中波廣播發(fā)射機(jī)故障處理分析

劉洪彬

（作者單位：大連三〇三轉(zhuǎn)播臺）

中波廣播發(fā)射機(jī)是無線傳輸?shù)闹匾M成部分，隨著相關(guān)技術(shù)的突破，現(xiàn)階段的中波廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)水平也在不斷提升，其優(yōu)秀的聲電指標(biāo)，提升了無線傳輸?shù)馁|(zhì)量。但是，根據(jù)部分地區(qū)中波廣播發(fā)射機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，受室內(nèi)空間環(huán)境、不合理操作以及壽命年限等因素影響，中波廣播發(fā)射機(jī)運(yùn)行故障頻發(fā)，已經(jīng)成為不容忽視的問題。因此，相關(guān)人員應(yīng)了解設(shè)備故障發(fā)生的原因，掌握應(yīng)對措施，提升故障處理能力，這也是本文的主要研究目的。

1 中波廣播發(fā)射機(jī)故障處理的一般方法

中波廣播發(fā)射機(jī)在運(yùn)行期間可能出現(xiàn)諸多故障現(xiàn)象，掌握正確的故障處理方法對提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性有重要意義。

1.1 外觀檢查法

外觀檢查法是指技術(shù)人員通過觀察設(shè)備的外觀狀態(tài)來判斷中波廣播發(fā)射機(jī)的性能，這需要技術(shù)人員有極強(qiáng)的觀察力與豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，可以通過看、聽、嗅、摸等方法評估設(shè)備狀態(tài)。例如，觀察發(fā)生故障的中波廣播發(fā)射機(jī)是否存在變色、冒煙、變形等故障情況，還可以觀察設(shè)備運(yùn)行期間有無異常響動，查看設(shè)備播出的信號質(zhì)量等。技術(shù)人員通過撫摸設(shè)備可以判斷設(shè)備運(yùn)行期間各個零部件的溫度變化，如溫度異常升高的情況可以直接判斷存在故障等[1]。部分情況下，中波廣播發(fā)射機(jī)還會出現(xiàn)異味，在聞到燒焦味時，技術(shù)人員應(yīng)提高警惕。

1.2 儀器檢測法

儀器檢查是判斷故障的進(jìn)一步手段，技術(shù)人員通過專業(yè)儀器檢查中波廣播發(fā)射機(jī)的電壓、電流以及電阻等關(guān)鍵參數(shù)，或者在相關(guān)儀器設(shè)備的支持下完成波形法檢測或者分段測量法檢測等。例如，在檢查電源狀態(tài)信息、直流工作電壓與交流工作電壓時可以采用電壓法。

電流法可以通過設(shè)備表頭指示與電流表檢測獲得在故障處理中的電流值參數(shù)，判斷設(shè)備的狀態(tài)。針對電流值異常的情況，技術(shù)人員應(yīng)該警惕晶體管或者集成電路等關(guān)鍵零部件運(yùn)行故障問題。

電阻法是儀器檢測法的重要手段，通過在不加電的情況下觀察元器件的電阻變化，根據(jù)電阻的異常數(shù)據(jù)可以判斷有無擊穿、短路問題。分段測量法可以將被檢測線路分為若干段單獨(dú)測量，技術(shù)人員根據(jù)測量結(jié)果能夠?qū)⒐收舷拗圃谔囟ǚ秶鷥?nèi)，盡快消除故障。

1.3 故障檢修技巧

技術(shù)人員根據(jù)當(dāng)前的中波廣播發(fā)射機(jī)維修經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備的大部分故障都與電源有關(guān)，所以在發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行異常后應(yīng)先檢查電源系統(tǒng)狀態(tài)。同時，射頻信號檢測也是當(dāng)前工作中不容忽視的問題，因此，技術(shù)人員可以根據(jù)信號質(zhì)量判斷發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)。當(dāng)檢測結(jié)果顯示信號正常時，發(fā)生激勵器、激勵前級、激勵驅(qū)動故障的概率較低，否則應(yīng)該考慮設(shè)備射頻系統(tǒng)有無故障。技術(shù)人員還要學(xué)會檢測載波電路狀態(tài)，這是因?yàn)檩d波電路檢測中可以觀察其波形、幅度、調(diào)幅波形變化等信息，是判斷設(shè)備狀態(tài)的重要 標(biāo)準(zhǔn)。

