王冉

摘 要 文章結(jié)合實際工作對河南省廣播電視發(fā)射臺新上全固態(tài)10kW調(diào)頻發(fā)射機發(fā)生的故障實例進行分析，并給出處理措施。結(jié)合分析闡述了該類型發(fā)射機的組成及其信號放大流程。

關(guān)鍵詞 300W功放模塊；分配器；匹配回路電路

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）232-0109-02

隨著河南省的重點建設(shè)項目，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發(fā)射，無線信號的理論覆蓋半徑達到120公里，可有效覆蓋中原城市群，惠及鄭州及其周邊地市的3 600萬群眾。為了進一步擴大廣播節(jié)目的覆蓋范圍，提高收聽質(zhì)量和收聽率，河南省廣播電視發(fā)射臺于2011年8月在中原福塔開始了河南人民廣播電臺的88.1MHz音樂廣播﹑90.0MHz影視廣播﹑95.4MHz新聞廣播﹑97.6MHz戲曲廣播、99.9MHz私家車廣播5套調(diào)頻廣播節(jié)目的無線發(fā)射。擔負這5套節(jié)目播出的是6臺全固態(tài)10KW調(diào)頻發(fā)射機，其中5臺為主用發(fā)射機分別擔負著5套節(jié)目的正常播出，1臺配備可調(diào)變頻激勵器作為備用發(fā)射機。從發(fā)射機在我臺工作情況來看，可靠性強、易操作、維護方便。但從局部來看，功放盤故障還是時常發(fā)生的。下面就以河南省廣播電視發(fā)射臺的北廣TF520-10kW調(diào)頻發(fā)射機為例，介紹該類全固態(tài)10kW發(fā)射機日常工作中的常見故障現(xiàn)象及其檢測方法，以供大家在維修時參考。

1 調(diào)頻發(fā)射機系統(tǒng)構(gòu)成

河南省廣播電視發(fā)射臺此次引進的北廣TF520-10KW調(diào)頻發(fā)射機激勵器集成化程度高，技術(shù)指標高。發(fā)射機是由一臺30W激勵器、一個300W中間放大器、一個總控制箱、兩個五分配器，一個不平衡吸收負載和末級3dB耦合器組成。兩個五分配器各推動5個1kW功放盤共10個組成左右機柜，每個1kW功率放大器主要由四塊300W功率模塊組成，每個模塊可獨立輸出300W功率。模塊中所用的末級功率放大管V-MOSFET雙推挽增強型的場效應(yīng)晶體管為美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的場效應(yīng)對管MRF151G。漏極工作電壓48V～50V，87V～108MHz全頻段內(nèi)增益均大于17dB。改變頻率時放大器無須做任何調(diào)整。

2 具體的幾例故障現(xiàn)象分析

故障現(xiàn)象：作為備機播出的全固態(tài)發(fā)射機在例行維護時，5號功放盤出現(xiàn)在外部供電源正常的情況下開機加功率一段時間后，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個功放盤功率的1/2。由于該功放盤的故障造成左右機柜相位不平衡導(dǎo)致發(fā)射機整機輸出功率不平衡，大幅拉低了整機功率的輸出值。從以下幾點分析故障原因：

2.1 供電模塊故障檢修處理

此前曾有功放盤出現(xiàn)過類似故障。功放盤內(nèi)部分別為四個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個導(dǎo)孔（DC1～DC4）虛焊，造成四個300W功放模塊中個別放大管未能正常加電工作從而導(dǎo)致1KW功放盤內(nèi)部輸出功率不平衡拉低了整個功放盤功率，所以首先懷疑5號功放盤是同樣的故障。

但是，經(jīng)過對功放盤內(nèi)四個模塊的功率，漏極電壓，漏極電流進行無功率加電靜態(tài)測量，四個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。動態(tài)加功率測試下只有故障功放盤的電流為其他正常工作功放盤模塊的1/2左右。由此，就大致排除了電源供電問題，同時也排除了四個300W放大管出現(xiàn)故障的問題。因為，若功放盤內(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有較大差別。甚至?xí)霈F(xiàn)無功率輸出。所以基本排除因電源供電問題和300W放大管問題導(dǎo)致功率下降的問題。

