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        DM-50kW中波發(fā)射機功率合成器的原理分析與故障處理

        2023-10-04 17:23:41李欣琰
        數(shù)字傳媒研究 2023年7期
        關(guān)鍵詞:發(fā)射機變壓器故障

        李欣琰

        內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心610臺 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010080

        概述

        DM-50kW 中波發(fā)射機功率放大級由124 個插入式射頻放大板組成,其中包括119 個“大臺階”模塊和5 個“二進(jìn)制臺階”模塊。這些模塊分插到7塊主功率合成器母板,以及1塊二進(jìn)制功率合成器母板上。每個功率合成母板被組裝成一個單獨的整件。每塊母板上裝有16 個或14 個鐵氧體磁芯線圈變壓器,由一根銅棒穿過線圈變壓器中心,作為功率合成變壓器的次級(這根銅棒可看成124 只變壓器次級串聯(lián))。銅棒的一端接地,另一端與帶通濾波器的輸入端相連,負(fù)載阻抗為8Ω。

        1 功率合成器的射頻采樣

        射頻功率合成器上有3 個射頻采樣電路,分配于發(fā)射機的不同地方。

        1.1 帶通濾波器檢測

        在功率合成器輸出端,由電感耦合產(chǎn)生的射頻電流采樣信號被送到輸出監(jiān)測板,與輸出網(wǎng)絡(luò)帶通濾波器中的電壓采樣相比,在濾波零位過高的情況下,將由相位檢測電路檢測到一個射頻電流和電壓采樣之間相移,轉(zhuǎn)換為對應(yīng)數(shù)值,在開關(guān)電表板的多功能表盤上顯示。

        1.2 頻率合成器的同步信號

        在駐波比過高的情況下,所有的射頻放大板被快速關(guān)閉。功放關(guān)閉后,由于諧振電路的作用,“浪涌”電流將持續(xù)在輸出網(wǎng)絡(luò)和射頻功率合成器的副線圈中流動,在此種條件下為了確保場效應(yīng)管不被損壞,頻率合成器的控制開關(guān)將原來的載波信號切換為變壓器T101 上的電流采樣信號,使得射頻放大板的場效應(yīng)管V1 (V3)、 V6(V8) 和V2 (V4)、V5 (V7)的開/關(guān)動作與這些“浪涌”電流同相位,由此來保護(hù)場效應(yīng)管。

        1.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器同步信號

        網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)濾波器前端的射頻信號采集變壓器T101 給A/D變換采樣信號提供了射頻采樣,與來自射頻分配板的推動激勵信號一同經(jīng)過處理及整形后,輸出的取樣脈沖供A/D 轉(zhuǎn)換器使用,輸出的時鐘脈沖供轉(zhuǎn)換檢測電壓使用,該過程在模數(shù)轉(zhuǎn)換板上完成。

        2 功率合成母板

        DM-50kW 中波發(fā)射機采用了一塊二進(jìn)制射頻功率合成母板(A1)和七塊射頻功率合成母板(A2-A8)。這八塊功率合成母板是裝在功放箱的兩個(中、左)機柜里,推動合成器母板是裝在右機柜的中上部。三個功放機柜中,右機柜從上至下依次是推動合成器母板、射頻分配板、低壓電源;中間機柜從上至下依次是二進(jìn)制功率合成母板(A1)和三塊主功率合成母板(A2-A4);左側(cè)機箱從上至下依次是A5-A8 四塊主功率合成母板。主功率合成母板的正面是安裝功率放大板的卡槽,背面是效率線圈和功率合成器,初級是磁環(huán)線圈,次級是磁環(huán)中央的銅棒,此處就像一個升壓變壓器,完成發(fā)射機射頻信號的合成,合成后的射頻信號經(jīng)銅棒送至輸出網(wǎng)絡(luò)。

        2.1 二進(jìn)制功率合成母板(A1)