2 中波廣播發(fā)射機(jī)的常見故障與處理措施研究

2.1 合成變壓器故障

2.1.1 故障現(xiàn)象

合成變壓器故障主要表現(xiàn)為：中波廣播發(fā)射器在運(yùn)行期間突然出現(xiàn)功率劇烈下降的情況，檢測顯示輸出功率從1 kW下降至0 kW，同時在功率放大器板上的“調(diào)制輸出”指示燈熄滅。

2.1.2 故障分析與處理

中波廣播發(fā)射器的上述故障表現(xiàn)，可能與調(diào)制/功率放大器故障有關(guān)。技術(shù)人員在對調(diào)制/功率放大器進(jìn)行檢查后未發(fā)現(xiàn)異常，之后將調(diào)制/功率放大器插入發(fā)射機(jī)中，重新啟動系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)故障并未消失。技術(shù)人員在關(guān)閉中波廣播發(fā)射器之后，拔出調(diào)制/功率放大器，發(fā)現(xiàn)部分器件存在溫度異常升高的情況，使用萬用表測量后發(fā)現(xiàn)，本應(yīng)該處于開路狀態(tài)的溫度繼電器導(dǎo)通。這一結(jié)果表明存在過溫保護(hù)現(xiàn)象，由此，技術(shù)人員可以判斷中波廣播發(fā)射器的故障主要集中在末級，而末級故障的出現(xiàn)會導(dǎo)致正常通過的高頻正弦波信號無法被傳送至發(fā)射天線上，而這個過程中所產(chǎn)生的能量會大量集中在中波廣播發(fā)射器末端，這也是導(dǎo)致部分器件溫度異常的主要原因，最終引發(fā)過熱自我保護(hù) 問題[2]。

技術(shù)人員根據(jù)上述故障分析方法對中波廣播發(fā)射器進(jìn)行檢查后，發(fā)現(xiàn)調(diào)配網(wǎng)絡(luò)、饋線以及天線等部分無故障，所以可以確定故障點(diǎn)集中在硬饋連接、倒換開關(guān)或者發(fā)射機(jī)內(nèi)部等幾個部位。在檢查倒換開關(guān)后，技術(shù)人員未發(fā)現(xiàn)打火與開路問題；硬饋連接檢查中也未發(fā)現(xiàn)異常；機(jī)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)排查中，未發(fā)現(xiàn)線圈卡子松動和陶瓷電容破損等情況。接著，技術(shù)人員通過網(wǎng)絡(luò)分析儀檢測中波廣播發(fā)射器的高頻末級網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，同樣未發(fā)現(xiàn)異常。之后，技術(shù)人員通過觀察發(fā)現(xiàn)末級功率合成變壓器的顏色發(fā)黑，拆解后經(jīng)萬用表檢測發(fā)現(xiàn)線圈兩端開路，而該現(xiàn)象致使功率合成變壓器側(cè)線圈開路，正常的信號無法傳送至天線，最終導(dǎo)致故障發(fā)生。

基于中波廣播發(fā)射器的運(yùn)行情況，技術(shù)人員認(rèn)為這一故障的發(fā)生可能與焊點(diǎn)虛接有關(guān)。這是因?yàn)楹更c(diǎn)虛接本身會造成線圈短路，而中波廣播發(fā)射器的運(yùn)行時間延長則會進(jìn)一步加劇問題，最終導(dǎo)致線圈短路。確定問題后，技術(shù)人員清理相關(guān)構(gòu)件并二次焊接，重啟后設(shè)備恢復(fù)正常。

2.2 調(diào)制回路故障

2.2.1 故障現(xiàn)象

調(diào)制回路故障主要表現(xiàn)為：在中波廣播發(fā)射器啟動之后，裝置的入射功率從1 kW下降至0.25 kW，并且調(diào)制/功率放大器的“調(diào)制輸出”指示燈熄滅，重新啟動后故障依然存在。

