全固態電視發射機性能的分析

董方明

河南省鶴壁市第一電視轉播臺，河南 鶴壁 458000

科學技術的進步催生了全固態電視發射機，逐步取代電子管及速調管發射機，成為電視行業發展的主流。全固態電視發射機的問世不僅僅是器件上的更新換代，它還引發了電視發射機設計、制造理念上的巨大變化，同時促使了電視發射機運行與維護技術方面的重大變革。本文首先以GME1114型全固態電視發射機為例，介紹了其基本組成和工作原理，而后對全固態電視發射機的技術性能進行了深入剖析，并對影響其運行的因素進行了探討。

1 系統組成和基本原理

以GME1114型全固態電視發射機為例，該機主要由6部分組成，即：激勵器、功率放大器、無源部件（包括分配器、合成器、帶通濾波器等）、供電控制部分、風冷系統和計算機監控系統。其中，激勵器是發射機的核心，它控制著整個發射機的運行。激勵器是由視／音中頻調制器、DP/DG校正、群時延校正、互調校正、上變頻器、激勵功放、開關電源部分和控制主控單元組成。激勵器的主要作用是將信源部分送來的視／音頻信號調制到指定的頻道載波上，并放大到一定電平去推動功率放大器。該機采用了32個450W功放模塊進行功率合成，輸出功率大于l0kW。每個功率放大器由4只大功率場效應管組成末級。每個BLF861A管和與之相連的輸人輸出匹配電路構成一個單管放大器；兩個BLF861A單管放大器和90正交電橋構成一組平衡放大器；兩組這樣的平衡放大器再用同相的二合成器進行功率合成，得到大于450W功率輸出的功放模塊。功放模塊為寬帶功放，線性好、一致性強、可互換使用，便于數字化升級。BLF861A場效應管放大器的輸人和輸出匹配網絡中都含有由微帶線構成的平衡／不平衡轉換（因為BLF861A為推挽型對管，要求平衡輸入／平衡輸出，而通常功率傳輸都采用不平衡的電纜或微帶，故需要轉換）。分配器、合成器均采用吉賽爾電路微帶或懸帶結構和同向一次分配合成的方式，避免了多次合成的損耗大、結構復雜的缺點，此結構的插人損耗非常小；各功放端口之間具有隔離特性，隔離度均在26dB以上；結構緊湊，最大限度保證功率輸出，并且一旦一路功率出現問題不影響功率的合成輸出。輸出端帶通濾波器采用進口產品，對帶外諧波進行抑制，確保帶外非所需發射小，防止對其余頻道的干擾。

2 系統運行可靠性分析

在全固態電視發射機的研發階段，工程技術人員就充分考慮和利用了全固態功放的技術優勢，從而使全固態電視發射機的系統性能得到了極大的提高，系統工作的可靠性有了顯著的提高。對于全固態功放的基本電路及其功放模塊，在并聯運用時會具備較多的冗余性。基于此，用若干個獨立結構的開關電源分別為幾個功放模塊供電，中間不再設置推動功放。如此，激勵器的輸出功率可直接分配給若干運行的功放模塊，進行放大后合成并輸出，功放電路的瓶頸可得以解除，從而顯著地提高了系統的可靠性。此外，開關電源采用并聯均流的供電方式，某個電源損壞后其對應的功放模塊的電流均勻的分配給其他電源，不會影響功放的工作，除了功放這一關鍵部位，系統設計中力求使其余組成部分也具有冗余性質，從而使整個系統成為不會中斷的連續工作的系統，其他需要做冗余設計的組成部分主要是激勵器、風冷裝置、控制電路和配電電路。如激勵器可采用主備激勵器熱備份的方式，風冷裝置可采用兩部以上的風機分別冷卻部分功放和電源，控制和配電電路也可以采用對各部分電路分別控制和供電的方式使其具有了并聯性質。盡可能使某一環節發生故障時只影響局部而其余部分仍正常運行。

