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

1 概 述

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。

2 模數(shù)轉(zhuǎn)換板的工作原理

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

2.1 輸入信號(hào)

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。

2.2 分頻電路

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

2.3 轉(zhuǎn)換過(guò)程

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 輸出信號(hào)

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。

3 故障處理

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。

3.1 轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤紅燈亮，無(wú)功率輸出，無(wú)法升功率

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。

3.2 顯示板指示燈正常，功率為零，且無(wú)法升功率

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。

4 總結(jié)

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。