2.2.2 故障分析與處理

根據(jù)對故障現(xiàn)象的研究，技術(shù)人員判斷是調(diào)制/功率放大器出現(xiàn)故障，在數(shù)據(jù)計(jì)算中可以按照公式（1）展開運(yùn)算。

在公式（1）中，m代表功放模塊數(shù)量；n為發(fā)生故障的功放模塊數(shù)量；p1代表實(shí)際輸出功率；p0代表發(fā)射機(jī)額定輸出功率值。

現(xiàn)階段，中波廣播發(fā)射器普遍采用雙功放模塊的模式，若一個功放模塊出現(xiàn)故障，則根據(jù)公式（1）展開計(jì)算后，可以計(jì)算出設(shè)備的實(shí)際輸出功率為0.25 kW， 這與觀察到的故障現(xiàn)象相同。同時，需要注意的是，調(diào)制/功率放大器板上設(shè)置了指示燈，當(dāng)故障發(fā)生后指示燈會熄滅，技術(shù)人員可以在較短的時間內(nèi)判斷是哪一設(shè)備出現(xiàn)故障。

根據(jù)故障現(xiàn)象，技術(shù)人員拔出調(diào)制/功率放大器后在現(xiàn)場用萬用表檢測，檢測結(jié)果顯示4根場效應(yīng)管擊穿，需要更換場效應(yīng)管；同時還要檢測雙向二極管是否擊穿，這樣可以避免在更換場效應(yīng)管后發(fā)生二次擊穿的問題。本次檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩只雙向二極管擊穿，而技術(shù)人員更換同型號材料后將其插回調(diào)制/功率放大器，重新啟動后發(fā)現(xiàn)故障未排除[3]。技術(shù)人員第二次拔除該設(shè)備，用萬用表檢測，結(jié)果顯示功率放大電路在重新啟動后無異?，F(xiàn)象，并且場效應(yīng)管狀況良好，無擊穿，而技術(shù)人員在檢測中發(fā)現(xiàn)放大電路的三極管燒毀，更換三極管后，再將調(diào)制/功率放大器插回，通電開機(jī)后顯示設(shè)備運(yùn)行恢復(fù)正常。

2.3 電流過大，并伴有焦煳味

2.3.1 故障現(xiàn)象

中波廣播發(fā)射器中設(shè)置了一塊中放調(diào)諧電流表，發(fā)射器開機(jī)不久技術(shù)人員聞到焦煳味，打開中波廣播發(fā)射器前門后發(fā)現(xiàn)電流表量程為100 μA，而正常時該電流表所顯示的數(shù)額應(yīng)約為50 μA，此時所產(chǎn)生的電流量已經(jīng)嚴(yán)重超出了量程。根據(jù)上述現(xiàn)象，技術(shù)人員檢測調(diào)諧電流后，發(fā)現(xiàn)其輸出功率超過0.2 kW。

2.3.2 故障分析與處理

通過對故障現(xiàn)象的分析，技術(shù)人員認(rèn)為燒焦味是電流異常造成元器件發(fā)熱而引起的，在關(guān)閉中波廣播發(fā)射機(jī)之后尋找發(fā)熱點(diǎn)，并未找到，考慮到二次開機(jī)可能會加重對設(shè)備的損害，所以沒有開機(jī)。

同時，根據(jù)設(shè)備故障狀態(tài)，技術(shù)人員通過研究發(fā)現(xiàn)，中放電流主要來源于中間放大器，所以在故障排查中應(yīng)該將該裝置作為重點(diǎn)內(nèi)容。中間放大器的功能是放大激勵器信號，而容易發(fā)生故障的部位主要集中在集成電路模塊和場效應(yīng)管上，技術(shù)人員在對上述兩個模塊展開檢查后未發(fā)現(xiàn)異常情況。接著，技術(shù)人員用示波器觀察激勵器波形情況，結(jié)果顯示輸出的頻率與波形幅值均無異常。

