TF520-10kW調(diào)頻發(fā)射機(jī)故障檢修及其介紹

王冉

摘 要 文章結(jié)合實(shí)際工作對(duì)河南省廣播電視發(fā)射臺(tái)新上全固態(tài)10kW調(diào)頻發(fā)射機(jī)發(fā)生的故障實(shí)例進(jìn)行分析，并給出處理措施。結(jié)合分析闡述了該類(lèi)型發(fā)射機(jī)的組成及其信號(hào)放大流程。

關(guān)鍵詞 300W功放模塊；分配器；匹配回路電路

中圖分類(lèi)號(hào) G2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2019）232-0109-02

隨著河南省的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，高388m的世界第一高全鋼結(jié)構(gòu)塔——中原福塔（河南廣播電視發(fā)射塔）于2011年初正式投入使用。該塔的主功能就是廣播電視信號(hào)發(fā)射，無(wú)線信號(hào)的理論覆蓋半徑達(dá)到120公里，可有效覆蓋中原城市群，惠及鄭州及其周邊地市的3 600萬(wàn)群眾。為了進(jìn)一步擴(kuò)大廣播節(jié)目的覆蓋范圍，提高收聽(tīng)質(zhì)量和收聽(tīng)率，河南省廣播電視發(fā)射臺(tái)于2011年8月在中原福塔開(kāi)始了河南人民廣播電臺(tái)的88.1MHz音樂(lè)廣播﹑90.0MHz影視廣播﹑95.4MHz新聞廣播﹑97.6MHz戲曲廣播、99.9MHz私家車(chē)廣播5套調(diào)頻廣播節(jié)目的無(wú)線發(fā)射。擔(dān)負(fù)這5套節(jié)目播出的是6臺(tái)全固態(tài)10KW調(diào)頻發(fā)射機(jī)，其中5臺(tái)為主用發(fā)射機(jī)分別擔(dān)負(fù)著5套節(jié)目的正常播出，1臺(tái)配備可調(diào)變頻激勵(lì)器作為備用發(fā)射機(jī)。從發(fā)射機(jī)在我臺(tái)工作情況來(lái)看，可靠性強(qiáng)、易操作、維護(hù)方便。但從局部來(lái)看，功放盤(pán)故障還是時(shí)常發(fā)生的。下面就以河南省廣播電視發(fā)射臺(tái)的北廣TF520-10kW調(diào)頻發(fā)射機(jī)為例，介紹該類(lèi)全固態(tài)10kW發(fā)射機(jī)日常工作中的常見(jiàn)故障現(xiàn)象及其檢測(cè)方法，以供大家在維修時(shí)參考。

1 調(diào)頻發(fā)射機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成

河南省廣播電視發(fā)射臺(tái)此次引進(jìn)的北廣TF520-10KW調(diào)頻發(fā)射機(jī)激勵(lì)器集成化程度高，技術(shù)指標(biāo)高。發(fā)射機(jī)是由一臺(tái)30W激勵(lì)器、一個(gè)300W中間放大器、一個(gè)總控制箱、兩個(gè)五分配器，一個(gè)不平衡吸收負(fù)載和末級(jí)3dB耦合器組成。兩個(gè)五分配器各推動(dòng)5個(gè)1kW功放盤(pán)共10個(gè)組成左右機(jī)柜，每個(gè)1kW功率放大器主要由四塊300W功率模塊組成，每個(gè)模塊可獨(dú)立輸出300W功率。模塊中所用的末級(jí)功率放大管V-MOSFET雙推挽增強(qiáng)型的場(chǎng)效應(yīng)晶體管為美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的場(chǎng)效應(yīng)對(duì)管MRF151G。漏極工作電壓48V～50V，87V～108MHz全頻段內(nèi)增益均大于17dB。改變頻率時(shí)放大器無(wú)須做任何調(diào)整。

2 具體的幾例故障現(xiàn)象分析

故障現(xiàn)象：作為備機(jī)播出的全固態(tài)發(fā)射機(jī)在例行維護(hù)時(shí)，5號(hào)功放盤(pán)出現(xiàn)在外部供電源正常的情況下開(kāi)機(jī)加功率一段時(shí)間后，功率突然減小，從中央控制單元顯示屏上觀察其功率數(shù)值僅有其余9個(gè)功放盤(pán)功率的1/2。由于該功放盤(pán)的故障造成左右機(jī)柜相位不平衡導(dǎo)致發(fā)射機(jī)整機(jī)輸出功率不平衡，大幅拉低了整機(jī)功率的輸出值。從以下幾點(diǎn)分析故障原因：

