張健平

（作者單位：福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心903臺(tái)）

關(guān)于全固態(tài)PDM中波發(fā)射機(jī)調(diào)制推動(dòng)器/調(diào)制器典型故障的分析處理

張健平

（作者單位：福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心903臺(tái)）

摘 要：本文在介紹TS-03型中波發(fā)射機(jī)調(diào)制推動(dòng)器/調(diào)制器的工作原理基礎(chǔ)上，著力提供兩例典型故障的分析處理方法。關(guān)鍵詞：固態(tài)機(jī)；控制/監(jiān)測(cè)器；采集器；調(diào)制推動(dòng)器；調(diào)制器

1 調(diào)制推動(dòng)器

在PDM全固態(tài)發(fā)射機(jī)中，調(diào)制推動(dòng)器是一個(gè)重要組成部分，它的基本功能是將音頻信號(hào)變換為占空比（占空系數(shù)）隨音頻信號(hào)瞬時(shí)電壓幅度變化的脈沖信號(hào)，用以推動(dòng)調(diào)制器。除此之外，它還具備輸出功率等級(jí)設(shè)置，即控制脈沖信號(hào)的占空比（K=t /T ，t為脈沖寬度，T為脈沖周期），也就改變輸出的載波功率。TS-03固態(tài)機(jī)的主電源為非穩(wěn)壓電源，它隨外電的變化而變化，因而造成末級(jí)功放輸出的不穩(wěn)定，調(diào)制推動(dòng)器對(duì)它有自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，以達(dá)到穩(wěn)定輸出功率的目的。在該機(jī)中，控制/監(jiān)測(cè)器能對(duì)發(fā)射機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)運(yùn)行參數(shù)越限時(shí)，將快速封鎖發(fā)射機(jī)的功率輸出，從而保證發(fā)射機(jī)正常運(yùn)行。調(diào)制推動(dòng)器組成主要有五個(gè)部分，功能各司一職。

1.1 音頻信號(hào)平衡/不平衡變化

輸入的600 Ω的平衡音頻信號(hào)由VD1～VD4電路的±15 V電源構(gòu)成正負(fù)峰切削網(wǎng)絡(luò)，峰值在設(shè)定值內(nèi)（15.7 V）后，經(jīng)三個(gè)運(yùn)放電路（T1084 N1B～N1D）組成的雙端變單端電路，音頻信號(hào)由平衡雙端輸入變換成不平衡單端輸出。

1.2 可控增益音頻放大電路

該電路由手動(dòng)增益控制電路和自動(dòng)增益控制電路組成。在控制電路中，包含有音頻信號(hào)和控制電壓，利用模擬乘法器的“變跨導(dǎo)”原理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)音頻信號(hào)的線性壓縮。即三極管的控制電路可以用跨導(dǎo)來(lái)表示：

（gm為 跨導(dǎo)，Au為電路放大倍數(shù)）；在調(diào)制推動(dòng)器電路中，輸出電壓的表達(dá)式為：

公式中ux!ux2uy!.uy@乘法器輸入端，u0乘法器輸出端，K為比例常數(shù)；此公式表明輸出電壓與輸入電壓的乘積成正比。改變模擬乘法器輸入端ux.uy， 也就改變輸出u0的音頻電平，即可達(dá)到控制音頻信號(hào)增益的目的。

