王金柱

(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 010000)

全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī)在國內(nèi)中波臺(tái)站使用最廣、最普遍的發(fā)射機(jī)型，節(jié)目錄制的音頻信號是模擬信號，經(jīng)發(fā)射機(jī)處理、放大后輸送至天線，進(jìn)行信號發(fā)射。模數(shù)轉(zhuǎn)換板能夠把音頻信號變換為數(shù)字信號，該信號能夠準(zhǔn)確無誤的控制所需數(shù)量的射頻放大板的開啟和關(guān)閉，將音頻信號搭載到載波上，除此之外，數(shù)字信號處理起來更加高效、傳輸更加穩(wěn)定，因而，模數(shù)轉(zhuǎn)換板的功能好壞直接影響著發(fā)射機(jī)的工作效率。

1 概述

復(fù)合音頻數(shù)字系統(tǒng)由模擬輸入板(A35)、A/D轉(zhuǎn)換板(A34)和調(diào)制編碼板(A36)組成。平衡的音頻信號被發(fā)送到模擬輸入板。經(jīng)過低通濾波、可控增益放大和平衡不平衡變換，與代表10 kW載波功率的-0.75 V直流電壓疊加后形成復(fù)合音頻輸出。復(fù)合音頻被送至A/D轉(zhuǎn)換板完成數(shù)字化，其中直流電壓決定發(fā)射機(jī)的輸出功率，音頻電壓決定調(diào)制幅度。A/D轉(zhuǎn)換輸出12位數(shù)字信號，高6位數(shù)字信號控制42個(gè)大步進(jìn)功率放大器的開啟和關(guān)閉，低6位數(shù)字信號控制發(fā)送至調(diào)制編碼板(A36)用于控制功率放大器的開啟和關(guān)閉。高6位數(shù)字信號用作本板中6個(gè)讀寫(EPROM)存儲(chǔ)器的地址碼，對42個(gè)開和關(guān)大臺(tái)階功率放大器的高電平和低電平進(jìn)行尋址和輸出，并控制42個(gè)大步進(jìn)功率放大器的開和關(guān)。

2 模數(shù)轉(zhuǎn)換的原理分析

模數(shù)轉(zhuǎn)換板是音頻處理的關(guān)鍵，要從整板出發(fā)，理清輸入、輸出信號的內(nèi)在關(guān)系與聯(lián)系，對電路器件發(fā)揮怎樣的作用要有清楚地認(rèn)識，模數(shù)轉(zhuǎn)換板的原理框圖如圖1所示。

圖1 模數(shù)轉(zhuǎn)換板的原理框圖

2.1 輸入信號

2.1.1 模擬音頻信號。音頻信號經(jīng)過模擬輸入板的濾波、疊加直流電平，以及為了減小失真的抖動(dòng)信號，然后輸出送至模數(shù)轉(zhuǎn)換板，此時(shí)的音頻信號主要成分包括音頻、直流和抖動(dòng)三角波。

2.1.2 高頻取樣信號。該取樣信號來至射頻分配器(A15)和功率合成器輸出端的T101，它們的電壓幅度分別為30Vp-p、4Vp-p，通過連接校準(zhǔn)的示波器，可以直觀地顯示出來。

2.2 分頻電路

該部分會(huì)對取樣信號進(jìn)行預(yù)處理，然后將其疊加在一起，送至撥碼開關(guān)S1，對發(fā)射頻率在800 kHz以下的進(jìn)行相對合適的相位補(bǔ)償，此時(shí)插子XT11應(yīng)插在1-2、3-4；當(dāng)發(fā)射頻率高于800 kHz時(shí)，插子XT11應(yīng)插在選1-3、2-4，經(jīng)過分頻電路后會(huì)輸出穩(wěn)定的編碼信號和時(shí)鐘信號，該插子TX11需要根據(jù)實(shí)際的發(fā)射機(jī)頻率進(jìn)行改變。如表1所示(Fc為載波頻率，F(xiàn)s為采樣頻率)是10 kW發(fā)射機(jī)的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)。編碼信號能夠準(zhǔn)確地啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，用示波器連接TP3與地，正常波形為20 ns～50 ns的高電平脈沖。