        DM-50kW 中波發(fā)射機的二進(jìn)制功率合成器母板上裝有一模一樣的14 個射頻放大器插座,前5 個是相似的二進(jìn)制功放板插座,區(qū)別主要在于背面磁環(huán)上繞著的銅線圈數(shù),分別是1/2、 1/4、 1/8、 1/16、 1/32 臺階,通過母板送來的+60V 給高兩位二進(jìn)制功放板(1/2、1/4)供電,通過母板送來的+30V給低三位二進(jìn)制功放板(1/8、1/16、1/32)供電。區(qū)別于二進(jìn)制小臺階供電,大臺階功放全部由熔斷器組件板送來的+230V供電,并且兩個機箱內(nèi)大臺階合成變壓器上磁環(huán)的銅線圈數(shù)是相同的。從機箱后門可以看到,每個合成變壓器的初級都對應(yīng)一個效率電感器,不同頻率使用的圈數(shù)不同,可改變抽頭調(diào)整放大器的輸出相位,抽頭位置也由工作頻率決定。

        2.2 主功率合成母板(A2-A8)

        主功率合成母板用于大臺階功放的合成,背面的磁環(huán)合成變壓器和效率線圈相同,其外型尺寸、電路板結(jié)構(gòu)分布都與合成母板(A1) 基本相同,磁環(huán)合成變壓器豎直排成一列,一根銅棒貫穿其中,所有功放模塊都由母板接入的+230V電源電壓供電。

        2.3 射頻功率合成器

        每個射頻放大板的輸出電壓都是固定的,想要達(dá)到需要的輸出功率,必須依靠射頻功率合成器。每一塊射頻放大板的輸出端都連接著一個磁環(huán)繞組,一根直徑28mm 的銅桿貫穿于所有的合成變壓器中央,相互間不能接觸或者離得太近,銅桿就是合成變壓器的公共次級,其下端與通地的銅帶連接,通過上端的銅桿與左側(cè)機箱銅桿的上端在機箱的頂部用一根直徑28mm 的銅桿水平連接,左側(cè)機箱銅桿下端穿過電流取樣變壓器與匹配網(wǎng)絡(luò)連接。一旦發(fā)射機運行,所有開通模塊的輸出功率就會經(jīng)銅桿合成后輸出。50kW 發(fā)射機銅桿與輸出網(wǎng)絡(luò)連接處的阻抗約為8Ω,且不會受輸出功率的影響,功放電源的電流約為235A。

        3 故障處理

        3.1 故障現(xiàn)象

        正常運行的發(fā)射機,隔幾天就會有幾塊射頻放大板損壞。經(jīng)測量,均是由場效應(yīng)管被擊穿引起的,需更換相同型號的場效應(yīng)管進(jìn)行修復(fù),插入備用射頻放大板,一段時間后,又會有射頻放大板損壞,且損壞的放大板位置不固定。

        3.2 故障分析

        通常射頻放大板的損壞是由場效應(yīng)管性能下降或反射過大造成的,射頻放大板長年累月運行,會影響場效應(yīng)管的性能,但更換新射頻放大板同樣會出現(xiàn)損壞的情況,所以需要在天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)或發(fā)射機輸出網(wǎng)絡(luò)上推斷故障點,在沒有播出任務(wù)時,可用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試阻抗,并進(jìn)行調(diào)整。

        3.3 故障處理

        夜間停機后,先檢查天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)中電感線圈的抽頭、電容的固定螺絲是否松動,電容有無裂痕,然后使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的阻抗,并調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)值。之后測試發(fā)射機輸出網(wǎng)絡(luò)的50Ω和8Ω阻抗,調(diào)整至合適位置,發(fā)射機運行一段時間后,又出現(xiàn)相同的故障現(xiàn)象。關(guān)閉發(fā)射機低壓后,對功率合成部分以及接地部分進(jìn)行詳細(xì)檢查,發(fā)現(xiàn)功率合成變壓器的次級銅棒與射頻分配板中心固定的螺絲松動,其它部分未發(fā)現(xiàn)故障,則需將螺絲重新固定。發(fā)射機運行正常,再無類似故障。

        3.4 故障總結(jié)

        發(fā)射機常年運行,散熱風(fēng)機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動,會使發(fā)射機內(nèi)部的螺絲、插頭、焊點逐漸松動,此類故障不常見,但故障點比較隱蔽,給安全播出帶來隱患。日常維護(hù)檢修時,應(yīng)定期進(jìn)行針對性檢查,緊固螺絲和插頭,對疑似有松動的焊點進(jìn)行重新焊接,將隱患排除在“萌芽”狀態(tài),確保發(fā)射機在“滿時間、滿功率、滿調(diào)幅”的三滿要求下正常運行。

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