之后，技術(shù)人員將設(shè)備檢修的重點(diǎn)放在高頻功率放大器上，根據(jù)對該設(shè)備的檢測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)功放管無擊穿現(xiàn)象。技術(shù)人員通過對中波廣播發(fā)射機(jī)圖紙的研究，認(rèn)為若功放管的S級與G級跨接背對背串聯(lián)二極管被擊穿也會導(dǎo)致電流升高。因此，根據(jù)該研究結(jié)果對穩(wěn)壓二極管進(jìn)行性能排查后，最終觀察結(jié)果顯示一個二極管被擊穿。圖1對功放末級原理結(jié)構(gòu)進(jìn)行了具體展示。

圖1 功放末級原理結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)圖1所介紹的技術(shù)原理，如有雙向二極管擊穿，相當(dāng)于變壓器T1二次側(cè)只有兩個并聯(lián)的14.7 Ω、24.7 Ω的電阻作為負(fù)載。按照變壓器的原理，當(dāng)變壓器二次負(fù)載值快速下降時，系統(tǒng)會出現(xiàn)一次短路電流來消除磁通，這個過程必然會伴有電流快速升高的異常變化情況。所以，雙向穩(wěn)壓二極管VD1擊穿時，相當(dāng)于場效應(yīng)管IRFP250被短路，電路瞬間失去負(fù)載，造成電路中電流迅速升高，這也是工作人員聞到燒焦味的主要原因[4]。發(fā)現(xiàn)問題的具體位置后，技術(shù)人員更換了被擊穿的雙向穩(wěn)壓二極管，重新插入中波廣播發(fā)射機(jī)中并啟動，結(jié)果顯示中波廣播發(fā)射機(jī)恢復(fù)正常。

2.4 設(shè)備掉功率問題

2.4.1 故障現(xiàn)象

中波廣播發(fā)射機(jī)在運(yùn)行期間會突然出現(xiàn)掉功率的問題，具體表現(xiàn)為觀察設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)后發(fā)現(xiàn)PA盒的DS4、DS5等故障指示燈亮起，在關(guān)閉中波廣播發(fā)射機(jī)之后重新啟動，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定，即有時可以正常工作，而每隔幾個小時或者一天又會出現(xiàn)相同的故障。

2.4.2 故障分析與處理

根據(jù)上述故障現(xiàn)象，技術(shù)人員先檢查繼電器控制板的性能狀態(tài)，判斷反射過電壓過高保護(hù)時，檢查設(shè)備上的D4指示燈狀態(tài)是最直接的方法，檢查結(jié)果顯示繼電器控制板無異?，F(xiàn)象。之后，技術(shù)人員采用代換法檢查PA盒的性能，將全新的PA盒替換到中波廣播發(fā)射機(jī)中，結(jié)果顯示故障未消失，因此可以認(rèn)為PA盒無異常；檢查定向耦合器，在本次檢查中發(fā)現(xiàn)定向耦合器上無變色、開焊以及打火等問題，因此可以認(rèn)為這一故障與定向耦合器無關(guān)。

為深入分析故障，技術(shù)人員將音頻信號去除后，經(jīng)示波器檢測調(diào)制器輸出口的數(shù)據(jù)，檢測結(jié)果顯示該裝置輸出的方波達(dá)到了15 Vp-p，這一結(jié)果處于正常范圍內(nèi)，證明設(shè)備無異常；檢查接線端子J1-3，發(fā)現(xiàn)對應(yīng)功放單元的調(diào)制信號輸入過程正常，證明調(diào)制信號運(yùn)行情況良好，未發(fā)生故障。

技術(shù)人員又采用激勵驅(qū)動的方法進(jìn)行檢測，用示波器測量設(shè)備的驅(qū)動輸出口，檢測結(jié)果顯示波形為 32 Vp-p方波，而標(biāo)準(zhǔn)的輸出波形為 -72～0 Vp-p，二者相比存在較大差異，即可確認(rèn)設(shè)備發(fā)生故障的原因。在認(rèn)真觀察后，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)激勵驅(qū)動T1變壓器次級的某抽頭部位焊接不牢固，導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)行，在焊牢帶接頭后重新啟動設(shè)備并持續(xù)運(yùn)行一段時間，未發(fā)現(xiàn)頻率波動問題，成功解除故障。

