衡陽中波轉播臺發(fā)射機功放模塊故障分析與處理

彭波華

（湖南省新聞出版廣電局衡陽中波轉播臺，湖南 衡陽 421099）

0 引言

衡陽中波轉播臺目前使用的數(shù)字幅度調(diào)制（Digital Amplitude Modulation，DAM）10 kW發(fā)射機在運行中曾出現(xiàn)各類故障。其中發(fā)生故障最多的部分是功放模塊。DAM10 kW中波發(fā)射機功放部分采用48塊功放模塊，功放的主要元器件是場效應管IRF350[1]。造成功放模塊出現(xiàn)故障的原因有很多，技術人員應根據(jù)不同故障現(xiàn)象進行分析與維修?，F(xiàn)就衡陽中波轉播臺發(fā)生的一起功放模板損壞故障進行分析討論。

1 功放模塊故障現(xiàn)象

發(fā)射機右起第6塊功放模塊故障燈亮紅燈。技術人員拔出該功放模塊，看到該模塊上兩個保險已被燒斷。測試兩側IRF350管，發(fā)現(xiàn)均已被擊穿。換上正常IRF350管和保險后，將模塊插到其他位置，同時把其他正常的功放模板插入右邊第6模塊位置，該位置模塊再次亮紅燈，IRF350管再次被擊穿，保險被燒斷。維修后被插入其他位置的功放模塊正常。

2 故障分析

根據(jù)故障現(xiàn)象，可判斷該故障為同一位置功放模塊連續(xù)損壞故障。在同一位置，功放模塊連續(xù)損壞的可能原因如下[2]。

2.1 射頻驅動信號異常

射頻驅動信號主要檢查信號的幅度和相位。48塊功放模塊驅動信號的幅度和相位是相同的，驅動電平在23 Vp-p左右。各模塊驅動信號的相位應保持一致，相位差控制在±4°。應重點檢查從射頻分配板到二進制功率合成母板和主功率合成母板的射頻驅動線是否正常及連接插頭是否連接可靠[3]。

2.2 功放模塊場效應管漏極相位不一致

輸入到功放模塊的96路射頻驅動信號相位差應在±4°，每個功放模塊場效應管的漏極輸出信號的相位差也應在±4°。若功放模塊的輸入驅動信號是正常的，但漏極輸出信號相位異常，原因一般為功放模塊與合成母板的插接不良、射頻功放模塊的效率線圈電感量異常以及射頻合成變壓器異常等。

2.3 射頻合成變壓器故障

每一個功放模塊的射頻輸出信號由合成變壓器耦合到功率合成器次級。如果合成變壓器出現(xiàn)故障，功放模塊將無法正常工作。對此，應檢查輸出變壓器的初級磁環(huán)是否破裂、是否有打火痕跡，變壓器次級銅棒及銅棒接口處是否異常，以及線圈絕緣是否失效等。

2.4 開關控制信號異常

功放模塊開關控制信號是從調(diào)制編碼板（A36）送來的。送至每一個功放模塊的控制電平應是一致的。如果其中一路開關控制電平異常，會導致該路功放模塊損壞。對此，應重點檢查調(diào)制編碼板（A36）上的驅動電路，檢查編碼電路輸出的開關控制信號是否正常，以及從調(diào)制編碼到合成母板的連接是否異常。

2.5 模塊插座接觸不良

若功放模塊插接處有明顯的打火痕跡，可能是插座接觸不良導致的。發(fā)射機工作時會有輕微的振動，經(jīng)過長時間運行，會出現(xiàn)功放模塊逐漸從插槽中松脫的現(xiàn)象，經(jīng)常插拔功放模塊也容易導致插座口變松或者變形，進而造成接觸不良。日常維護時，應減少插拔功放模塊的次數(shù)，定期檢查功放模塊在插槽中的插接情況，并用橡膠錘向插入方向敲擊幾次，確保功放模塊在插槽內(nèi)插接到位[4]。

3 故障排除

故障發(fā)生后，首先聞發(fā)射機內(nèi)是否有異味，再觀察外圍元器件是否有燒焦現(xiàn)象，線路是否有斷開現(xiàn)象等。因已試過換上功能正常的功放模塊到此處也出現(xiàn)同樣故障，而把功放插到其他位置卻是正常，故可排除功放模塊本身的故障原因。分析可能是與該功放模板相關的外圍元器件、連接線等出現(xiàn)了故障。故障排查具體步驟如下。

