PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機射頻鏈路常見故障分析

邵 正

（浙江省中波發(fā)射管理中心遂昌廣播轉(zhuǎn)播臺，浙江 麗水 323300）

0 引 言

隨著終端用戶對廣播電視節(jié)目內(nèi)容質(zhì)量的要求越來越高，中波廣播發(fā)射機在廣電系統(tǒng)運行中的作用更加凸顯。相對于傳統(tǒng)發(fā)射機的高功耗、高故障率等缺點，PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機從系統(tǒng)組成、技術(shù)框架等方面進行了全面革新，尤其在射頻鏈路部分，采用了新型設(shè)備組件，提升了中波廣播發(fā)射機的整機效能[1]。為了提高射頻鏈路新型組件的工作穩(wěn)定性，本文在充分研究PDM 1 kW中波發(fā)射機工作原理以及射頻鏈路組成的基礎(chǔ)上，深入探析了射頻鏈路常見的故障現(xiàn)象和處置策略，進一步完善廣電系統(tǒng)運行流程，更好地為用戶服務(wù)。

1 中波廣播發(fā)射機工作原理

PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機整機系統(tǒng)主要由電源、音頻、射頻、冷卻以及監(jiān)測等系統(tǒng)組成，如圖1所示。作為發(fā)射機核心部分之一的射頻鏈路主要包括天調(diào)網(wǎng)絡(luò)、鐵塔天線、激勵器、調(diào)制高頻功率放大器以及功率合成器等，能夠?qū)崿F(xiàn)多組頻率的信號輸出[2]。假設(shè)PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機的射頻信號頻率設(shè)定為1 242 kHz。首先，激勵器生成射頻信號，考慮到此時發(fā)射天線功率不足，無法驅(qū)動兩級功放A和B，因此射頻鏈路會賦能前置功率放大器，而后再分別驅(qū)動A和B；驅(qū)動后的射頻信號經(jīng)調(diào)制、放大后，輸出的最大功率為500 W；通過功率合成器將兩路信號進行空間匯聚，從而實現(xiàn)1 kW的總輸出功率；最后通過天調(diào)網(wǎng)絡(luò)、鐵塔天線，可以發(fā)射功率為1 kW、頻率為1 242 kHz射頻信號[3]。

圖1 PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機整機系統(tǒng)組成

從上述技術(shù)原理可以看出，射頻鏈路的重要設(shè)備為調(diào)制/功放部件（Modulation，MO）/（Power Amplifier，PA），即調(diào)制/高頻功率放大器，其內(nèi)部功能電路如圖2所示[4]。從圖2可以看出，該設(shè)備組成可以完成信號調(diào)制與功率放大的一體運行。值得注意的是，該部件的工作狀態(tài)與發(fā)射機信號功率和其他參數(shù)相關(guān)。

圖2 調(diào)制/功放部件的內(nèi)部電路組成

MO/PA電路由信號調(diào)制器、高頻信號功率放大器以及相應(yīng)的保護電路構(gòu)成。驅(qū)動電路輸出頻率調(diào)制脈寬封鎖信號，調(diào)制器接收信號后處于激勵狀態(tài)，可實時輸出信號疊加態(tài)（脈寬信號+直流信號（140 V））的調(diào)制矩形電磁脈沖信號，利用低通濾波器（Low Pass Filter，LPF）輸出疊加音頻信息的正弦電壓（載波頻率）到高頻功放。此時功放處于丁類，則輸出信號的電路如圖3所示[5]。當(dāng)場效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor，F(xiàn)ET）處于正常狀態(tài)，S1，S2，S3，S4等通路開關(guān)由推動電壓控制，一旦處于負周期，S1，S3則處在斷開狀態(tài)，S2，S4則處在合路狀態(tài)，反之亦然。

圖3 高頻功率放大器橋式丁類放大電路的等效電路

2 PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機射頻鏈路常見故障實例

2.1 功率調(diào)節(jié)無法實現(xiàn)

故障現(xiàn)象：發(fā)射機整機開機后，射頻鏈路的輸出信號功率保持在1 kW，但是不能通過功率升降的操作實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。

首先排查電路的前置驅(qū)動器，排除驅(qū)動電路內(nèi)部的故障，沒有發(fā)現(xiàn)問題，初步懷疑電路控制信號出現(xiàn)異常。此時，斷開輸入信號，同步檢測調(diào)制脈寬封鎖信號是否會伴隨按鍵調(diào)節(jié)出現(xiàn)電平抖動，即調(diào)低功率時，脈寬調(diào)制電平占空比減小，則可以確定該電路正常。因此判斷故障點可能位于取樣端，直接造成發(fā)射機整機的輸出額定功率1 kW。射頻鏈路的取樣端內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示[6]。首先斷開節(jié)點L3，利用萬用表實測其從左至接地點之間的電路阻抗值為10 Ω，查閱PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機的出廠參數(shù)表，顯示該數(shù)字理論值應(yīng)為20 Ω，由此導(dǎo)致功率調(diào)節(jié)功能失效。

圖4 取樣組件的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)

通過不斷調(diào)整前端線圈L2的抽頭，可以改變電路阻抗值直至20 Ω[7]。在實測值滿足要求后，合路L3，整機加電，可以看到射頻鏈路一側(cè)輸出功率為500 W，可以通過控制按鈕實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)。

2.2 調(diào)制器異常

故障現(xiàn)象：調(diào)制器工作異常，輸出信號無法滿足實際要求，觸發(fā)駐波報警[8]。

首先通過示波器檢測調(diào)制器XS7_3針腳的信號輸出電壓（15 V）。如果信號存在 ，則同步檢測XS7_11針腳的信號輸出電壓值是否大于0.7 V，一旦實測大于0.7 V則調(diào)制器處于鎖閉狀態(tài)，即調(diào)制器內(nèi)部出現(xiàn)電路故障[9]，如圖5所示。此時，迅速取出調(diào)制器，檢測各FET和NPN型三極管是否異常,探測內(nèi)部線圈有無虛焊、10 Ω電阻是否燒壞等。根據(jù)實際故障情況，及時更換故障部件，整機上電測試無誤后，恢復(fù)系統(tǒng)正常工作狀態(tài)。

圖5 調(diào)制器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)

3 結(jié) 語

了解PDM 1 kW中波廣播發(fā)射機的工作原理，熟悉其射頻鏈路系統(tǒng)組成和工作方式，能夠在發(fā)射機故障時，結(jié)合故障情況進行逐一排查和檢測修復(fù)。本文針對常見故障現(xiàn)象、排查方式以及處置策略等方面進行了詳細解析，能夠便于技術(shù)人員針對性地解決故障問題，有效應(yīng)對突發(fā)情況，并降低故障發(fā)生頻率，提高系統(tǒng)工作效率，從而較好地實現(xiàn)廣播電視節(jié)目安全播出。