1.3 調(diào)寬脈沖電路

調(diào)寬脈沖電路是由疊加（音頻+直流）電路、三角波電路、脈寬調(diào)制電路等組成，該電路的主要功能是實(shí)現(xiàn)脈沖寬度調(diào)制，使輸出的72 kHz開關(guān)脈沖（“口”字形方波）的寬度隨音頻信號(hào)幅度的變化而變化；疊加電路包含音頻信號(hào)和直流電平，在沒有音頻信號(hào)加入時(shí)，直流電平是控制載波狀態(tài)下的載波功率，調(diào)整電位器阻值即調(diào)節(jié)載波功率的大小，使發(fā)射機(jī)輸出在調(diào)置的載波功率內(nèi)。脈寬調(diào)制電路由反相調(diào)制器（N11A LM319）等阻容元件組成。在音頻信號(hào)加入時(shí)，疊加電路輸出的復(fù)合（音頻+直流）音頻信號(hào)接到反相調(diào)制器的反相端（5腳）用于調(diào)制輸出脈沖的寬度。同時(shí)72 kHz的脈沖（“口”字形波）信號(hào)，通過(guò)積分電路將方波脈沖轉(zhuǎn)換為同頻率的三角波（鋸齒波）信號(hào)，該信號(hào)接入反相調(diào)制器的同相端（4腳），用作被調(diào)脈沖的激勵(lì)信號(hào)。其占空比為直流電壓，u?為音頻電壓，Um為三角波峰值，反相調(diào)制器輸出端（12腳）得到調(diào)寬脈沖信號(hào)。這一調(diào)寬脈沖信號(hào)送給下一個(gè)模塊調(diào)制器工作。

1.4 功率控制電路

TS-03型號(hào)發(fā)射機(jī)輸出功率的控制是由調(diào)制推動(dòng)器來(lái)完成的。它對(duì)主電源（-140 V）變化引起的輸出功率變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，在發(fā)射機(jī)發(fā)生故障時(shí)封鎖調(diào)制推動(dòng)器的輸出。功率控制電路由指令電路（控制電平電路）和執(zhí)行電路（可變電阻）。壓控模擬電位器（可變電阻）由運(yùn)放電路N10，晶體三極管（V4 V5）等元件組成；N10A為電壓跟隨器，用于給可變電阻提供一個(gè)控制電平。其同相端有兩路直流控制電平輸入，一路來(lái)自功率控制電平；另一路由可變電阻提供的一個(gè)直流電平，當(dāng)調(diào)制推動(dòng)器被封鎖或禁止時(shí)控制發(fā)射機(jī)的輸出。N10B也是一個(gè)電壓跟隨器，其作用就是為壓控模擬電位器提供一個(gè)穩(wěn)定的電平。V4 V5和相關(guān)元件構(gòu)成壓控模擬電位器（可變電阻），該壓控模擬電位器受跟隨器N10A的輸出控制。即：

同時(shí)，

這樣就保證了恰當(dāng)?shù)恼{(diào)幅度，控制了發(fā)射機(jī)的載波功率。

1.5 封鎖、禁止電路

封鎖信號(hào)來(lái)自控制/監(jiān)測(cè)器的封鎖電路，禁止信號(hào)來(lái)自控制/監(jiān)測(cè)器的調(diào)制推動(dòng)器監(jiān)測(cè)及主，備切換控制電路。這兩個(gè)信號(hào)均為高電平有效，即發(fā)生調(diào)制推動(dòng)封鎖（或禁止）時(shí)，信號(hào)為高電平“1”，反之為低電平“0”。

2 調(diào)制器

調(diào)制器接收來(lái)自調(diào)制推動(dòng)輸出的推動(dòng)脈沖，調(diào)制管工作于開關(guān)狀態(tài)，輸出是疊加直流電壓的矩形波，頻率為72 kHz，通過(guò)低通濾波器，濾除72 kHz副載波及其諧波，為了防止對(duì)其他電臺(tái)的拍頻干擾，對(duì)72 kHz副載波具有80 dB以上的衰減。供給高頻功率放大器工作。

3 故障案例

3.1 故障現(xiàn)象為TS-03 3 kW 603 kHz機(jī)四個(gè)調(diào)制/功放器主電源指示燈亮，調(diào)制輸出指示燈不亮，調(diào)制推動(dòng)器脈寬超限指示燈不亮，機(jī)器無(wú)法播出。

