張 輝

（遼寧省廣播電視錦州醫(yī)巫閭山轉(zhuǎn)播臺(tái)，遼寧 北鎮(zhèn) 121300）

隨著廣播電視技術(shù)的發(fā)展，模擬電視節(jié)目因套數(shù)少、接收信號(hào)質(zhì)量差等原因，已逐漸退出歷史舞臺(tái)，應(yīng)運(yùn)而生的節(jié)目套數(shù)多、畫(huà)面質(zhì)量高、抗干擾能力強(qiáng)的數(shù)字電視節(jié)目逐漸走進(jìn)千家萬(wàn)戶。但是，作為發(fā)射數(shù)字電視節(jié)目的載體——數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的工作原理與模擬發(fā)射機(jī)卻有著天壤之別。如何盡快提高發(fā)射臺(tái)技術(shù)人員的業(yè)務(wù)能力和水平，更好地保障數(shù)字電視發(fā)送設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)維護(hù)人員是個(gè)極大的考驗(yàn)，因此本文對(duì)我臺(tái)當(dāng)前的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)原理進(jìn)行講解以及典型故障案例上做詳細(xì)分析，為同仁們提供一點(diǎn)借鑒，以便共同提高技術(shù)維護(hù)水平。

我臺(tái)在2016年10月更換了數(shù)字發(fā)射機(jī)，是AZGDDTV-300w型地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)，是遼寧普天股份有限公司最新研制成功的新一代全固態(tài)VIF波段數(shù)字電視發(fā)射機(jī)，借鑒了當(dāng)前國(guó)際上先進(jìn)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的先進(jìn)技術(shù)和制造工藝，結(jié)合公司原有數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的研發(fā)基礎(chǔ)，在大功率LDMOS射頻功放模塊、大功率合成、射頻器件快速保護(hù)以及智能化監(jiān)控等核心技術(shù)取得關(guān)鍵性突破。本機(jī)為雙激勵(lì)器配置，并能實(shí)現(xiàn)主備激勵(lì)器的自動(dòng)切換。發(fā)射機(jī)整體結(jié)構(gòu)采用分離式模塊化設(shè)計(jì)，生產(chǎn)、組裝和維修簡(jiǎn)便可靠。全固態(tài)電路設(shè)計(jì)，采用NXP高增益大功率LDMOS功率管，型號(hào)BLF888D，工作更穩(wěn)定更可靠，模塊化設(shè)計(jì)使得操作維護(hù)簡(jiǎn)單，并且每個(gè)功率模塊具有溫度補(bǔ)償電路。系統(tǒng)散熱采用強(qiáng)迫風(fēng)冷的方法，新型風(fēng)道散熱設(shè)計(jì)，散熱效果好。

1 數(shù)字電視發(fā)射機(jī)工作原理及組成

含有數(shù)字電視信息的數(shù)碼流（TS）送入地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)激勵(lì)器內(nèi)，本機(jī)有一個(gè)低相位噪聲的VCO，以保證混頻后相位噪聲能滿足數(shù)字電視的要求。來(lái)自地面數(shù)字電視激勵(lì)器的信號(hào)，進(jìn)入本機(jī)的前置功放。輸出的功率信號(hào)，經(jīng)功分器將前置功放的功率信號(hào)一分為三，經(jīng)3個(gè)功放單元放大后，由合成器進(jìn)行三合為一，濾波后輸出高質(zhì)量功率，由天線發(fā)射出去。

地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的組成部分主要有激勵(lì)器、前置放大單元、監(jiān)控單元、開(kāi)關(guān)與電源、無(wú)源部件、冷卻系統(tǒng)、末級(jí)功放單元。如圖1所示。

圖1 數(shù)字電視發(fā)射機(jī)原理圖

1.1 數(shù)字發(fā)射機(jī)的功放單元

本功放單元主要由三功分器、3個(gè)功放單元、三合成器、數(shù)據(jù)采集控制單元、檢流單元和顯控單元組成。由功分器輸出的一路射頻信號(hào)經(jīng)由本單元的三功分器一分為三，分別由3個(gè)功放單元放大后，由本單元的三合成器三合為一。

數(shù)據(jù)采集控制單元采集來(lái)自檢流單元、溫度計(jì)和三合成器的各種工作參數(shù)和工作狀態(tài)，由本單元的顯控單元分析處理后，由LED指示燈在單元面板顯示，并上報(bào)至整機(jī)總顯控單元。如有故障，顯控單元會(huì)給出相應(yīng)的控制指令，數(shù)據(jù)采用控制單元和檢流單元執(zhí)行相應(yīng)操作，保證單元工作正常。

