羅 昱

（廣西廣播電視技術(shù)中心南寧分中心，廣西 南寧 530022）

0 引言

隨著科技與時代的進步，調(diào)頻廣播以其失真小、抗干擾、便于立體聲、多節(jié)目和附加信息廣播、整機效率高等優(yōu)點在國內(nèi)城市廣播覆蓋中得到廣泛使用。2014 年，廣西廣播電視南寧微波臺裝備了哈里斯公司Flexstar 系列10 kW 調(diào)頻發(fā)射機。調(diào)頻發(fā)射機根據(jù)調(diào)頻原理將單聲道音頻信號、立體聲復(fù)合信號或雙節(jié)目基帶信號調(diào)制到發(fā)射機的載頻，經(jīng)功率放大后發(fā)射出去。立體聲調(diào)頻發(fā)射機的組成如圖1所示，包括音頻信號、調(diào)頻激勵器、射頻功率放大器（固態(tài)功率放大器或電子管功率放大器）、諧波濾波器、定向耦合器、電源、控制及冷卻系統(tǒng)等[1]。本文通過介紹哈里斯大功率調(diào)頻發(fā)射機的運行、維護經(jīng)驗及故障維修實例，了解美國哈里斯公司的Flexstar系列發(fā)射機。

圖1 立體聲調(diào)頻發(fā)射機框圖

1 哈里斯發(fā)射機簡介

哈里斯Flexstar 系列發(fā)射機設(shè)計精巧、結(jié)構(gòu)緊湊，具有7 個電源模塊、8 個功放模塊（包括1 個中功放、7 個功放模塊，中功放和功放模塊可互換），如圖2 所示。發(fā)射機可運行調(diào)頻、數(shù)字、調(diào)頻+數(shù)字放大3 種模式，其中調(diào)頻模式實際效率可達60%以上。

圖2 哈里斯10 kW 調(diào)頻發(fā)射機簡圖

1.1 發(fā)射機組成

發(fā)射機主要由供電系統(tǒng)、射頻放大系統(tǒng)、監(jiān)控及控制系統(tǒng)組成。

1.1.1 供電系統(tǒng)

發(fā)射機支持3 種供電模式，分別是三相380 V 3D（三角形接法）、380 V 3Y（星型接法）及單相220 V 1PH/50 Hz 交流電。交流電通過供電模塊接口板為7 個可熱拔插、高效率電源模塊供電，供電模塊將交流電轉(zhuǎn)化成44 ～52 V 的直流電為功放模塊、中功放、散熱風(fēng)扇、監(jiān)控控制模塊供電。7 個模塊集中供電，可保證某一電源模塊故障時，中功放及風(fēng)扇仍有供電，支持發(fā)射機正常運行輸出功率。

1.1.2 射頻放大系統(tǒng)

激勵器將射頻信號輸入中功放，中功放將射頻信號放大后一分為二，每一路分為7 路分配，共14 路，分別送入7 個功放模塊的14 路功放單元（每個功放模塊中有A、B 兩個功放單元），放大后再合成一路信號輸出。

1.1.3 發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)

發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)具有內(nèi)部監(jiān)控輸入/輸出接口電路，也具有用于監(jiān)控激勵器、發(fā)射機外部控制、監(jiān)控的接口、前后面板各一個以太網(wǎng)接口以及各種重要接口。發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)置各種重要參數(shù)，可保證發(fā)射機長期穩(wěn)定運行，也可以設(shè)置、查詢各種參數(shù)。

1.2 發(fā)射機控制模式

發(fā)射機有正常模式、硬件控制模式以及生命支持模式三種控制模式。

1.2.1 正常模式

正常模式下，發(fā)射機系統(tǒng)功能完整，主要由前面控制面板中的硬件系統(tǒng)工作，微模塊也可控制硬件系統(tǒng)。發(fā)射機的關(guān)機狀態(tài)量如開關(guān)機、遠程控制等均存儲在記憶芯片中。

1.2.2 硬件控制模式

微模塊如果出現(xiàn)異常，就會與硬件控制系統(tǒng)斷開，以防止數(shù)據(jù)沖突導(dǎo)致發(fā)射機基本操作。這種情況下，控制顯示板上只能保留開關(guān)機功能，保留發(fā)射機的保護功能和遠程開關(guān)機控制，整機輸出功率增加和減少功能將被禁止，可以通過多路系統(tǒng)接口板上的調(diào)整旋鈕調(diào)整。由于微模塊沒有工作，很多自動功能無法工作，如激勵器的開關(guān)、液晶面板和功能顯示板、網(wǎng)絡(luò)接口等均無法工作[2]。

1.2.3 生命支持模式

此種模式下，前面板和系統(tǒng)接口板或多系統(tǒng)接口板控制均失效，發(fā)射機通過位于系統(tǒng)接口板的生命支持電路工作。生命支持系統(tǒng)在上述硬件系統(tǒng)模式處于運行狀態(tài)。發(fā)射機基本保護和基本操作（僅遠程開關(guān)機）可運行，其他遠程控制操作均無法進行。

