重新供電時會出現(xiàn)故障。

放大器上的一半保險絲熔斷不影響另一半工作。

場效應(yīng)管測試：

（1）場效應(yīng)管正常。

紅接G、黑接S一兩秒后，紅接S、黑接D，DS電阻應(yīng)大于40M歐姆。

（2）場效應(yīng)管擊穿。

紅接S、黑接D，DS電阻很小，被擊穿。（可在功放板上測得）。

總結(jié)：場效應(yīng)管以DS判斷好壞。

2.3MOSFET管維修實例

故障現(xiàn)象：發(fā)射機前面板射頻放大器（RF AMP）紅燈報警，射頻放大板DSI紅燈報警。

故障判斷：保險壞或場效應(yīng)管換。

維修過程：停機后檢修，首先將有故障的放大模塊更換下來，在路檢查保險管是否熔斷，檢查場效應(yīng)管是否擊穿。如擊穿，更換場效應(yīng)管。

場效應(yīng)管的更換應(yīng)先拆卸散熱片，拆卸散熱片后，檢查散熱墊片是否損壞，更換損壞墊片。保存好場效應(yīng)管的鐵氧體環(huán)。

測試場效應(yīng)管“開”“關(guān)”特性或是否擊穿判斷管子好壞，更換場效應(yīng)管后，將鐵氧體環(huán)安裝到原管腳處，把管子插進PCB板，裝上散熱片并調(diào)整好散熱片位置，直到散熱片位置調(diào)整并安裝好后，才能焊接場效應(yīng)管。

焊接場效應(yīng)管應(yīng)注意所選烙鐵必須接地線，焊接完后，檢查有無管腳短路，虛焊，漏焊現(xiàn)象，并注意更換熔斷的保險管。維修后，將維修的射頻放大板安裝回發(fā)射機，并開機測試。

注意：MOS管可在射頻放大板上直接在路測試正反向電阻，以判斷場效應(yīng)管的好壞。

2.4檢查射頻放大模塊工作狀態(tài)

射頻放大模塊是否修好最普遍的方法是把修好的模塊代換至造成運行的發(fā)射機模塊處，并加電測試。這樣很快就能告知你是模塊位置引起的故障還是放大模塊本身的故障。

當(dāng)發(fā)射機出現(xiàn)故障，在進行維修時，應(yīng)多觀察，多留心，多想一下到底是不是發(fā)射機故障的原因。如維修射頻放大模塊時，射頻放大器的A、B兩部分激勵信號是否正常，放大器是否從調(diào)制編碼板收到正確的開、關(guān)信號，放大器的輸出部分是否有短路現(xiàn)象，場效應(yīng)管更換后，模塊上是否有其他元件損壞，雖然大多數(shù)放大器故障都是場效應(yīng)管擊穿所致，但仍應(yīng)檢查其他問題，以免同一位置、同一故障多次反復(fù)出現(xiàn)，并避免場效應(yīng)管的第二次損壞。

3結(jié)語

現(xiàn)在電子技術(shù)的發(fā)展方向是模塊化，集成化。而作為DX發(fā)射機的核心技術(shù)功放電路更是不斷更新進步。為保障設(shè)備的穩(wěn)定工作播出，只有掌握功放模塊的原理與維護，才能更好的為廣播電視事業(yè)服務(wù)。