調(diào)頻發(fā)射機(jī)改頻后引出的問題及解決方案

陳亞軍

1 根據(jù)需要進(jìn)行發(fā)射機(jī)改頻

插花發(fā)射臺(tái)轉(zhuǎn)播安徽省人民廣播電臺(tái)一套節(jié)目的調(diào)頻發(fā)射機(jī)是使用成都凱騰KFT-Ⅱ-914A型10kW調(diào)頻發(fā)射機(jī)，載頻為99.9MHz。該機(jī)器工作一直較為穩(wěn)定，后由于省人民廣播電臺(tái)為了全省同頻覆蓋省一節(jié)目，而把省一節(jié)目的頻點(diǎn)統(tǒng)一改為103.6MHz。

改頻工作進(jìn)行得很順利，只是把發(fā)射機(jī)激勵(lì)器的頻率從99.9MHz調(diào)整到103.6MHz，對應(yīng)的多工器由廠家技術(shù)人員調(diào)整到103.6MHz并調(diào)好匹配。開機(jī)試機(jī)，調(diào)整激勵(lì)器輸出功率，逐步把整機(jī)功率推到額定功率10kW。

2 分析調(diào)頻發(fā)射機(jī)的功率不平衡問題及原因

這時(shí)激勵(lì)器輸出功率為12W，而在改頻以前整機(jī)輸出功率在額定功率時(shí)對應(yīng)的激勵(lì)器輸出功率只有9W左右。再分別查看8路末級功放盒分別輸出的功率，這8路功放相互間的功率差異也較為明顯，最大值與最小值相差近200W。很明顯，在改頻后同樣的輸出功率需要更大的激勵(lì)功率，這種表象下面可能存在以下兩種情況。①當(dāng)初訂購這部發(fā)射機(jī)時(shí)是按照99.9MHz訂購的，廠家也是按照工作頻率99.9MHz來調(diào)整各末級功率放大器的增益、匹配等，現(xiàn)在工作頻率由99.9MHz變?yōu)?03.6MHz，工作頻率相差近4MHz，所以在103.6MHz的工作頻率下部分放大器的增益下降，而部分放大器的增益則可能變大。②在新的工作頻點(diǎn)下各放大器的增益不相同，各放大器輸出功率在合成時(shí)產(chǎn)生很大的不平衡功率消耗在吸收負(fù)載上，使整機(jī)輸出功率下降?；谏鲜鲈?，首先對各合成器的吸收負(fù)載進(jìn)行檢查，通過檢查發(fā)現(xiàn)，各合成器的吸收負(fù)載都發(fā)燙，而且相應(yīng)的吸收負(fù)載由于過熱而使它們的熱保護(hù)開關(guān)吸合，負(fù)載上的散熱風(fēng)扇都已經(jīng)啟動(dòng)，在正常情況下這些風(fēng)扇是不該啟動(dòng)的，這說明放大器的輸出功率很大一部分已經(jīng)消耗在吸收負(fù)載上了。該發(fā)射機(jī)功率分配、合成器全部采用3DB正交分配、合成。