表1 采樣頻率預(yù)置

2.3 轉(zhuǎn)換過程

模擬信號轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼就是模數(shù)轉(zhuǎn)換，此部分分為4個(gè)步驟：①信號抽樣，即按照規(guī)定的間隔在輸入的模擬信號上快速采樣。采樣頻率的高低直接決定了音頻信號的質(zhì)量，經(jīng)過千百萬次的試驗(yàn)，得出結(jié)論：采樣頻率大于等于載波頻率的兩倍最為合適。②保持，每次采樣后需要保持一定的時(shí)間，即模擬量取樣的數(shù)值化過程。③量化，就是用量化單位的整數(shù)倍表示模擬信號的取樣值，量化單位就是模數(shù)轉(zhuǎn)換器上編程實(shí)現(xiàn)的量化最小單位。④編碼，把量化得到的值用特定的、獨(dú)一無二的二進(jìn)制代碼表示出來。需要注意的是，量化單位越小，越接近模擬信號的實(shí)際值，越能提高小信號的信噪比。

2.4 輸出信號

2.4.1 大臺(tái)階同步信號。該信號是模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字音頻信號，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換還原后輸出，用于使模擬板上72 kHz三角波的信號同步，間接的實(shí)現(xiàn)減小量化噪聲的作用。

2.4.2 還原的音頻信號。復(fù)合信號經(jīng)音頻還原電路還原的模擬信號，此時(shí)的幅值約為2.7 V，送至發(fā)射機(jī)顯示板與來至輸出監(jiān)測板的音頻信號進(jìn)行信號幅值、相位的比較，如果兩個(gè)值的差值超過130 mV，則認(rèn)為發(fā)射機(jī)出現(xiàn)了包絡(luò)故障。

2.4.3 數(shù)字音頻輸出信號。數(shù)字音頻信號是承載了發(fā)射機(jī)上有用的音頻信號，此時(shí)的信號是12位二進(jìn)制代碼的組合，高6位用于打開和關(guān)閉大臺(tái)階功放模塊的數(shù)量，低6位的“0”“1”直接選擇6個(gè)二進(jìn)制小臺(tái)階功放的開關(guān)，根據(jù)模擬音頻信號的實(shí)際大小，控制各功放模塊的開關(guān)，最好的實(shí)現(xiàn)音頻信號的還原，以及射頻信號的放大。

2.4.4 數(shù)據(jù)清除信號和數(shù)據(jù)選通信號。該信號通過排線輸出送至調(diào)制編碼板，用于調(diào)制編碼板的觸發(fā)鎖存輸出。如果發(fā)射機(jī)突然發(fā)生故障時(shí)，數(shù)據(jù)清除信號變?yōu)榈碗娖?，把調(diào)制編碼板上的各鎖存器數(shù)據(jù)清零，從而關(guān)斷所有功放。

3 故障的判讀及處理思路

“A/D轉(zhuǎn)換+15 V”燈主要檢測模數(shù)轉(zhuǎn)換板+15 V電源供電電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路+15 V指示燈變紅色說明相應(yīng)的電源故障，發(fā)射機(jī)將關(guān)機(jī)，應(yīng)檢查穩(wěn)壓電路及負(fù)載電路。開啟發(fā)射機(jī)低壓，在模數(shù)轉(zhuǎn)換板上測F1對地電壓應(yīng)為+22 VDC。具體可按下列步驟進(jìn)行故障排查：①主電路故障。檢查A/D轉(zhuǎn)換板F1保險(xiǎn)、N2(7815)輸出，若有問題則更換F1保險(xiǎn)或N2(7815)，測量TP12測試點(diǎn)的電壓，若偏離正常值(-15 V)±1.5 V，則判斷為芯片N18(MC7915)損壞，進(jìn)行更換，若正常，進(jìn)行下一步，測量TP14點(diǎn)的電壓偏低，則檢查故障檢測電路。②監(jiān)測電路故障。檢查A/D轉(zhuǎn)換板、顯示板監(jiān)測電路。N20、N59出現(xiàn)故障的情況比較常見，若可判斷元件損壞則更換相應(yīng)的電路元件。③顯示電路。如果以上部分檢查完還沒有發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，則要轉(zhuǎn)變思路，檢查顯示板上，模數(shù)轉(zhuǎn)換的工作狀態(tài)顯示電路，此故障極有可能是因?yàn)榕啪€老化或虛接引起的，若發(fā)現(xiàn)明顯的損壞器件，先更換器件，然后進(jìn)行測量等操作。