3 系統可維護性分析

由于陰極活性金屬物質的不斷消耗，電子管在正常使用情況下，使用年限往往是有限的。而全固態電視發射機由于元器件老化和壽命終了，放大管無需到期更換。全固態電視發射機具有極好的互換性，其功放模塊和電源模塊均采用單一形式的獨立結構的標準化組件，發生故障時可以啟用備用模塊，使系統恢復正常，不需立即修理。全固態電視發射機在設計之初就綜合考慮了多方面因素的影響，以提高系統的可維護性。如通過提高單個功放管的功放容量，以減少元器件的總數；采用優質元器件，以降低其工作強度。功放的高頻電路通常采取了無調整化設計，以減少維護操作的復雜程序。如功放模塊采用了大裕量設計，在多級的功放模塊內設置預校正電路，減少整機的調整量，降低補償要求；預校正電路在本功放模塊遇見故障時發生作用，但不影響其他單元正常工作。功放模塊內設置的異常告警和指示功能通常兼有集中指示和本地指示，便于進行故障定位。

4 運行條件分析

全固態電視發射機的運行條件可分為內部條件和外部條件。全固態電視發射機對運行條件要求并不高，但是其運行效果與運行條件關系極大。如果在全固態電視發射機運行過程中，充分重視其運行條件，能使其系統性能得到更為充分的發揮，從而極大地提高系統運行的可靠性，有效地降低故障發生率。

4.1 內部條件

內部條件主要是指發射機的電路設計、機械結構及系統配置，如增益控制電路、功率合成電路、風冷系統的風量、進出風通道、故障的自檢、定位和保護等。如果以上功能能夠設計合理、配置到位，發射機的運行可靠性就能得到極大的提高。對于發射機的內部條件，也就是自身的設計，實際中還存在不少問題。例如，有些廠家的發射機激勵器采用了插件式結構，維護時將插件用轉接板或轉接線引出。這樣做雖然能夠方便維護和調整，但插件式的結構單體過多，使得激勵器整體的機械結構過于龐大復雜。插件與插座之間為剛性接觸，并且往往只有前面板的下端有一顆鎖緊螺絲，插件受力不平衡，鎖緊螺絲往往會出現應力集中。機器運行持續振動及多次維護調整往往會引起插件接觸不良、鎖緊螺絲滑絲或擰斷等故障問題。此外，多個插件集中在一起，散熱問題難以解決，因此，這種形式的激勵器穩定性、可靠性較差。而且不少發射機的冷卻系統設計也存在問題，如沒有針對功放散熱器設計有效的進風和出風通道；采用的軸流風扇雖然轉速高、風速快，但風量卻并不大，造成發射機的一大堆軸流風扇呼呼地轉，進出風量卻并不大，而且進風沒有有效地對準散熱器，產生的熱風也沒有順暢的出路，結果散熱器照樣熱得燙手，功放的損毀率居高不下。

4.2 外部條件

外部條件主要是指發射機房的溫度、濕度、空氣潔凈度、供電是否正常、天饋系統的匹配程度、信號源是否穩定正常等等。外部條件對發射機的正常運行同樣非常重要，需要注意的方面也是很多的。例如，由于進水等原因引起天饋系統駐波比劣化、反射功率增加，進而引起發射機保護或功放燒毀；空氣中灰塵過多容易堵塞進風口的濾塵網，導致功放冷卻風量不足。實踐中，技術人員往往對機房的環境溫度和濕度不能給予充分的重視，造成電視發射機出現不應有的故障，需要引起特別的關注。

5 結論

隨著全固態電視發射機的廣泛推廣應用，技術人員需要不斷學習、補充新的知識，以適應技術進步的要求，非此不能做好設備的日常維護工作。作為從事電視發射設備技術管理與維護的工程技術人員，不僅要在設備出現故障時能迅速準確地分析和判斷故障發生原因，及時修復設備，更要從系統的角度全面把握設備的技術性能及其運行條件，并將對設備的認識充分體現在技術維護工作中，做實做細，力爭使全固態電視發射機少出故障，尤其是少出大的故障，確保播放質量。

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