高東升 王 赫
1.2.內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心610臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市010050
目前,國(guó)內(nèi)中波廣播發(fā)射臺(tái)絕大多數(shù)使用的是全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī),輸入發(fā)射機(jī)的音頻信號(hào)是模擬信號(hào),輸出的也是模擬信號(hào)。那為什么要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,模數(shù)轉(zhuǎn)換是把連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號(hào),即模擬信號(hào)的數(shù)字化。數(shù)字信號(hào)能更直觀(guān)更具體的表達(dá)出模擬信號(hào),量化編碼后的信號(hào)能夠控制射頻放大板的開(kāi)通和關(guān)閉,從而實(shí)現(xiàn)射頻放大,加之集成模塊的數(shù)字化,對(duì)數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)、處理和傳輸更加高效,因而,模數(shù)轉(zhuǎn)換板可以提高發(fā)射機(jī)的工作效率。
射頻放大器、射頻合成器、帶通濾波器共同構(gòu)成了數(shù)模轉(zhuǎn)換器,將數(shù)字化的信號(hào)還原為模擬信號(hào)進(jìn)行輸出。
要分析模數(shù)轉(zhuǎn)換板的工作原理,就要清楚其輸入信號(hào)的來(lái)源,要經(jīng)過(guò)怎樣的處理,實(shí)現(xiàn)什么樣的目標(biāo),輸出信號(hào)有什么作用等問(wèn)題。圖1為模數(shù)轉(zhuǎn)換原理框圖。
圖1 模數(shù)轉(zhuǎn)換原理框圖
本板除電源外,共有三路輸入信號(hào)。
2.1.1 模擬音頻信號(hào)
來(lái)自模擬輸入板的信號(hào)包含音頻、直流、抖動(dòng)三角波的模擬音頻信號(hào)。
2.1.2 高頻取樣信號(hào)
取樣輸入信號(hào)有兩路,一路是射頻分配器(A15)送到本板X(qián)3-1、X3-2的主取樣信號(hào),其電壓幅度約為30Vp-p;另一路是功率合成器輸出端的T101取樣送到本板X(qián)8-1、X8-2,其幅度約為4Vp-p,均可用示波器查看。
兩路取樣信號(hào)預(yù)處理后疊加,經(jīng)撥碼開(kāi)關(guān)S1控制的相移電路對(duì)發(fā)射機(jī)在800kHz以下的載頻頻率進(jìn)行相位補(bǔ)償,此時(shí),XT11選擇為1接2、3接4;當(dāng)工作頻率在800kHz以上時(shí),XT11選擇1接3、2接4,即用射頻分配器的取樣信號(hào),補(bǔ)償相位后的載頻經(jīng)分頻電路以后,產(chǎn)生編碼信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào),分頻預(yù)置插子TX10需根據(jù)實(shí)際頻率進(jìn)行預(yù)制,如表1所示(Fc為載波頻率,F(xiàn)s為采樣頻率)。編碼信號(hào)用于啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換,可以在TP3掛接示波器,正常時(shí)波形顯示為20~50ns的高電平脈沖,微調(diào)R78可調(diào)整高電平延時(shí)。時(shí)鐘信號(hào)用于轉(zhuǎn)換檢測(cè)電路。
表1 采樣頻率預(yù)置表
模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)實(shí)際是變換成二進(jìn)制代碼。需要經(jīng)過(guò)信號(hào)采樣、保持、量化和編碼四個(gè)步驟。
采樣是對(duì)連續(xù)信號(hào)在時(shí)間上進(jìn)行離散,即按照需要的時(shí)間間隔在原模擬信號(hào)上快速依次采集瞬時(shí)值。理論上,采樣頻率越高轉(zhuǎn)換后的離散信號(hào)就越接近原始的模擬信號(hào),實(shí)際是,采樣頻率過(guò)高使得電路復(fù)雜,計(jì)算和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量成倍增加;采樣頻率過(guò)低會(huì)導(dǎo)致信息丟失,使音頻產(chǎn)生失真,通常采樣頻率(fp)要滿(mǎn)足:fp≥2Fc(Fc為載波頻率)。
每次采樣后要在原位置保持一定的時(shí)間,這個(gè)時(shí)間剛好使采樣值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量。
對(duì)取樣得到的離散信號(hào)進(jìn)行量化是將特定幅度的信號(hào)轉(zhuǎn)化為量化單位的整數(shù)倍,量化單位是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的量化最小單位。量化單位越?。戳炕?jí)數(shù)越多),量化誤差就越小,量化得到的結(jié)果就越好。在實(shí)際的量化過(guò)程中,模擬信號(hào)的連續(xù)性使得有些值需要取舍,即產(chǎn)生了量化誤差。