2 哈里斯發(fā)射機運行維護經(jīng)驗

哈里斯發(fā)射機控制系統(tǒng)檢測全面、功能強大。運行時，顯示控制板和子系統(tǒng)均有顯示燈，綠燈為正常、橙色為告警、紅色為故障?？芍苯釉陲@示屏查看中功放輸出功率、各電源模塊輸出電壓及電流，各功放A、B 面電流和輸出功率等各項數(shù)據(jù)。當(dāng)有狀態(tài)燈顯示橙色或者紅色，可進STATUS（狀態(tài)顯示界面）查看日志，日志可顯示報警或者故障的原因，如中功放切換A、B 面輸出故障，功放和電源模塊輸出故障、駐波比超限及系統(tǒng)故障等。以下為各個子系統(tǒng)發(fā)生告警時可考慮的維修方向。

若功放、電源模塊故障告警，可直接更換備份的功放、電源模塊。

若中功放切換A、B 輸出告警，可能的原因有兩個。一是A 面故障、無功率輸出，切換到B 面。對于此情況，可更換備用功放，維修A 面。二是因中功放的正常工作電流在8 ～9 A，出廠設(shè)置的中功放過流閾值為10 A，當(dāng)工作在高頻或者高溫情況下，電流會超過10 A，此時系統(tǒng)認為中功放A 面過載，自動控制切換到B 面運行輸出，此時可不必操作。

若發(fā)射機檢測駐波比超限，自動降功率播出。功率下降后，若駐波比降到閾值1.5 內(nèi)，發(fā)射機保持播出。若降功率后也無法保證駐波比在1.5 內(nèi)，發(fā)射機會自動關(guān)機。

系統(tǒng)告警是原因較復(fù)雜的告警，如APC 關(guān)閉、內(nèi)部溫度超限、散熱風(fēng)扇風(fēng)量不足等問題均會引起系統(tǒng)告警。對此，需要在實際運行維護過程中一一排查[3]。

維護人員需要在日常巡查過程中不斷積累發(fā)射機運行維護經(jīng)驗，將各個子系統(tǒng)作為一個整體來考慮，在故障檢修過程中將整體思維代入，同時結(jié)合儀器測量來確定故障點。

3 故障檢修

3.1 控制系統(tǒng)故障

發(fā)射機控制系統(tǒng)猶如人體大腦，是人與發(fā)射機之間聯(lián)系的窗口。了解發(fā)射機運行的參數(shù)、進行開關(guān)機等操作，均需要發(fā)射機控制系統(tǒng)。以下介紹兩個控制系統(tǒng)的故障。

第一，發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)無供電。維護人員在例行巡機過程中發(fā)現(xiàn)發(fā)射機顯示控制板上液晶顯示屏、狀態(tài)燈均熄滅，各種按鈕失效，發(fā)射機各種狀態(tài)和參數(shù)均無法查詢，但激勵器依然有功率輸出1.12 W，發(fā)射機其余各系統(tǒng)均正常工作，7 個電源模塊、中功放和7 個功放也正常顯示綠燈。使用鉗型電流表對三相供電電流進行測量，各相電流與正常運行時電流相差無幾，此時可以確定故障原因為顯示控制板處故障。從供電電壓開始檢查，檢查+5 V 供電時就發(fā)現(xiàn)了故障，顯示控制板+5 V 供電電壓為0 V。由于顯示控制板無供電，此時發(fā)射機控制方式由正常模式進入生命支持模式，發(fā)射機各種狀態(tài)、參數(shù)無法查詢查看，僅能進行遠程開關(guān)機。+5 V 由電源模塊集中供電輸出匯集在電源接口板特定位置，然后輸出到各個需要的位置，其他需要+5 V供電的位置并未出現(xiàn)故障告警，可以確認僅僅是顯示控制板的+5 V 供電出現(xiàn)故障。+5 V 通過供電接口板上的保險線F4 及各種接口的特定管腳到達顯示控制板。正常停機后，維護人員拆下保險絲F4，發(fā)現(xiàn)保險已損壞。再測量各個接口，沒有短路現(xiàn)象。更換保險絲F4，測試顯示控制板使用正常，故障修復(fù)[4]。

