淺談地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)功放部份的原理及故障維護(hù)

繆 宇陳 勇

（作者單位：1.四川廣播電視臺(tái)507發(fā)射傳輸臺(tái)；2.四川省廣播電視發(fā)射傳輸中心）

淺談地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)功放部份的原理及故障維護(hù)

繆 宇1陳 勇2

（作者單位：1.四川廣播電視臺(tái)507發(fā)射傳輸臺(tái)；2.四川省廣播電視發(fā)射傳輸中心）

隨著無(wú)線數(shù)字電視轉(zhuǎn)換工作的開(kāi)展，地面數(shù)字電視廣播節(jié)目在很多地區(qū)已經(jīng)開(kāi)始播出，一些無(wú)線發(fā)射臺(tái)也開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)的發(fā)射業(yè)務(wù)，因?yàn)榈孛鏀?shù)字電視發(fā)射覆蓋廣、節(jié)目套數(shù)多、便于部署等特點(diǎn)，接收用戶越來(lái)越多，對(duì)承擔(dān)發(fā)射業(yè)務(wù)的臺(tái)站安全播出壓力也越來(lái)越大。保障好地面數(shù)字電視播出設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行是安全播出的關(guān)鍵任務(wù)之一，進(jìn)一步提高技術(shù)維護(hù)水平是技術(shù)從業(yè)人員的當(dāng)務(wù)之急，其中我們就對(duì)發(fā)射系統(tǒng)中故障率較高的發(fā)射機(jī)功放部分的原理和技術(shù)維護(hù)，進(jìn)行一些探討。

地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)；功放；原理；故障

1　系統(tǒng)組成與原理

圖1 發(fā)射機(jī)原理框圖

圖1是常見(jiàn)的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)原理框圖，雖然不同生產(chǎn)廠家或在局部上有些不同，但主要框架都差不多，現(xiàn)以1kW發(fā)射機(jī)為例。

碼流進(jìn)入激勵(lì)器經(jīng)過(guò)調(diào)制變頻后輸出RF射頻信號(hào)，切換器通過(guò)控制器對(duì)輸出的RF信號(hào)進(jìn)行雙激勵(lì)切換，選擇其中一路RF信號(hào)到射頻分配器，射頻分配器將信號(hào)分配三路推動(dòng)3個(gè)400W的功放，經(jīng)過(guò)功率放大的3路射頻功率信號(hào)經(jīng)過(guò)功率合成器合成一路后經(jīng)過(guò)定向耦合器和帶通濾波器送到發(fā)射天線。

其中激勵(lì)器、電源、功放是發(fā)射機(jī)設(shè)備的主要關(guān)鍵部分，在實(shí)際運(yùn)行中，功放部分出現(xiàn)的問(wèn)題故障較多，我們就功放模組的原理，常出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析。

1.1功放模組的組成與原理

圖2　功放模組原理框圖

圖2為400W功放系統(tǒng)原理框圖，主要由前級(jí)放大器、分配器、2個(gè)單元的末級(jí)功率放大器、合成器、控制采集板等組成，并與散熱器、封裝機(jī)殼及接插件等組成功放模組。

末級(jí)功率放大器是由2個(gè)單元的功率放大器單元板組成，經(jīng)過(guò)功率合成器提供400W的輸出功率。

1.2功放單元的組成與原理

圖3　功放單元原理圖

功率放大器單元電路如圖三所示，它使用LDMOS超高頻射頻功率晶體管BLF888A，該功放管是雙晶體管。該單元模塊射頻輸入、輸出采用巴倫（平衡不平衡轉(zhuǎn)換）網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)稱阻抗50Ω，供電50V，AB類工作，推挽共源式放大，工作電流在7.5A。

BLF888A和電路基板、散熱板等組成功率放大器單元。

2　功放的故障維護(hù)與分析

2.1功率晶體管損壞

現(xiàn)象：常表現(xiàn)在發(fā)射機(jī)輸出功率下降，降至500～600W左右，反射功率顯示表現(xiàn)正常。功放組中的其中一個(gè)功放輸出功率不夠（平常約為300W左右），另外，單個(gè)功放的電源電流也下降（正常在25A，26A左右），通過(guò)發(fā)射機(jī)控制監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)面板查閱，可以看到4只功放管（LDMOS）的單管工作電流，其中1只的功放電流下降（正常約7.5A左右）。

圖4　

圖5　

分析處理：一般可以判斷為功率晶體管1/2（封裝對(duì)管）部分損壞，雖另外1/2部分狀態(tài)還正常，但在工作一段時(shí)間后，管子性能也會(huì)下降，受損，應(yīng)該進(jìn)行功放管更換。圖四為使用的雙柵型LDMOS管。打開(kāi)金屬蓋板，找到電流下降的LDMOS管，為進(jìn)一步確認(rèn)晶體管的損壞，可以采用常用的電阻法來(lái)確認(rèn)。用萬(wàn)用表的電阻檔，測(cè)量LDMOS的輸入和輸出（柵源之間），輸入正常阻值一般在3kΩ（在路）左右，輸出阻值很大，可以參考圖4里晶體管結(jié)構(gòu)，就可以判斷管子的好壞。