針對(duì)上述故障現(xiàn)象，首先用示波器進(jìn)行相關(guān)信號(hào)檢測(cè)，測(cè)調(diào)制功放器的調(diào)制輸出沒有調(diào)寬脈沖信號(hào)，測(cè)調(diào)制推動(dòng)器也沒有調(diào)寬脈沖信號(hào)；而檢查調(diào)制推動(dòng)器的音頻，三角波信號(hào)時(shí)均為正常，說(shuō)明音頻處理電路，調(diào)寬脈沖產(chǎn)生電路工作正常。結(jié)合儀器檢測(cè)的情況，分析故障主要原因有：調(diào)制推動(dòng)器故障、調(diào)制/功放器故障、保護(hù)電路異常、監(jiān)控系統(tǒng)（圖1示意圖）故障。技術(shù)人員檢查調(diào)制推動(dòng)器的模塊電路，該機(jī)調(diào)制推動(dòng)器（插入單元）可以置換工作，便用另一部暫不工作的同型號(hào)發(fā)射機(jī)對(duì)換調(diào)制推動(dòng)器進(jìn)行試機(jī)檢查正常，由此斷定該機(jī)調(diào)制推動(dòng)器完好無(wú)損；同理，采用調(diào)制/功放器置換試機(jī)檢查正常；有四個(gè)調(diào)制/功放器的主電源指示燈亮，說(shuō)明供電電源也是正常的。然后，通過(guò)萬(wàn)用表檢查調(diào)制推動(dòng)器的輸出及檢測(cè)控制電路后，發(fā)現(xiàn)調(diào)制推動(dòng)器的封鎖輸入端為高電平，該通路為：封鎖輸入端（4XS-18）“1”→D13C“0”→D13D“1”→K1線包電源被切斷→K1釋放→調(diào)寬脈沖輸出通路中斷，導(dǎo)致機(jī)器無(wú)法播出。為此，我們就把故障目標(biāo)鎖定監(jiān)控系統(tǒng)了，考慮到該機(jī)開關(guān)機(jī)操作程序與各路監(jiān)測(cè)電路是緊密相關(guān)的，可以從開關(guān)機(jī)入手順藤摸瓜尋找故障蹤跡。通過(guò)合“低壓”開關(guān)，面板上低壓電源（+24V、+18V、+12V、-18V）指示燈亮，“控制方式”選擇“手控”，合上“主電源”開關(guān)。這時(shí)，觀察機(jī)器運(yùn)作過(guò)程：K1吸合（風(fēng)扇得電工作）→JS7吸合（約5秒）→K2吸合→主電源輸出→推動(dòng)電壓/電流表指示正常，機(jī)器面板上指示燈發(fā)亮（綠色），發(fā)射機(jī)開始運(yùn)行了。因此，工作人員推測(cè)是監(jiān)控系統(tǒng)邏輯電路判斷失誤而引發(fā)程序在運(yùn)行中瞬間“卡”了，又通過(guò)人工重啟恢復(fù)正常了。于是就讓“B機(jī)”繼續(xù)運(yùn)行跟蹤觀察，B機(jī)運(yùn)行約五分鐘后進(jìn)行倒機(jī)工作，通過(guò)計(jì)算機(jī)人工操作將“B機(jī)”（上廣機(jī)）切換到“A機(jī)”（哈廣機(jī)）運(yùn)行，然后“A機(jī)”運(yùn)行3分鐘后再轉(zhuǎn)回到“B機(jī)”運(yùn)行進(jìn)行復(fù)查。然而，機(jī)器就在轉(zhuǎn)換間“B機(jī)”又開不上了。