把量化后的離散樣值變換成相應(yīng)的二進(jìn)制代碼組,即為編碼。碼組的位數(shù)(比特?cái)?shù))與量化級(jí)數(shù)M的關(guān)系是:M=2n,10kW發(fā)射機(jī)的量化比特?cái)?shù)是12,即量化級(jí)數(shù)為4096。
需要注意的是:量化分均勻量化和非均勻量化兩種,非均勻量化能克服均勻量化的缺點(diǎn),將信號(hào)的取值根據(jù)不同區(qū)間來(lái)確定量化間隔,改善了小信號(hào)的量化信噪比。
2.4.1 數(shù)字音頻信號(hào)
數(shù)字音頻信號(hào)由12位二進(jìn)制代碼組成,送至調(diào)制編碼板(A36),B1-B6用于控制大臺(tái)階功放模塊的開(kāi)關(guān),B7-B12直接控制六個(gè)二進(jìn)制小臺(tái)階功放的開(kāi)關(guān),以提高由調(diào)幅波還原的音頻信號(hào)的分辨率,共同實(shí)現(xiàn)載頻功率的放大。
2.4.2 大臺(tái)階同步信號(hào)
數(shù)字音頻信號(hào)的高8位編碼經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換、運(yùn)算處理后成為大臺(tái)階同步信號(hào),送至模擬輸入板(A35)的X6-1與X6-2,有調(diào)制音頻信號(hào)時(shí),每開(kāi)通一個(gè)功放,該信號(hào)幅值為0.4V的正脈沖,否則相反。該信號(hào)用于同步模擬輸入板的72kHz三角波,從而減小量化噪聲。
2.4.3 還原的音頻信號(hào)
經(jīng)音頻還原電路產(chǎn)生的模擬信號(hào),送至顯示板(A32)的X2-5和X2-6,幅值約為2.7V,與輸出監(jiān)測(cè)板(A27)送來(lái)的音頻信號(hào)進(jìn)行比較,用于判別發(fā)射機(jī)是否發(fā)生包絡(luò)故障。
2.4.4 數(shù)據(jù)選通和數(shù)據(jù)清除信號(hào)
數(shù)據(jù)選通DAV脈沖信號(hào)送至調(diào)制編碼板X(qián)17-26,進(jìn)行觸發(fā)鎖存輸出。故障時(shí),數(shù)據(jù)清除的低電平信號(hào)送至調(diào)制編碼板X(qián)17-28,對(duì)該板各鎖存器清零關(guān)功放。
故障處理要從容易查驗(yàn)的部分入手,如查看功能板上有無(wú)明顯的器件損壞或燒灼的現(xiàn)象,然后查驗(yàn)供電是否正常,重點(diǎn)檢查之前更換過(guò)的器件。在顯示板有指示的故障,通常有三方面原因:一是相對(duì)應(yīng)的功能電路有器件損壞或虛焊;二是故障檢測(cè)電路故障;三是顯示電路故障導(dǎo)致顯示異常。具體分析處理時(shí),最好是參照發(fā)射機(jī)原理圖進(jìn)行有條理的查驗(yàn)判別,提高故障處理的效率。
查看模數(shù)轉(zhuǎn)換板的元器件外觀(guān),并無(wú)異常。雖然模數(shù)轉(zhuǎn)換板的電源指示燈正常,但按照檢查慣例,還是對(duì)該板的電源部分進(jìn)行了測(cè)量,驗(yàn)證供電正常。
開(kāi)機(jī)后,用示波器掛接編碼信號(hào)測(cè)試點(diǎn)TP3,波形顯示基本正常,由此可以判斷故障發(fā)生在測(cè)試點(diǎn)之后的電路(如果顯示波形異常,則無(wú)法判定),之前出現(xiàn)過(guò)轉(zhuǎn)換器AD1617損壞,關(guān)機(jī)斷低壓后,用同型號(hào)的AD1617替換,開(kāi)機(jī)后指示燈變綠,發(fā)射機(jī)正常。時(shí)鐘信號(hào)異常、晶體管V9損壞以及其發(fā)射極虛焊同樣會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤的故障。
考慮到發(fā)射機(jī)是在正常運(yùn)行中出現(xiàn)的故障,排除意外碰觸引起故障,查看控制板的PA開(kāi)關(guān)在“ON”位置,關(guān)功放電路有六種輸入信號(hào),分別是電纜聯(lián)鎖、調(diào)制編碼板+5V故障、輸出監(jiān)測(cè)板的駐波反射故障、模數(shù)轉(zhuǎn)換板的電源故障、轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)清除信號(hào)。
由于顯示板指示燈正常,重點(diǎn)懷疑模數(shù)轉(zhuǎn)換板,查驗(yàn)電源正常,開(kāi)機(jī)后用示波器查看轉(zhuǎn)換器N1-16的DAV信號(hào),顯示為正常的方波信號(hào),用萬(wàn)用表測(cè)TP17的數(shù)據(jù)清除信號(hào),為高電平正常,測(cè)輸出X6-28,為低電平異常,懷疑是反相緩沖器V7故障,用同型號(hào)更換后,故障依舊,進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)是反相緩沖器V7的底座“4”腳虛焊,使得“4”、“5”開(kāi)路(理應(yīng)短路),將焊點(diǎn)焊好后,上機(jī)后故障排除,發(fā)射機(jī)運(yùn)行正常。
作為臺(tái)站工作人員,擔(dān)負(fù)的職責(zé)是維護(hù)、檢查、修理的任務(wù),因而必須要知道發(fā)射機(jī)整體的運(yùn)行機(jī)理,各部分的工作原理以及相互之間的聯(lián)系,掌握一套行之有效的故障分析與處理方法,學(xué)會(huì)參照原理圖,利用儀器儀表進(jìn)行故障排除。