2.1 供電模塊故障檢修處理

此前曾有功放盤(pán)出現(xiàn)過(guò)類(lèi)似故障。功放盤(pán)內(nèi)部分別為四個(gè)300W功放模塊提供48V直流電壓的分壓供電雙面電路板PS的4個(gè)導(dǎo)孔（DC1～DC4）虛焊，造成四個(gè)300W功放模塊中個(gè)別放大管未能正常加電工作從而導(dǎo)致1KW功放盤(pán)內(nèi)部輸出功率不平衡拉低了整個(gè)功放盤(pán)功率，所以首先懷疑5號(hào)功放盤(pán)是同樣的故障。

但是，經(jīng)過(guò)對(duì)功放盤(pán)內(nèi)四個(gè)模塊的功率，漏極電壓，漏極電流進(jìn)行無(wú)功率加電靜態(tài)測(cè)量，四個(gè)模塊輸出功率大致相同，漏極電壓均為48V、漏極靜態(tài)工作電流50mA、放大管靜態(tài)直流工作電壓2.3V-2.6V。動(dòng)態(tài)加功率測(cè)試下只有故障功放盤(pán)的電流為其他正常工作功放盤(pán)模塊的1/2左右。由此，就大致排除了電源供電問(wèn)題，同時(shí)也排除了四個(gè)300W放大管出現(xiàn)故障的問(wèn)題。因?yàn)?，若功放盤(pán)內(nèi)部任意300W放大管出現(xiàn)故障，相應(yīng)輸出功率較其他模塊會(huì)有較大差別。甚至?xí)霈F(xiàn)無(wú)功率輸出。所以基本排除因電源供電問(wèn)題和300W放大管問(wèn)題導(dǎo)致功率下降的問(wèn)題。

2.2 功放模塊內(nèi)信號(hào)放大流程中出現(xiàn)故障

首先，簡(jiǎn)述一下這款發(fā)射機(jī)信號(hào)放大原理。由激勵(lì)器送來(lái)的射頻信號(hào)送到300W放大器進(jìn)行放大。300W放大器和1kW放大器功放盤(pán)里的300W放大模塊是一樣的，可互調(diào)互換。300W功率通過(guò)低通濾波器后，送到3dB耦合器進(jìn)行1分為2，相位差為90°，每路輸出150W，分別送到10kW的兩個(gè)五分配器去激勵(lì)10個(gè)1kW功放盤(pán)，每個(gè)功放盤(pán)中有4個(gè)放大模塊，每個(gè)模塊中有一個(gè)MOTOROLA生產(chǎn)的場(chǎng)效應(yīng)管MRF151G，可獨(dú)立輸出300W功率。接著，1kW放大器的輸出功率回到5合成器里，分別合成兩個(gè)5kW功率輸出。兩個(gè)5kW功率再通過(guò)機(jī)箱頂部的3dB耦合器，相位差為90°，合成10kW功率輸出到天線。

如上述原理可知：若激勵(lì)器或300W放大器出現(xiàn)故障，整機(jī)十個(gè)功放盤(pán)功率輸出都會(huì)受到影響，顯然與原先的故障現(xiàn)象不同，所以排除激勵(lì)器和300W放大器的故障。雖然5分配電路里設(shè)置了由電感，電容，微帶線構(gòu)成的調(diào)相電路，作用僅是補(bǔ)償五路放大電路離散性造成的不平衡，而且此項(xiàng)工作在出廠時(shí)已進(jìn)行了嚴(yán)格的仔細(xì)的調(diào)整，故障率較低。但是為了排除5分配器和射頻電纜的故障，我們將故障功放盤(pán)與其他正常功放盤(pán)進(jìn)行對(duì)調(diào)。開(kāi)機(jī)測(cè)試，故障盤(pán)故障依舊而其他正常。這樣就又排除了5分配器和射頻電纜的故障。這里特別需要說(shuō)明的是，在以往的工作經(jīng)驗(yàn)中，有時(shí)為了方便排除類(lèi)似故障，僅利用射頻電纜的調(diào)換來(lái)查找故障。這種方法看似便捷，若射頻電纜自身出現(xiàn)虛焊，接地不良等情況，很容易對(duì)故障造成誤判，難免延誤維修時(shí)間，增大停播隱患。