1.1.1 三功分器

三功分器是功放單元的輸入部分，為了達(dá)到損耗低，匹配好的目的，采用經(jīng)典的威爾金森電路設(shè)計(jì)，優(yōu)選了高介電常數(shù)、低損耗、高導(dǎo)熱的優(yōu)質(zhì)印制板材，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的計(jì)算機(jī)仿真、實(shí)際測(cè)試和功率試用后，獲得了優(yōu)良的性能和高度的一致性。

1.1.2 功放單元

高效功放單元由RFE6VP8600（BLF888）及其外圍器件組成，具有高增益、高效率及高線性的特點(diǎn)。為了獲得優(yōu)越的性能，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了導(dǎo)熱性能優(yōu)良的熱承，使其更加穩(wěn)定可靠，效率更高。

1.1.3 三合成器

三合成器是功放單元的功率合成部分，三合成器專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了耦合檢波器，提供功放單元的輸出功率和反射功率檢測(cè)，方便單元的監(jiān)測(cè)、管理和控制，為了提高功放單元匹配性和隔離度，在三合成器輸出處設(shè)置了高品質(zhì)的隔離器，增加了本單元的可靠性。

1.1.4 檢流單元

檢流單元主要是采集各個(gè)功放單元的供電電壓、電流和控制其供電的通斷?？刂破涔╇姷耐〝嗍墙邮諗?shù)據(jù)采集控制單元的開(kāi)關(guān)指令，開(kāi)通或關(guān)斷各個(gè)功放單元的供電，保護(hù)該功放單元。

1.1.5 數(shù)據(jù)采集控制單元

數(shù)據(jù)采集控制單元采集本功放單元的工作參數(shù)，如電流、電壓、功率、溫度等，經(jīng)放大濾波等處理后送于顯控單元。本功放單元出現(xiàn)故障，如溫度過(guò)高、功率過(guò)大或電流過(guò)大時(shí)，該單元輸出一個(gè)高電平，關(guān)斷各個(gè)功放單元的供電，保護(hù)各功放單元。

1.1.6 顯控單元

顯控單元處理分析本單元的工作參數(shù)，判斷工作狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)LED顯示，發(fā)出相關(guān)控制指令，上傳相關(guān)工作參數(shù)和工作狀態(tài)，撥收總顯控單元的指示，發(fā)出相關(guān)控制指令。為了保證本功放單元的穩(wěn)定可靠，設(shè)置了較為完善的監(jiān)測(cè)、控制與保護(hù)，包括供電電壓、電流、溫度、輸出功率和反射功率的監(jiān)測(cè)，過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫、過(guò)功率、過(guò)反射等。

1.1.7 單元面板（LED）

本單元的后面板上是射頻輸入、輸出和供電通信控制接口，采用熱插拔方式。前面板上的LED燈，表示本單元的工作狀態(tài)。（1）電源（+50 V）指示燈（綠色）：正常工作時(shí)，亮。（2）負(fù)載失配指示燈（紅色）：當(dāng)負(fù)載失配反射過(guò)大時(shí)亮紅色；正常工作時(shí)，滅。（3）功率過(guò)荷指示燈（紅色）：當(dāng)功率過(guò)荷時(shí)亮紅色；正常工作時(shí)，滅。（4）過(guò)流保護(hù)指示燈（紅色）：當(dāng)電流過(guò)大時(shí)亮紅色：正常工作時(shí)，滅。（5）過(guò)激勵(lì)保護(hù)指示燈（紅色）：當(dāng)激勵(lì)過(guò)大時(shí)，亮紅色；正常工作時(shí)，滅。（6）過(guò)溫保護(hù)指示燈（紅色）：當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)亮紅色；正常工作時(shí)，滅。以上任何一個(gè)保護(hù)燈亮紅色，同時(shí)啟動(dòng)了相應(yīng)保護(hù)功能電路，關(guān)閉了功放模塊。當(dāng)故障排除后，再開(kāi)機(jī)，使整機(jī)恢復(fù)正常工作。單元面板上還有I、Po、Pr 3個(gè)小孔，用于調(diào)試維修。

1.2 合成器及熱拔插

末級(jí)功放單元的輸出由合成器進(jìn)行合成。本機(jī)的功率輸出合成器采用典型吉賽爾電路設(shè)計(jì)原理。優(yōu)越的設(shè)計(jì)技術(shù)，精密的加工，保證了優(yōu)良的性能和一致性。本合成器匹配好、隔離度高、插損小，合成功率大。性能優(yōu)越的功率輸出合成器保證了本機(jī)的末級(jí)功放單元在出現(xiàn)故障時(shí)，整機(jī)能夠減功率工作。末級(jí)功放單元的熱插拔設(shè)計(jì)，讓本機(jī)可以在不停機(jī)的情況下，快速更換故障單元，縮短更換時(shí)間，提高更換效率，為用戶系統(tǒng)的正常播出提供了更多的保證和方便。