3 中波廣播發(fā)射機(jī)故障處理的實(shí)例分析

3.1 背景介紹

某中波廣播發(fā)射機(jī)面臨使用時間長、老化嚴(yán)重的問題，因此，在日常運(yùn)行中故障不斷，在2020年7月多次發(fā)生可控硅擊穿問題，導(dǎo)致設(shè)備無法正常播出，產(chǎn)生不良影響。而當(dāng)?shù)叵募径嗬子晏鞖?，?020年7月末的雷暴天氣期間，中波廣播發(fā)射機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生爆響聲，設(shè)備瞬間出現(xiàn)故障，無法正常使用，技術(shù)人員檢查該設(shè)備后發(fā)現(xiàn)可控硅被擊穿。

3.2 故障分析

可控硅又被稱為晶閘管，為四層三端器件，屬于單向?qū)щ娫骷?，與二極管相同；但是不同的是，可控硅擁有一個特殊的控制極G。因此，可控硅的工作特性與二極管相比存在明顯不同。在中波廣播發(fā)射機(jī)中，可控硅可以發(fā)揮觸發(fā)導(dǎo)通、正向阻斷以及反向阻斷等功能，受到正向電壓的影響，這一裝置可以調(diào)控極G的觸發(fā)時間，將交流電調(diào)整為直流電，進(jìn)而控制整個電路的運(yùn)行過程。在可控硅的性能檢測中，技術(shù)人員可以通過萬用表測量，用紅表筆連接K極、黑表筆連接A極，若萬用表的指針正常則可控硅性能正常，若萬用表指針偏轉(zhuǎn)則證明可控硅擊穿。

從中波廣播發(fā)射機(jī)的內(nèi)部架構(gòu)來看，可控硅在該裝置中具有全波整流的功能，同時，因?yàn)榭煽毓璺聪蛱匦耘c二極管類似，當(dāng)反向電壓提升至一定數(shù)額時，反向漏電流的增速更快，此時繼續(xù)增加電壓則會發(fā)生擊穿現(xiàn)象。根據(jù)發(fā)射機(jī)電路圖，在維持負(fù)載不變的情況下，技術(shù)人員判斷造成擊穿的原因可能是LC濾波異常[5]。LC濾波是通過電感和電容組合進(jìn)行濾波，具有濾波、增強(qiáng)抗干擾能力的作用，而案例電臺因?yàn)殡姶鸥蓴_強(qiáng)，電路受到電磁干擾，需要使用濾波，結(jié)果導(dǎo)致設(shè)備功能下降，無法正常運(yùn)行。

3.3 故障處理

技術(shù)人員通過觀察電感指標(biāo)，在設(shè)備運(yùn)行中未發(fā)現(xiàn)電容漏液或者鼓起等質(zhì)量缺陷，但是考慮到上述電容的運(yùn)行時間較長，性能下降，所以對可控硅的反向陽極電壓干擾濾波控制效果失效，這也可能是造成設(shè)備可控硅多次擊穿的主要原因。根據(jù)上述情況，技術(shù)人員更換LC濾波電路電容，在后續(xù)幾個月中，中波廣播發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀況良好，無可控硅擊穿問題，證明上述問題得以順利解決。

4 結(jié)語

中波廣播發(fā)射機(jī)的故障處理是保障該設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)，筆者根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，在文中詳細(xì)介紹了中波廣播發(fā)射機(jī)在運(yùn)行過程中的常見故障現(xiàn)象與應(yīng)對措施。結(jié)合故障處理中的經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，為了能夠快速消除中波廣播發(fā)射機(jī)的故障隱患問題，技術(shù)人員在技術(shù)處理中應(yīng)合理利用外觀檢測法與儀器檢測法，了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)變化、電阻、電壓等關(guān)鍵信息，針對疑似故障部位做好檢測，這樣才能有效消除故障隱患。技術(shù)人員也應(yīng)該重視經(jīng)驗(yàn)積累，爭取根據(jù)故障現(xiàn)象盡早制定應(yīng)對措施，這樣才能滿足中波廣播發(fā)射機(jī)的日常使用要求。