在倒機(jī)切換A/B機(jī)運(yùn)行的操作規(guī)程中，“B機(jī)”偶然運(yùn)行這一幕插曲說(shuō)明故障出在監(jiān)控系統(tǒng)是毫無(wú)疑問(wèn)的。為此，工作人員采取排除故障法從監(jiān)控系統(tǒng)的后級(jí)往前級(jí)檢查，第一步檢查A/B機(jī)轉(zhuǎn)換器，它按控制指令旋轉(zhuǎn)到“B機(jī)”位置了，轉(zhuǎn)換器功能就是執(zhí)行采集控制器指令進(jìn)行A/ B機(jī)切換工作，這反映采集控制器工作正常；而采集控制器主要作用就是發(fā)送指令給轉(zhuǎn)換器而控制兩部機(jī)（A B）的倒換；它的前級(jí)單元是采集器，采集器功能是采集發(fā)射機(jī)模擬量與開關(guān)量，對(duì)發(fā)射機(jī)的各類指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，然后將采集到模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（A/D轉(zhuǎn)換），進(jìn)行處理后傳送到發(fā)射機(jī)控制監(jiān)測(cè)器，同時(shí)，一路信號(hào)到采集控制器通過(guò)RS422數(shù)字接口進(jìn)入CYK-ARM12管理器轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)接口與計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換工作。第三步，重新啟動(dòng)發(fā)射機(jī)試機(jī)（注意這時(shí)沒有采集器，需要人工操作機(jī)器），隨即檢查調(diào)制推動(dòng)器輸入端（18）翻轉(zhuǎn)為低電平“0”→D13D翻轉(zhuǎn)為低電平“0”→繼電器K1線包電源被接通，調(diào)制推動(dòng)器的脈寬超限指示燈亮，四個(gè)調(diào)制/功放器主電源亮，調(diào)制輸出指示燈亮，儀表指示正常，最終解除了調(diào)制推動(dòng)器的封鎖，故障排除，發(fā)射機(jī)順利工作。

圖1　監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

3.2 故障現(xiàn)象為TS-03 3 kW 882 kHz一個(gè)調(diào)制/功放器（功放盒）調(diào)制輸出指示燈偏亮，三個(gè)功放盒調(diào)制輸出指示燈偏暗。

調(diào)制級(jí)電路如圖2所示。針對(duì)上述故障現(xiàn)象，功放盒控制輸出的4個(gè)綠色指示燈明亮不一，可以用手挨近感覺功放盒的溫度，偏亮的熱些，那么熱的一個(gè)功放盒調(diào)制管就被擊穿了，指示燈特別亮。由于調(diào)制管V7（IRFP250）擊穿后，主電源（-140V）直接加到功放橋，產(chǎn)生該級(jí)輸出功率的升高，另三個(gè)輸出功率降低，四個(gè)指示燈光亮不正常。關(guān)機(jī)取出該功放盒，用數(shù)字萬(wàn)用表在路檢查調(diào)制管V7，黑表筆接D極，紅表筆分別接S極和G極，測(cè)得RDS為零，RDG為零。正常時(shí)用數(shù)字表二極管檔測(cè)，D-S顯示412～515之間，D-G顯示960～1.1k之間。

4 結(jié)語(yǔ)

全固態(tài)脈寬調(diào)制中波廣播發(fā)射機(jī)是當(dāng)前發(fā)射機(jī)中的新設(shè)備，在實(shí)際運(yùn)行中難免會(huì)遇到這樣那樣的問(wèn)題，如零器件接觸不良、功率場(chǎng)效管擊穿毀壞等。因此，我們需要認(rèn)真做好日常的機(jī)器保養(yǎng)與維護(hù)，注意機(jī)房防塵、控溫、調(diào)濕，營(yíng)造良好的環(huán)境，從而降低故障率，延長(zhǎng)發(fā)射機(jī)的使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]張丕灶.全固態(tài)脈寬調(diào)制中波發(fā)射機(jī)[M].廈門：廈門大學(xué)出版社,2005.

[2]張丕灶,等.全固態(tài)中波發(fā)送系統(tǒng)調(diào)整與維修[M].廈門：廈門大學(xué)出版社,2007.