1.3 濾波及輸出單元

發(fā)射機(jī)的末級(jí)功放單元經(jīng)功率合成后，通過(guò)一個(gè)耦合器和帶通濾波器輸出，同時(shí)將耦合輸出的射頻信號(hào)檢波送給顯控單元，檢測(cè)輸出功率和反射功率。帶通大功率濾波器采用了交叉耦合技術(shù)和溫度補(bǔ)償技術(shù)；尤其是溫度補(bǔ)償技術(shù)，采用的是不同金屬材料的線膨脹與溫度補(bǔ)償之間的關(guān)系;經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研發(fā)，掌握了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。使濾波器能在-40～60℃之間，很寬溫度范圍內(nèi)正常工作。且損耗小，選擇性高，適合鄰頻多工合成，單天線發(fā)射。鄰頻合成既可降低天饋成本，又可節(jié)省頻率資源。

1.4 電源單元

電源單元主要為本機(jī)末級(jí)功放單元供電。本機(jī)的末級(jí)功放，采用優(yōu)質(zhì)高效的開(kāi)關(guān)電源。采用的機(jī)箱電源，設(shè)計(jì)上可放置4臺(tái)電源模塊。根據(jù)供電實(shí)際并盡量保持三相平衡，采取了第一電源模塊槽位空置，2、3、4槽位內(nèi)置3臺(tái)電源，并聯(lián)均流為系統(tǒng)供電。該電源是高密度、大功率、高效率、高品質(zhì)的一流開(kāi)關(guān)電源，效率達(dá)95%以上，配置2臺(tái)即有足夠的冗余。為了提商電源的可靠性，總共配置了3臺(tái)電源為2+1備份。這樣任何一臺(tái)電源出現(xiàn)故障，都能保證本機(jī)末級(jí)功放供電正常。而且本電源單元為熱拔插設(shè)計(jì)，任何一臺(tái)電源都可以直接拔插，方便維修、維護(hù)。

1.5 配電、供電、防雷

通過(guò)分線器、避雷器、交流接觸器、固態(tài)繼電器等，將三相交流380 V的輸入電壓分配為單相交流220 V電壓，供給電源單元，功放單元，前置功放單元，風(fēng)機(jī)單元，激勵(lì)器（調(diào)制器）單元和總顯控單元。激勵(lì)器（調(diào)制器）單元和總顯控單元直接供電，不受任何控制；而電源單元，功放單元，前置功放單元、風(fēng)機(jī)單元的供電受固態(tài)繼電器的控制，可以對(duì)其實(shí)施遙控開(kāi)關(guān)機(jī)。防雷措施在電源輸入處有兩重，一是在交流輸入處接有避雷器，該避雷器具有避雷、相序識(shí)別、缺相告警等功能，保證在交流輸入正常的條件下方能啟動(dòng)發(fā)射機(jī)。二是開(kāi)關(guān)電源具備防雷功能，保證末級(jí)功放單元在雷擊萬(wàn)一通過(guò)第一級(jí)防雷設(shè)施的情況下，仍然不會(huì)被雷擊損壞。

2 發(fā)射機(jī)的功放故障維修及案例

功放對(duì)發(fā)射機(jī)的功率輸出起著決定性作用，也是發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障較多的地方，功放故障是發(fā)射機(jī)檢修的重點(diǎn)難點(diǎn)，故障一般是LDMOS場(chǎng)效應(yīng)管燒壞，有時(shí)是電壓電流不正常導(dǎo)致過(guò)壓過(guò)流保護(hù)。

維修實(shí)例1：發(fā)射機(jī)無(wú)輸出，射頻輸入和供電均正常，打開(kāi)發(fā)射機(jī)蓋板，各指示燈亮，功放塊48 V直流電壓正常，功放塊輸入端有射頻輸入而輸出端沒(méi)有射頻輸出，判斷功放燒壞，打開(kāi)功放塊蓋板，發(fā)現(xiàn)LDMOS管有燒焦的痕跡，后更換LDMOS管，發(fā)射機(jī)工作正常。

維修實(shí)例2：發(fā)射機(jī)輸出功率下降，此發(fā)射機(jī)有3個(gè)功放單元，監(jiān)控單元LCD顯示功放3無(wú)輸出且報(bào)警，測(cè)試3個(gè)功放單元的AGC控制電壓，功放1、2的AGC控制電壓為1.6～1.8 V，而功放3的AGC控制電壓超過(guò)1.8 V，調(diào)整功放3的AGC控制電壓，功放3輸出正常，整機(jī)輸出功率也正常，報(bào)警解除，故障排除。分析原因是由于功放3的AGC控制電壓較高，致使功放3輸入電平較高，功放電路過(guò)載保護(hù)所致。另外，還有過(guò)熱保護(hù)、冷卻系統(tǒng)故障、過(guò)壓過(guò)流保護(hù)、濾波器失調(diào)和授時(shí)器失鎖等。