2.3 功放盤(pán)內(nèi)部故障引起的功率下降

排除了供電電源和信號(hào)放大流程中的可能造成的故障，那么就只有從功放盤(pán)內(nèi)部找原因。查閱300W功放模塊的電路包括：輸入匹配電路、放大管、輸出匹配電路和柵極偏置電路。輸入匹配回路：放大器信號(hào)經(jīng)5分配器來(lái)的功率首先進(jìn)入二分配器HC-1，一分為二后再進(jìn)入兩個(gè)二分配器HC-3、HC-4，每個(gè)二分配器其中有一路移相90°。這樣激勵(lì)器來(lái)的射頻功率被一分為四，分別進(jìn)入四塊300W功放模塊輸入端，激勵(lì)功率一般為15W～20W。分到每個(gè)模塊的激勵(lì)功率首先進(jìn)入模塊的輸入匹配回路，L1、C16在每個(gè)模塊獨(dú)立調(diào)整時(shí)已調(diào)到最佳匹配狀態(tài)，T1為1：9阻抗轉(zhuǎn)換器，1/4的激勵(lì)功率通過(guò)MRF151G功率放大管后將功率放大到300W，T2為4：1阻抗轉(zhuǎn)換器，將300W功率送到合成網(wǎng)絡(luò)HC-3、HC-4及HC-2。四路功率模塊的輸出兩兩經(jīng)90°相移合成后再合成就得到了大于1kW的輸出功率。二分配器HC-1中的R9為100Ω/50W的不平衡吸收電阻，所以二分配器HC-3、HC-4中的R10、R11采用與其90度相移后二合成器HC-4、HC-3中的R12和R13相同的100Ω/250W的不平衡吸收電阻。由于合成輸出功率較大，末端二合成器HC-2中的R14采用了100Ω/500W的不平衡吸收電阻。

如故障1所述，排除了盤(pán)內(nèi)4個(gè)MRF151G放大管故障，經(jīng)對(duì)放大管射頻輸入、柵極電流測(cè)量，電壓為的1.1V-1.3V僅為正常工作電壓的1/2，說(shuō)明功放盤(pán)信號(hào)輸入端電壓過(guò)小。檢查二分配器HC-1、HC-3、HC-4不平衡匹配分配回路，由微帶線和不平衡電阻組成。

3 故障現(xiàn)象分析

由以上幾例具體的故障分析我們可以得到結(jié)論：1）在此合成電路中，若不平衡吸收電阻R10和R11其一故障，二分配器HC-3、HC-4對(duì)應(yīng)的4個(gè)功放模塊中的2個(gè)射頻功率降低。都會(huì)導(dǎo)致四路功放模塊射頻功率輸出有明顯的差異，而前面測(cè)量顯示四路模塊輸出功率均大致相同，所以排除了不平衡吸收電阻R10和R11故障。2）若不平衡吸收電阻R9異常，相應(yīng)4路功放模塊均會(huì)收到影響，符合故障現(xiàn)象，不平衡吸收電阻R9出現(xiàn)故障的幾率較大所以先從不平衡吸收電阻R9進(jìn)行更換測(cè)試。測(cè)量R9顯示與標(biāo)稱(chēng)較小，由于這種矩形片狀電阻內(nèi)為膜介質(zhì)，損壞后使電平產(chǎn)生波動(dòng)且故障不易測(cè)量。更換不平衡吸收電阻R9后，開(kāi)機(jī)加電加功率測(cè)試，故障排除。

4 結(jié)論

北廣TF520-10kW調(diào)頻發(fā)射機(jī)，在我臺(tái)已運(yùn)行近五年時(shí)間，實(shí)際使用效果良好。值班人員可根據(jù)播出的具體情況在控制臺(tái)遠(yuǎn)程設(shè)置和查看發(fā)射機(jī)工作運(yùn)行狀態(tài)，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)因發(fā)射機(jī)故障造成停播的情況。在“上合組織峰會(huì)”“省兩會(huì)”等重要安全播出和設(shè)備檢修測(cè)試期間該系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。通過(guò)對(duì)于此類(lèi)全固態(tài)10kW調(diào)頻發(fā)射機(jī)有了逐步的了解，已經(jīng)能夠及時(shí)解決常見(jiàn)故障。通過(guò)上述故障分析，加深了對(duì)調(diào)頻發(fā)射機(jī)信號(hào)放大流程的認(rèn)識(shí)，便于今后發(fā)射機(jī)的維護(hù)，既保證了安全播出工作又節(jié)約了大量的維修資金，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙提升。

參考文獻(xiàn)

[1]王宇宏.調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)幾例特殊故障的分析檢修[J].淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016（2）：135-136.

[2]杜利民.調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)故障的檢修[J].通訊世界，2017（4）：231-232.

[3]李勇植.解決TF520-10kW調(diào)頻發(fā)射機(jī)開(kāi)機(jī)難的問(wèn)題[J].內(nèi)蒙古廣播與電視技術(shù)，2010（2）：60-62.