另外在損壞的功放管輸出端（圖五紅圈所示），往往發(fā)現(xiàn)輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)SMD元器件脫焊和燒焦現(xiàn)象，也要進(jìn)行更換，如果甚至出現(xiàn)電路基板燒壞覆銅面的現(xiàn)象，整個(gè)電路板都要進(jìn)行更換，以保證電路高頻特性要求。

總結(jié)：在維修時(shí)往往發(fā)現(xiàn)在損壞的LDMOS晶體管輸出端，都出現(xiàn)SMD脫焊的情況，于是在某些方面可以認(rèn)為，由于輸出特性阻抗等參數(shù)的改變而導(dǎo)致LDMOS晶體管的損壞，我們將進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)分析這種可能性。

在出現(xiàn)故障，來(lái)不及對(duì)故障LDMOS功放管進(jìn)行更換處理時(shí)，應(yīng)先降低整體發(fā)射功率，以減小其他未損壞功放組件進(jìn)一步損壞的可能性（為維持功率，工作在大電流狀態(tài)），在整機(jī)功率不低于3dBm基本可以維持主要覆蓋區(qū)域面積不變（邊沿區(qū)域會(huì)有些影響）。

2.2輸出合成器輸出斷路

現(xiàn)象：另外一種情況也表現(xiàn)為發(fā)射機(jī)輸出功率下降，從發(fā)射機(jī)監(jiān)測(cè)控制面板上看，晶體管工作電流數(shù)據(jù)大都基本正常，但其中有功放模組功率輸出減少，其它功放模組功率輸出增大（600W左右），從功放開(kāi)關(guān)電源上來(lái)看，功放組電源電流、基本正常。

分析處理：在這種現(xiàn)象下，一般會(huì)認(rèn)為，發(fā)射機(jī)輸出部分問(wèn)題，檢查發(fā)射機(jī)吸收負(fù)載、天饋硬饋、多工器等部分。經(jīng)過(guò)檢查并觸摸關(guān)鍵部位，沒(méi)有出現(xiàn)部件溫度升高、發(fā)熱、發(fā)燙的情況。只有打開(kāi)各功放模組逐個(gè)檢查，才發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)模組功放輸出合成器板基板燒毀，如圖6所示。

圖6　

從而導(dǎo)致整個(gè)功放模組功率不能有效輸出，從而出現(xiàn)發(fā)射機(jī)整機(jī)輸出功率下降，而整機(jī)各個(gè)功放模組電源工作電流不變的情況。

為實(shí)現(xiàn)大功率輸出，發(fā)射機(jī)和功放模組都必須通過(guò)多個(gè)放大器合成功率，而合成器板是實(shí)現(xiàn)功率相加和隔離的必要部件，其端口阻抗為50Ω，隔離大于20dB。經(jīng)過(guò)更換合成器板，并使用矢量分析儀調(diào)整整個(gè)功放模組的功放相位，發(fā)射機(jī)功率輸出恢復(fù)正常。該故障相對(duì)于功放管直接損壞相比，在技術(shù)判斷上具有較強(qiáng)的迷惑性。

總結(jié)：對(duì)于這類故障是較為少見(jiàn)的，常見(jiàn)的多是吸收負(fù)載損壞。合成器板燒毀，可以認(rèn)為是由于功放模組輸出阻抗或相位發(fā)生變化引起的，功放合成放大器的相位和輸出阻抗是有嚴(yán)格要求的，分析是由于經(jīng)過(guò)多次維修更換功放LDMOS管或功放組件后，而導(dǎo)致合成器輸出反射某一瞬間過(guò)大出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象。

3　結(jié)語(yǔ)

隨著地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)大規(guī)模的應(yīng)用，對(duì)常出現(xiàn)的發(fā)射機(jī)主要功放部分進(jìn)行了一些粗淺的技術(shù)總結(jié)，提高設(shè)備的安全穩(wěn)定性，在設(shè)備運(yùn)行中應(yīng)該采取一些必要的措施。首先是機(jī)房的工作環(huán)境，應(yīng)嚴(yán)格控制機(jī)房的溫度、濕度、灰塵，特別是溫度、濕度，他們對(duì)高頻設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著很大的影響，過(guò)高地溫度會(huì)影響設(shè)備內(nèi)部元器件的效率和可靠性，過(guò)大的地濕度影響電路的高頻特性，導(dǎo)致元器件損壞；其次，對(duì)于大型的數(shù)字發(fā)射設(shè)備在使用一段時(shí)間后，應(yīng)該使用專業(yè)儀器進(jìn)行統(tǒng)調(diào)，特別對(duì)多次進(jìn)行維修過(guò)的高功放部分，更應(yīng)該進(jìn)行工作點(diǎn)等參數(shù)調(diào)整，保證高頻性能。

技術(shù)維護(hù)是一項(xiàng)理論與實(shí)踐結(jié)合性很強(qiáng)的工作，它要求具有細(xì)致的觀察力、準(zhǔn)確的判斷力和科學(xué)的分析處理方法，在技術(shù)設(shè)備不斷快速地更新?lián)Q代的今天，技術(shù)工作者應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)更新技術(shù)管理、技術(shù)維護(hù)方法和手段，拓展技術(shù)思維，以適應(yīng)今天新時(shí)代，新技術(shù)發(fā)展的要求。