維修實(shí)例3：功放模塊內(nèi)的功放管電流異常（正常時(shí)工作電流為3～5 A），檢測(cè)數(shù)值意見(jiàn)有兩種情況：一是工作時(shí)LDMOS管的電流為0.4 A左右；二是工作時(shí)LDMOS管的電流為0 A。故障分析與處理：（1）LDMOS管有電流但基本和靜態(tài)電流一致，原因?yàn)闊o(wú)推動(dòng)功率。因全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)在低電壓、大電流的狀態(tài)下工作，且LDMOS工作在甲類(lèi)或甲乙類(lèi)狀態(tài)，發(fā)熱量大。電路連接點(diǎn)熱脹冷縮，會(huì)出現(xiàn)焊點(diǎn)開(kāi)裂現(xiàn)象，導(dǎo)致電路開(kāi)路。重新焊接推動(dòng)功率的輸入接點(diǎn)可排除故障。（2）LDMOS管電流為0 A，測(cè)量電位器阻值異常。需重?fù)QLDMOS管，更換步驟如下所示。a.松開(kāi)功放管上的各個(gè)固定螺釘，用兩個(gè)電烙鐵同時(shí)加熱LDMOS管的兩個(gè)柵極。待柵極上的焊錫融化后，向上撬動(dòng)LDMOS管，使柵極脫離電路板。同樣方法處理LDMOS管的漏級(jí)，使整個(gè)LDMOS管脫離電路板。b.將功放模塊散熱板上的舊導(dǎo)熱硅脂清理干凈。c.在新的LDMOS管外殼底部均勻涂抹導(dǎo)熱硅脂后，把LDMOS管安裝好位置，用螺釘固定好。d.為L(zhǎng)DMOS管上錫焊接，焊接人員需著防靜電腕帶，將腕帶連接到地。焊接時(shí)拔掉電烙鐵電源，每次焊接時(shí)間不要太長(zhǎng)。e.調(diào)整LDMOS管的偏置電壓及輸入匹配?？偨Y(jié)：維修時(shí)往往發(fā)現(xiàn)在損壞的LDMOS晶體管輸出端，都出現(xiàn)脫焊的情況，于是在某些方面可以認(rèn)為，由于輸出特性阻抗等參數(shù)的改變而導(dǎo)致LDMOS晶體管的損壞，我們將進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)分析這種可能性。在出現(xiàn)故障，來(lái)不及對(duì)故障LDMOS功放管進(jìn)行更換處理時(shí)，應(yīng)先降低整體發(fā)射功率，以減小其他未損壞功放組件進(jìn)一步損壞的可能性，在整機(jī)功率不低于3 dBm的情況下，基本可以維持主要覆蓋區(qū)域面積不變。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)大規(guī)模的應(yīng)用，對(duì)常出現(xiàn)的發(fā)射機(jī)主要功放部分進(jìn)行了一些技術(shù)總結(jié)，為了保證安全播出，提高設(shè)備的安全穩(wěn)定性，在設(shè)備運(yùn)行中應(yīng)該采取一些必要的措施。首先是機(jī)房的工作環(huán)境，應(yīng)嚴(yán)格控制機(jī)房的溫度、濕度、灰塵，它們對(duì)高頻設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著很大的影響，過(guò)高的溫度會(huì)影響設(shè)備內(nèi)部元器件的效率和可靠性，過(guò)大的濕度影響電路的高頻特性，導(dǎo)致元器件損壞；其次，對(duì)于大型的數(shù)字發(fā)射設(shè)備在使用一段時(shí)間后，應(yīng)該使用專(zhuān)業(yè)儀器進(jìn)行統(tǒng)調(diào)，特別對(duì)多次進(jìn)行維修過(guò)的高功放部分，更應(yīng)該進(jìn)行工作點(diǎn)等參數(shù)調(diào)整，保證高頻性能。

技術(shù)維護(hù)是一項(xiàng)理論與實(shí)踐結(jié)合性很強(qiáng)的工作，要求具有細(xì)致的觀察力、準(zhǔn)確的判斷力和科學(xué)的分析處理方法，我們要多學(xué)習(xí)、多實(shí)踐、多鉆研新技術(shù)，以豐富的理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)際工作，并在實(shí)際工作中積累經(jīng)驗(yàn)，充實(shí)自己，做好平時(shí)的維護(hù)工作，及時(shí)排除存在的問(wèn)題，保證數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的安全運(yùn)行。在技術(shù)設(shè)備不斷快速更新?lián)Q代的今天，應(yīng)該不斷地學(xué)習(xí)維護(hù)方法和手段，以適應(yīng)今天新時(shí)代、新技術(shù)發(fā)展的要求。