□ 陳天江 戚桂東 何峰華 范峻峰 黃 瑩

一、引言

哈爾濱正泰廣播設(shè)備有限公司生產(chǎn)的ZT-G1kW-Ⅲ型中波發(fā)射機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡潔、運(yùn)行穩(wěn)定、保護(hù)功能完善、安裝調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)中小功率中波發(fā)射臺廣泛使用。本文簡單介紹這一中波發(fā)射機(jī)的工作原理，并對一例啟動故障進(jìn)行分析，重點(diǎn)論述故障檢修的方法和技巧，希望能為中波發(fā)射臺的同行提供借鑒。

二、正泰1kW中波發(fā)射機(jī)工作原理

正泰1kW中波廣播發(fā)射機(jī)的原理框圖如圖1所示。除去控制電路和電池電路，整部發(fā)射機(jī)可分為射頻通道和音頻通道兩個部分。射頻通道由激勵器、激勵前級、激勵驅(qū)動、功放盒和輸出網(wǎng)絡(luò)等部件構(gòu)成；音頻通道由音頻處理器、調(diào)制器、繼電器控制板等部件構(gòu)成。激勵器的作用是產(chǎn)生本機(jī)工作頻率穩(wěn)定的激勵信號，經(jīng)過激勵前級和激勵驅(qū)動進(jìn)行放大，最后輸入功放盒。調(diào)制器包括音頻處理器和音頻調(diào)制器兩部分電路，作用是對外部輸入的音頻信號進(jìn)行處理，加上直流電平，再進(jìn)行脈寬調(diào)制，輸出隨著音頻信號變化的脈寬調(diào)制信號輸入功放盒。功放盒將用音頻調(diào)制信號對射頻信號進(jìn)行幅度調(diào)制。調(diào)制后的功率信號經(jīng)過輸出網(wǎng)絡(luò)輸出到發(fā)射天線。

圖1 正泰1kW中波發(fā)射機(jī)原理框圖

三、故障現(xiàn)象

玉林二四一臺有一臺哈爾濱正泰1kW中波廣播發(fā)射機(jī)，隨著發(fā)射機(jī)使用年限的增長，在一次遭受雷擊過后，開始出現(xiàn)開機(jī)啟動緩慢的現(xiàn)象。開機(jī)時，按下發(fā)射機(jī)面板的開機(jī)按鈕后，高壓交流接觸器正常吸合。發(fā)射機(jī)開啟高壓正常，繼電器板吸合正常，經(jīng)測試發(fā)射機(jī)各供電電壓均正常，功放盒72V電壓表顯示正常，功放電流為0，功放盒面板指示燈正常。在等待約2分鐘后，發(fā)射機(jī)功率才緩慢上升至額定功率1kW。

正常的發(fā)射機(jī)，開機(jī)15秒內(nèi)功率就能達(dá)到額定功率。這臺發(fā)射機(jī)無法在正常時間內(nèi)開啟發(fā)射功率，存在開機(jī)啟動緩慢故障。發(fā)射機(jī)在完成開機(jī)，達(dá)到額定功率正常后，能維持穩(wěn)定運(yùn)行，直至關(guān)機(jī)。在下次再開機(jī)時，又重復(fù)出現(xiàn)以上故障。

四、故障分析與檢查

根據(jù)以上故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，發(fā)射機(jī)功率正常后，能夠維持穩(wěn)定運(yùn)行，初步判斷發(fā)射機(jī)各個部件的功能基本正常，某個部件存在啟動緩慢的故障，從而影響整臺發(fā)射機(jī)功率的輸出。

從發(fā)射機(jī)原理框圖可知，整部發(fā)射機(jī)可簡單分為射頻通道和音頻通道，發(fā)射機(jī)射頻頻率、射頻功率是由射頻通道產(chǎn)生并放大的。所以首先懷疑射頻通道的某個部件存在啟動緩慢故障。

為了快速找出故障所在，采用分段診斷法，從前級到后級逐段檢查。檢查方法如下：檢查儀器為帶寬20M的示波器，選擇合適的衰減探頭，分別連接到激勵器輸出端、激勵前級輸出端、激勵驅(qū)動輸出端等射頻通道的關(guān)鍵位置，測量發(fā)射機(jī)按下開機(jī)按鈕到未達(dá)額定功率的這段時間內(nèi)，射頻通道各關(guān)鍵位置的輸出波形。通過測量波形的頻率和幅度是否正常，判斷故障出現(xiàn)在哪個部件。假設(shè)激勵器有故障，開機(jī)后這段時間，激勵器就沒有激勵信號輸出，很容易判斷激勵器是否正常。依此類推，依次測量激勵前級輸出、激勵驅(qū)動輸出。經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)射頻通道各部件開機(jī)后均有正常信號波形輸出，說明各部件功能均正常，故障不在射頻通道這部分。