原理圖如圖1所示，在合成器的吸收負(fù)載上如出現(xiàn)較大的消耗功率，只有兩種可能，即合成端輸入功率嚴(yán)重不平衡或合成端輸入功率相位差較大。打開所有吸收負(fù)載盒蓋，用數(shù)字萬用表直流電壓檔分測吸收負(fù)載R1、R2、R3、R4上的電壓值，分別約為1.58V、1.33V、1.4V、1.6V，而R5、R6上的電壓更是接近8V，而這些吸收負(fù)載上的電壓值對應(yīng)功率等級約是0.1V相當(dāng)于10W功率量，R7是外置1000W/50 Ω負(fù)載，不易測量其電壓值，從發(fā)熱情況來看，估計(jì)也不會(huì)小。R1～R8都是800W/50 Ω微帶電阻。從實(shí)際測量的電壓值來看，在各個(gè)吸收負(fù)載上消耗的功率都已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常值范圍，如果在這種狀態(tài)下長時(shí)間滿功率工作，很容易把吸收負(fù)載燒毀，從而造成技術(shù)事故。在正?；蛘哒f在理想工作條件下，由激勵(lì)器送入的功率信號，經(jīng)過3級3DB正交分配，完成1∶8等幅正交分配給功率放大器1～8，如圖1所示，每個(gè)功率放大器由6塊300W以BLF278為核心的放大模塊合成，所以每一塊放大器最大功率能推到1500W，由這8塊1500W放大器對輸入信號功率放大后分別輸出功率信號P1～P8，這8路功率信號又兩兩一組再進(jìn)行正交合成，分別合成出P9～P12，再兩兩正交合成，分別合成出P13、P14，最后由P13和P14正交合成輸出。如果這8路放大器的輸出兩兩一組能嚴(yán)格保持正交相位關(guān)系并且各放大器的增益相同或接近的話，那么在各個(gè)吸收負(fù)載上就不會(huì)產(chǎn)生消耗功率或有很小的消耗功率。

現(xiàn)在該頻后各功放的輸出功率相鄰間出現(xiàn)較大差，即合成器輸入不平衡，其合成輸出功率值因消耗而變小的同時(shí)，其矢量相位也會(huì)出現(xiàn)一定的超前或滯后。以第一路與第二路功放輸出功率合成來看，這種因輸入功率不平衡而造成合成輸出功率信號相位移的情況。如圖2所示，如果第一路功放輸出功率P1與第二路功放輸出功率P2等幅正交的話，它們合后，它們的合成功率應(yīng)為P9，現(xiàn)在改頻后由于它們的功率增益不同，所以它們的輸出功率相差近100W，把改頻后第一路輸出功率記為P1’，且第二路輸出功率不變?nèi)詾镻2，P1’＜P2，這時(shí)它們的合成功率就是P9’了，從圖2很明顯可以看出，P9’已經(jīng)滯后P9，產(chǎn)生θ°相位移。同理，第三路與第四路功率放大器的輸出功率P3和P4在合成后輸出的合成功率P10也會(huì)產(chǎn)生一定的相位移，即改頻后的P9和P10間的相位相互之間不會(huì)再是正交關(guān)系，再加上現(xiàn)在這兩者之間的功率差別，故它們再進(jìn)行功率合成時(shí)，就會(huì)在吸收負(fù)載上產(chǎn)生很大的損耗，而且合成后的功率P13矢量相位也同樣會(huì)發(fā)生偏移。以此類推，就能確認(rèn)第五路功放與第六路功放的輸出功率P5和P6在合成后輸出的合成功率P11，第七路與第八路功放的輸出功率P7和P8在合成后輸出的合成功率P12都出現(xiàn)了一定的相位移，故P11和P12再進(jìn)行合成后也在吸收負(fù)載上產(chǎn)生很大的損耗，它們的合成功率P14的矢量相位也超前或滯后改頻前的相位，這時(shí)P13和P14也不可能保持正交的相位關(guān)系，而且這時(shí)它們的功率等級已經(jīng)很大了，它們再進(jìn)行末級合成時(shí)，就會(huì)在吸收負(fù)載R7上產(chǎn)生更大的消耗功率，這一點(diǎn)可以從吸收負(fù)載發(fā)燙得到證明。