第一步，先找到電源箱的熔斷器組件板，斷開功放模塊保險（除F8以外的保險）。

第二步，檢查模塊插座、合成變壓器等。發(fā)現(xiàn)均正常。

第三步，用示波器測量第6塊功放模塊的輸入驅動信號。把示波器探頭掛在功放模板VD4正端測量，探頭夾地線接在屏蔽門上。合上發(fā)射機低壓開關，按低功率開關加高壓，升功率讓該模塊開通。此時示波器上顯示驅動信號為23 Vp-p。正常時該點波形幅度范圍為22～25 Vp-p?，F(xiàn)該模塊輸入驅動信號幅度正常。再用示波器查看該點的驅動信號相位，也在正常值范圍內(nèi)。

第四步，檢查從分配驅動板出來的驅動信號連接線，該功放模塊的驅動信號連接線對應第2組連線。先把發(fā)射機頂部驅動分配板上對應的數(shù)據(jù)線頭拔出，再把合成母板上對應的數(shù)據(jù)線頭取下。一塊功放板有兩根線，先測量該組線是否短路。把這塊功放模板對應的兩根驅動信號線一端斷開，用萬用表電阻擋測另一端。此時，若電阻值為無窮大，則表明這兩根線沒有短路。再測該組線是否開路。把這兩根線一端用線短接，用萬用表電阻擋測另一端，此時若電阻值為0，則表明這兩根線沒有開路。經(jīng)檢測，該功放驅動輸入信號連接電纜正常。

第五步，檢查與功放模塊相關的其他元器件。發(fā)現(xiàn)該模板對應的效率線圈有部分顏色明顯異常，有的線圈已碰在一起，導致線圈匝數(shù)發(fā)生了改變，如圖1所示。

圖1 故障效率線圈

取下該故障效率線圈，按照該發(fā)射機工作頻率對應的電感數(shù)量，焊上新效率線圈，重新開機試驗，故障排除。

4 效率線圈工作原理

10 kW DAM中波發(fā)射機共有52個線圈，其中48個二進制和主功放模板效率線圈排成兩行，密集地安裝在合成母板上。發(fā)生故障的效率線圈安裝在中間，需要仔細查看才能發(fā)現(xiàn)故障點。根據(jù)上述故障分析，此次同一位置功放模塊連續(xù)損壞是由于漏極相位不一致引起的，效率線圈數(shù)量變化會導致功放模板損壞。下面簡單介紹效率線圈的工作原理。

效率線圈是帶抽頭的線圈，與各個功率合成變壓器初級線圈并聯(lián)，再耦合到次級銅棒。圖2為效率線圈的電路原理圖。

圖2 效率線圈電路原理圖

每個功放模塊有4個場效應管，輸出電容Coss由漏源電容Cds和柵漏電容Cgd并聯(lián)而成。場效應管輸出電容與功率合成變壓器初級線圈和效率線圈構成諧振回路，諧振于工作頻率。效率線圈的主要作用是減少各功放之間的輸出相位差，使各功放輸出在功率合成變壓器次級銅棒上盡可能做到同相疊加，以提高整機效率[5]。

表1為某中波發(fā)射機廠家提供的不同工作頻率下不同的效率線圈電感量。從表1可以看出，工作頻率越高，效率線圈電感量越小。

表1 10 kW DAM中波發(fā)射機效率線圈頻段變換表

本文故障是由于效率線圈有一部分碰到一起導致線圈電感量發(fā)生改變，造成回路失諧。另外，效率線圈還與后面電路構成功率輸出電路負載，是一個移相網(wǎng)絡?，F(xiàn)線圈電感量發(fā)生變化，使得從合成變壓器等效過來的復阻抗發(fā)生改變，則功放的輸出相位也發(fā)生變化。即移相網(wǎng)絡變化，漏極的負載變化，漏極的輸出相位隨之改變，但發(fā)射機的負載沒有變，阻抗不匹配，導致燒毀功放。

5 結語

本文分析了因效率線圈變化導致的功放模塊故障。該故障在日常工作中發(fā)生概率較小，但希望引起技術人員的重視。每次故障排除后，技術人員都應該分析故障發(fā)生的原因和相關電路工作原理，梳理日后工作中應該注意的事項，總結經(jīng)驗，促進技術進步。

DAM全固態(tài)數(shù)字中波發(fā)射機采用了半導體器件，較傳統(tǒng)電子管發(fā)射機，采用了集成化電路，信噪比高，故障率低，效率也明顯提高。但不論多么先進的設備，因受使用年限、外部條件或者管理維護等影響，在運行過程中難免發(fā)生各種故障。對此，技術人員需要不斷地提高技術水平和操作能力，以及時發(fā)現(xiàn)并排除故障，保障安全播出。