經(jīng)過檢查，射頻通道沒有發(fā)現(xiàn)故障，接下來開始重點(diǎn)檢查音頻通道。音頻通道包括音頻處理器、調(diào)制器、繼電器控制板。音頻處理器作用是對輸出的音頻進(jìn)行濾波限幅處理，并疊加直流電平。音頻調(diào)制器作用是產(chǎn)生一個80kHz的三角波與疊加直流電平后的音頻信號進(jìn)行比較，輸出隨音頻電壓變化、脈寬變化的脈寬調(diào)制信號。繼電器控制板的作用是當(dāng)發(fā)射機(jī)檢測到有過流保護(hù)或反射功率過高故障時，用于切斷調(diào)制信號，保護(hù)發(fā)射機(jī)不受損壞。

與檢查射頻通道類似，檢查音頻通道也是采用從前至后檢查分段診斷法，檢查方法如下：1.使用音頻信號發(fā)生器，產(chǎn)生1000Hz正弦波信號，代替音頻信號輸入音頻處理器音頻輸入端；2.使用示波器測量發(fā)射機(jī)按下開機(jī)按鈕到未達(dá)額定功率的這段時間內(nèi)，音頻處理器輸出位置、調(diào)制器輸出位置及繼電器控制板輸出位置等音頻通道關(guān)鍵位置的輸出波形。再通過示波器觀察各位置波形的形狀、幅度、頻率等信息，判斷故障位置。

此型號發(fā)射機(jī)，音頻處理器和調(diào)制器集成在一個調(diào)制器小盒內(nèi)，測量音頻處理器輸出位置，需要打開調(diào)制器小盒進(jìn)行測量。經(jīng)過測量，音頻處理器輸出信號正常，是1000Hz正弦波信號疊加直流電平的波形。說明故障不在音頻處理器，繼續(xù)往后檢查，測量調(diào)制器輸出位置時發(fā)現(xiàn)在發(fā)射機(jī)按下開機(jī)按鈕到未達(dá)額定功率的這段時間內(nèi)調(diào)制器沒有信號輸出。在等待約2分鐘后，示波器才出現(xiàn)正常的脈寬調(diào)制信號波形，和整部發(fā)射機(jī)開機(jī)時間一致。由此可以判斷，引起發(fā)射機(jī)啟動慢故障的原因是調(diào)制器出現(xiàn)故障。

五、故障維修處理

調(diào)制器的關(guān)鍵部分電路圖如圖2所示，晶體振蕩器產(chǎn)的頻率為80kHz，幅度為15V的方波，輸入運(yùn)放TL082構(gòu)成的積分電路。積分電路可以將方波進(jìn)行積分運(yùn)算，轉(zhuǎn)換成三角波。所以TP2測量點(diǎn)輸出的是80kHz的三角波，輸入運(yùn)放LM319的負(fù)輸入端。

圖2 調(diào)制器部分原理圖

音頻信號經(jīng)過音頻處理器疊加直流電平后，輸入運(yùn)放LM319正輸入端。LM319在這里作用是比較器，通過比較正負(fù)輸入端的電壓，決定輸出電平的高低。經(jīng)過比較器后，輸出隨著音頻信號變化而占空比不同的方波，也稱PWM信號，即脈寬調(diào)制信號。在調(diào)制過程中，音頻信號疊加的直流電平的大小決定了整臺發(fā)射機(jī)的載波功率。

根據(jù)以上分析，下面使用示波器對調(diào)制器關(guān)鍵位置進(jìn)行測量。TP1是調(diào)制輸出位置，已經(jīng)確定沒有脈寬調(diào)制信號輸出。繼續(xù)測量TP2和TP3，TP3是積分輸入端，正常應(yīng)該是80kHz的方波。TP2是積分電路輸出端，也是比較器LM319負(fù)輸入端，正常應(yīng)該是80kHz的三角波。在實際測量中，發(fā)現(xiàn)在開機(jī)后TP3波形正常，TP2并無三角波輸出，直到約2分鐘后，示波器才出現(xiàn)幅度緩慢增大的三角波。由此可見，故障就在調(diào)制器的積分電路中。

如圖2所示，積分電路由U2A、R16和C5構(gòu)成。輸入信號通過R16對C5進(jìn)行充電和放電，完成積分運(yùn)算。使用萬用表檢查U2A的外圍元件，發(fā)現(xiàn)是R13 10MΩ電阻已經(jīng)開路。從而造成開機(jī)后C4電容得不到+15V電壓充電，只能由R14緩慢充電，相當(dāng)程度上減緩了積分電容C5的充電過程。因此，開機(jī)后遲遲沒有三角波輸出，調(diào)制器沒有調(diào)制信號輸出，進(jìn)而導(dǎo)致整部發(fā)射機(jī)開機(jī)緩慢。使用阻值正常的10MΩ電阻替換R13后，整部發(fā)射機(jī)恢復(fù)正常。

六、結(jié)語

我們在平時臺站維護(hù)工作中，需要認(rèn)真閱讀發(fā)射機(jī)的使用說明書，理解整部發(fā)射機(jī)的工作流程，同時還需要善于使用各種儀器來快速對發(fā)射機(jī)故障進(jìn)行判斷，這樣我們檢修維護(hù)工作才能事半功倍。