2.2 功放模塊內(nèi)信號放大流程中出現(xiàn)故障

首先，簡述一下這款發(fā)射機信號放大原理。由激勵器送來的射頻信號送到300W放大器進行放大。300W放大器和1kW放大器功放盤里的300W放大模塊是一樣的，可互調(diào)互換。300W功率通過低通濾波器后，送到3dB耦合器進行1分為2，相位差為90°，每路輸出150W，分別送到10kW的兩個五分配器去激勵10個1kW功放盤，每個功放盤中有4個放大模塊，每個模塊中有一個MOTOROLA生產(chǎn)的場效應(yīng)管MRF151G，可獨立輸出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5kW功率輸出。兩個5kW功率再通過機箱頂部的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：若激勵器或300W放大器出現(xiàn)故障，整機十個功放盤功率輸出都會受到影響，顯然與原先的故障現(xiàn)象不同，所以排除激勵器和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，作用僅是補償五路放大電路離散性造成的不平衡，而且此項工作在出廠時已進行了嚴格的仔細的調(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，我們將故障功放盤與其他正常功放盤進行對調(diào)。開機測試，故障盤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。這里特別需要說明的是，在以往的工作經(jīng)驗中，有時為了方便排除類似故障，僅利用射頻電纜的調(diào)換來查找故障。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，很容易對故障造成誤判，難免延誤維修時間，增大停播隱患。

2.3 功放盤內(nèi)部故障引起的功率下降

排除了供電電源和信號放大流程中的可能造成的故障，那么就只有從功放盤內(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：放大器信號經(jīng)5分配器來的功率首先進入二分配器HC-1，一分為二后再進入兩個二分配器HC-3、HC-4，每個二分配器其中有一路移相90°。這樣激勵器來的射頻功率被一分為四，分別進入四塊300W功放模塊輸入端，激勵功率一般為15W～20W。分到每個模塊的激勵功率首先進入模塊的輸入匹配回路，L1、C16在每個模塊獨立調(diào)整時已調(diào)到最佳匹配狀態(tài)，T1為1：9阻抗轉(zhuǎn)換器，1/4的激勵功率通過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，排除了盤內(nèi)4個MRF151G放大管故障，經(jīng)對放大管射頻輸入、柵極電流測量，電壓為的1.1V-1.3V僅為正常工作電壓的1/2，說明功放盤信號輸入端電壓過小。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對應(yīng)的4個功放模塊中的2個射頻功率降低。都會導(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進行更換測試。測量R9顯示與標稱較小，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)生波動且故障不易測量。更換不平衡吸收電阻R9后，開機加電加功率測試，故障排除。

4 結(jié)論

北廣TF520-10kW調(diào)頻發(fā)射機，在我臺已運行近五年時間，實際使用效果良好。值班人員可根據(jù)播出的具體情況在控制臺遠程設(shè)置和查看發(fā)射機工作運行狀態(tài)，沒有出現(xiàn)過因發(fā)射機故障造成停播的情況。在“上合組織峰會”“省兩會”等重要安全播出和設(shè)備檢修測試期間該系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。通過對于此類全固態(tài)10kW調(diào)頻發(fā)射機有了逐步的了解，已經(jīng)能夠及時解決常見故障。通過上述故障分析，加深了對調(diào)頻發(fā)射機信號放大流程的認識，便于今后發(fā)射機的維護，既保證了安全播出工作又節(jié)約了大量的維修資金，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和社會效益雙提升。

參考文獻

[1]王宇宏.調(diào)頻廣播發(fā)射機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，2016（2）：135-136.

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

[3]李勇植.解決TF520-10kW調(diào)頻發(fā)射機開機難的問題[J].內(nèi)蒙古廣播與電視技術(shù)，2010（2）：60-62.