4 故障實(shí)例

故障1：正常運(yùn)行的發(fā)射機(jī)突然關(guān)機(jī)，經(jīng)查看狀態(tài)顯示板上模數(shù)轉(zhuǎn)換+15 V指示紅燈，按“復(fù)位”后，紅燈不熄滅。

故障分析：+15 V指示燈紅燈亮，查找故障原因，首先看模數(shù)轉(zhuǎn)換板+22 V，檢測比較器N20正相輸入端電壓值為+3.1 V，反相輸入端有可變電阻調(diào)整為標(biāo)準(zhǔn)的電壓+2.83 V。穩(wěn)壓塊輸出電壓在正常的浮動(dòng)范圍，比較器此時(shí)的輸出方式為集電極開路。+22 V經(jīng)過保險(xiǎn)送到顯示板(A32)，經(jīng)過可變電阻的分壓后的電壓為+4.36 V，高于比較器 N57B正相端的參考電壓2 V，比較器此時(shí)會(huì)輸出低電平，意味著模數(shù)轉(zhuǎn)換板的供電電壓正常，即顯示板上的+15 V指示燈為綠燈亮。如果比較器N57B的反相端電壓低于正相端的2 V電壓，比較器輸出高電平，該高電平經(jīng)N61A反向器翻轉(zhuǎn)后輸出低電平，送至功放控制電路與非門N66，使得所有運(yùn)行的功放全部關(guān)閉，高電平也會(huì)輸送至顯示板，通過顯示電路使得指示燈由綠變紅。

故障處理：用電壓表測量供電電壓，即排線X1-1，顯示電壓值為18 V，即供電電壓達(dá)不到模數(shù)轉(zhuǎn)換板所需的22 V，檢查發(fā)射機(jī)配電機(jī)柜+22 V相關(guān)電路、整流塊VD14及濾波電容后，發(fā)現(xiàn)濾波電容C34損壞，斷低壓后，更換同型號正常的電容后，合低壓后，發(fā)射機(jī)恢復(fù)正常。

故障2：A/D 轉(zhuǎn)換-15 V 電源指示燈變紅導(dǎo)致發(fā)射機(jī)不能正常開機(jī)。

故障現(xiàn)象：按發(fā)射機(jī)面板“高功”鍵不能開機(jī)，觀察發(fā)現(xiàn)面板上 A/D 轉(zhuǎn)換-15 V電源指示燈變紅。

故障處理：檢查模數(shù)轉(zhuǎn)換板，發(fā)現(xiàn)-22 V的保險(xiǎn)損壞，更換同型號保險(xiǎn)后，發(fā)射機(jī)狀態(tài)指示板上-15 V指示燈變綠，開機(jī)后發(fā)射機(jī)正常工作，但關(guān)機(jī)后又會(huì)出現(xiàn)相同故障，可以斷定該故障不是簡單的保險(xiǎn)損壞。詳細(xì)查看電路原理圖，模數(shù)轉(zhuǎn)換板上穩(wěn)壓輸出的-15 V電壓通過三端穩(wěn)壓器N30輸出-5 V給集成塊AD1671供電，用校準(zhǔn)后的示波器檢查-5 V電壓，顯示波形在-3 V處抖動(dòng)，由此可以推斷故障原因是某個(gè)電容漏電所致，檢查后，對可疑的濾波電容 C99進(jìn)行更換，開機(jī)后發(fā)射機(jī)運(yùn)行正常。處理故障不能光看表面現(xiàn)象，還要研究背后的內(nèi)在聯(lián)系，學(xué)會(huì)查看電路圖，能夠幫助我們提高故障處理的效率。