第二，某次斷電維護后，發(fā)射機開機時出現(xiàn)整機輸出與電源模塊輸出總電流不匹配，具體現(xiàn)象為整機輸出8.2 kW，總電流顯示109 A，與運行登記記錄上的8 kW 對應(yīng)270 A 電流不符。此時增加發(fā)射機輸出，顯示總輸出增加至9.2 kW，總電流僅增加至129 A，電源模塊輸出直流電壓47.5 V，按照公式P=V·A·65%計算得出功率應(yīng)為3 982 W，顯示的9.2 kW 與實際有較大的出入。與另一臺哈里斯發(fā)射機正常輸出7.8 kW、直流總電流250 A 對比可知，這臺發(fā)射機顯示與輸出嚴重不符?，F(xiàn)可以判定，發(fā)射機內(nèi)部存儲芯片數(shù)據(jù)紊亂。此故障的原因是：哈里斯顯示控制板上有一個1.5 V 的紐扣電池給記憶芯片供電，此電池失效后如果不及時更換，會導(dǎo)致記憶芯片無法存儲本機的工作運行參數(shù)。更換電池后，需重新標定發(fā)射機輸出功率等級，具體方法如下：開啟發(fā)射機狀態(tài)下，先將電流調(diào)整至130 ～135 A（此電流下整機輸出4 000 W），進入SETUP（設(shè)置）菜單，進入TX CALIBRATE（系統(tǒng)校正）子菜單，在TPO（最大輸出）選項，將數(shù)值改為4 000，之后選取APPLY PWR（適用功率）按下確定，發(fā)射機系統(tǒng)經(jīng)過7 ～8 s 的設(shè)定后會自動關(guān)機后重啟。發(fā)射機啟動后顯示輸出電流為132 A，功率為4.0 kW。此時可以繼續(xù)增加輸出使電流達到330 A，此電流下對應(yīng)整機輸出功率為10 kW 左右。重復(fù)上述設(shè)置動作，只是在TPO 選項處將4 000 改為10 000，最后確定適用功率，發(fā)射機系統(tǒng)7 ～8 s 后自動關(guān)機后重啟，再次開機后功率輸出會增加到最大輸出（即10 kW）。隨后可將發(fā)射機輸出功率下調(diào)至日常運行功率。

3.2 元器件配件損壞導(dǎo)致的故障

發(fā)射機運行過程中，供電模塊也曾發(fā)生過故障，具體現(xiàn)象是：發(fā)射機在運行過程中突然自動降至3 kW輸出功率運行，維護人員手動增加輸出功率，半小時后發(fā)射機又自動降至3 kW 輸出運行。查看工作日志，僅僅顯示system err（系統(tǒng)錯誤），沒有其他記錄。檢查各種設(shè)備和參數(shù)均正常。第二天開機時，發(fā)射機又能以較大的輸出功率運行，但運行幾個小時后，又自動降功率運行。為解決此問題，維護人員在發(fā)射機開機3 h 后在發(fā)射機面前守候觀察，功率下降時，觀察到有幾個供電模塊散熱風(fēng)扇未能工作，導(dǎo)致模塊內(nèi)部散熱不足?？刂葡到y(tǒng)檢測到供電模塊溫度超過預(yù)設(shè)閾值后主動降功率運行。因此，工作日志中僅能查看到system err（系統(tǒng)錯誤）報警信息。找到設(shè)備故障原因后，維護人員更換散熱風(fēng)扇，供電模塊散熱良好，發(fā)射機恢復(fù)穩(wěn)定運行。維護人員在日常巡機工作中增加觀察散熱風(fēng)扇運行情況的任務(wù)[5]。

一例激勵器故障的現(xiàn)象如下：例行巡檢時，維護人員觀察到發(fā)射機激勵器有告警，激勵器系統(tǒng)顯示+15 V 電壓不足告警，界面顯示電源輸出電壓為+12.88 V，經(jīng)過30 min 觀察，發(fā)現(xiàn)輸出電壓已經(jīng)下降到+11.45 V，此時已經(jīng)可以判斷激勵器內(nèi)部+15 V 電源故障。更換備份激勵器，拆下故障激勵器后查看電源，肉眼檢查無燒蝕、無打火發(fā)黑現(xiàn)象，只發(fā)現(xiàn)一個35 V、470 μF 的電解電容外殼鼓包，維護人員判斷電容失效。由于此電源并未配備電路圖，無法檢修，只能將目測損壞的電解電容更換。更換電容后，將激勵器安裝恢復(fù)，接上假負載，給激勵器啟動信號，激勵器立即啟動。檢查+15 V 電源顯示+14.99 V，各項數(shù)據(jù)均為正常值。電解電容在電源模塊中為易損元件，本次故障中就是+15 V 輸出電路中隨著電解電容不斷減小直至失效，導(dǎo)致電源不起振，電壓輸出越來越小。由于+15 V 輸出電壓越來越小，激勵器內(nèi)部供電不穩(wěn)，無法正常工作。更換了同型號的電解電容后，電壓輸出正常，激勵器工作正常。

4 結(jié)語

本文分享了哈里斯發(fā)射機日常維護及檢修經(jīng)驗。由于哈里斯發(fā)射機在廣西是首次使用，維護人員的維護經(jīng)驗不足，能力稍有欠缺，維護檢修均需自行琢磨，期間走了較多彎路。本文將這些經(jīng)驗和思路記錄下來，分享給需要維護哈里斯系列發(fā)射機的讀者，希望對大家有所幫助。