圖1 功率分配與合成

圖2 功率相量合成圖

發(fā)射機(jī)改頻后在引起各個(gè)功率放大器增益差的同時(shí)，還會(huì)使合成前的功率信號P1～P8引入附加相位差。如圖1所示，輸入激勵(lì)信號由1∶8分配后變成8路嚴(yán)格保持正交關(guān)系的功放輸入信號，這些輸入信號由1#～8#信號線送入相對應(yīng)的功率放大器，每路放大器內(nèi)是由6塊BLF278為核心的放大模塊合成，因功放管BLF278輸入、輸出特性的差異，所以它們的管口阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是有差異的，這些匹配網(wǎng)絡(luò)是由LC電路組成的，相同頻率的射頻信號通過不同的LC網(wǎng)絡(luò)肯定會(huì)產(chǎn)生不同的相位移，正是基于這點(diǎn)，廠家在調(diào)試機(jī)器的時(shí)候也考慮到了這種情況，他們采用的辦法就是對不同的功放進(jìn)行相位預(yù)校正，具體的做法很簡單，就是針對不同的功放配置不同長度的信號輸入線，所以1#～8#這8根輸入信號線的長度是不同的，廠家的調(diào)整都是基于99.9MHz這個(gè)頻點(diǎn)調(diào)整的?，F(xiàn)在發(fā)射機(jī)改頻到103.6MHz后，這個(gè)頻點(diǎn)的射頻信號經(jīng)過功放內(nèi)的基于99.9MHz調(diào)整的LC阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)出新的附加相位移，原有的相位預(yù)校正就無法對現(xiàn)有的相移進(jìn)行預(yù)校正了。所以，改頻后，即使各個(gè)功放模塊的輸出功率相差不大，由于功放引入的附加相移，會(huì)使這8路功率信號經(jīng)過三級兩兩正交合成后肯定會(huì)在吸收負(fù)載上產(chǎn)生很大的消耗功率，從而使整機(jī)輸出功率下降。

3 根據(jù)實(shí)際情況逐一調(diào)整功放

經(jīng)過以上的分析后，在沒有專業(yè)儀器的情況下，著手對發(fā)射機(jī)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的方法不復(fù)雜，但時(shí)很繁瑣、耗時(shí)。首先調(diào)整各個(gè)功放器是功率，盡量使它們的輸出功率一致或接近，特別是盡量減小相鄰功放的功率差，由于其內(nèi)部的功放模塊無法調(diào)整，就調(diào)整各個(gè)功放的預(yù)放的增益，每個(gè)功放盒的預(yù)放管的偏置電阻都外置在功放盒的后面板，易于操作。把功率大的降一點(diǎn)，功率小的升一點(diǎn)，反復(fù)調(diào)整后，使各個(gè)功放的輸出功率差盡可能地小。調(diào)整完畢后，這時(shí)再用數(shù)字萬用表直流電壓檔測量R1～R6上的電壓，測量的電壓值比調(diào)整前都有大幅地下降，其中R1～R4上的電壓最大值不超過1V，R5、R6上的電壓最大也不超3V。最后是調(diào)相，即調(diào)整功放輸入信號線的長度，進(jìn)行相位預(yù)校正，具體方法以第一路與第二路為例加以說明，一組一組地調(diào)。先做一根比1#線短約1cm的信號線替換原1#線，使第一路功放相位預(yù)先超前，接好后開機(jī)，測量R1上的電壓值，如果變小，說明第一路功放功率信號相位滯后第二路功放，具體滯后多少度，需要進(jìn)一步調(diào)整信號線長度，直到R1上電壓值最?。蝗绻鸕1上電壓值變大，說明第一路功放相位超前第二路功放，這時(shí)恢復(fù)原1#線，把2#線也用略短一點(diǎn)的信號線替代，開機(jī)，再測R1上的電壓，調(diào)整2#線的長度，直至?xí)rR1上的電壓最小為止。其他三組調(diào)整方法相同，經(jīng)過反復(fù)調(diào)整后，實(shí)測R1～R4上電壓最大值不超過0.25V，R5～R6最大值不超0.85V，R7上的電壓無法測量，開機(jī)一段時(shí)間后，用手摸其表面溫度有溫?zé)岣?，屬正常范圍?/p>

調(diào)整工作結(jié)束后，激勵(lì)器輸出功率7W，整機(jī)輸出功率9.6kW。至此，改頻工作才算是圓滿結(jié)束。