DF-100A短波發(fā)射機的信噪比變差原因及分析

摘要本文介紹了DF-100A短波發(fā)射機運行中出現(xiàn)信噪比變差的原因，提出改善信噪比的方法。

中圖分類號:TN91文獻標(biāo)識碼:A

信噪比是發(fā)射機的一個重要指標(biāo)，信噪比變差不僅影響廣播的收聽效果，而且是發(fā)射機器件參數(shù)變化或損壞的表現(xiàn)。DF-100A短波發(fā)射機運行中會出現(xiàn)信噪比變差的現(xiàn)象，這里介紹一些影響信噪比的原因，并提出改善信噪比的方法。

1 功率開關(guān)模塊損壞影響信噪比

一部發(fā)射機的信噪比變差，用測試儀測得雜音電平僅為-45dB;用示波器觀察載波發(fā)現(xiàn)有噪聲，波形見圖1，噪聲的頻率約為2KHz左右。 將PSM控制器的鎮(zhèn)噪板(A3板)拔出，用示波器測載波的波形如圖2，噪聲的波形為方波，頻率約為2KHz，由于噪聲頻率為開關(guān)頻率70KHz~120 KHz的48次分頻，我們判定噪聲來自的功率開關(guān)模塊，可能是有一塊功率開關(guān)模塊損壞引入了噪聲。

圖1圖2

將功率開關(guān)模塊分組(4塊為一組，分組是為了加快查找速度)，拔出功率開關(guān)模塊控制小板的光發(fā)光纜，發(fā)射機加高壓，用示波器觀察載波的波形，看噪聲是否消失，如噪聲還在就恢復(fù)上一組功率開關(guān)模塊的光發(fā)光纜，將下一組功率開關(guān)模塊的光發(fā)光纜拔出，直至用示波器觀察到噪聲消失為止，將這組功率開關(guān)模塊的光發(fā)光纜逐一插回，觀察到噪聲再出現(xiàn)時，找出故障功率開關(guān)模塊。換下功率開關(guān)模塊，經(jīng)檢測開關(guān)模塊板上的IGBT(Insulated Gates Bipolar Transistor絕緣門雙極晶體管)的開關(guān)管(DC管)和保護管(AC管)均已被擊穿。

正常工作時，功率開關(guān)模塊上的IGBT的開關(guān)管被擊穿時，功率開關(guān)控制小板的失步保護電路檢測到開關(guān)管已被擊穿，會斷開保護管，保護管被切斷后，本板的外電檢測電路不再發(fā)出37KHz信號通知本機的開關(guān)狀態(tài)板，開關(guān)狀態(tài)板對應(yīng)電路不動作，開關(guān)狀態(tài)板對應(yīng)模塊工作狀態(tài)指示燈滅，循環(huán)調(diào)制器就會自動將這一個功率開關(guān)跳過，此功率開關(guān)從高壓供電系統(tǒng)中脫開，發(fā)射機正常工作。而當(dāng)功率開關(guān)模塊的IGBT的開關(guān)管和保護管均已被擊穿的情況，失步保護電路試圖斷開保護管，而保護管也被擊穿，無法斷開，本板的外電檢測電路依然發(fā)出信號，通知開關(guān)狀態(tài)板此功率開關(guān)模塊在正常工作，開關(guān)狀態(tài)板對應(yīng)模塊工作狀態(tài)燈指示燈亮著，環(huán)形調(diào)制器依然按“先合先斷，先斷先合”的次序讓這個功率開關(guān)循環(huán)通斷。功率開關(guān)控制器控制功率開關(guān)合上時，IGBT的開關(guān)管和保護管均已被擊穿，這個功率開關(guān)輸出電壓，而當(dāng)功率開關(guān)控制器控制功率開關(guān)斷開時，由于IGBT的開關(guān)管和保護管均已被擊穿，無法斷開，此功率開關(guān)繼續(xù)供電，此時PSM調(diào)制器輸出的高壓比正常時多出了一個功率開關(guān)模塊電壓(約680V)，形成了一個方波的噪聲(見圖1)。PSM系統(tǒng)用于PDM補償?shù)娜遣ㄐ盘栴l率fc約為70K Hz~120 K Hz，單個功率開關(guān)模塊的通斷頻率為開關(guān)頻率的48次分頻:fc/48=1.5 KHz~2.5KHz(整機共有48個功率開關(guān)模塊參加循環(huán)通斷)，所以產(chǎn)生的噪聲頻率為1.5 KHz~2.5 KHz。由于這個噪聲頻率是變化的，用示波器觀察載波時無法同步信號，這也是一個重要特征。

這個噪聲是因為在1.5 KHz~2.5K Hz的頻率上多合上一個功率開關(guān)，所以產(chǎn)生的噪聲是一個1.5 KHz~2.5 KHz的方波。PSM系統(tǒng)的鎮(zhèn)噪器按“靜態(tài)使用，動態(tài)停用”的原則工作，在無調(diào)制信號時(“靜態(tài)”)，由射頻信號通過包絡(luò)檢波器和雙向限幅器取得音頻噪音分量經(jīng)反向后加入音頻調(diào)制信號中，用來抵消原有噪音，來改善整機的雜音電平。這個由于功率開關(guān)模塊擊穿產(chǎn)生的方波噪音信號的平直階段，鎮(zhèn)噪器開始使用，在方波的開始上升和下降階段，鎮(zhèn)噪器尚未來得及停用，在音頻通路板中加入了反向的檢波信號，由此產(chǎn)生了如圖1的波形。

圖3 高末中和電橋 圖4 Iao與Ig2o中和關(guān)系

2 由于中和不良影響信噪比

DF100A短波發(fā)射機高末級的中和電路采用橋式中和電路，如圖3所示，由3C33、中和電容3C34、高末管跨路電容Cag1和電子管輸入電容Cin構(gòu)成中和電橋，調(diào)整中和電容3C34使電橋滿足平衡條件時，即中和良好時，能消除因電子管跨路電容造成的直通和反作用。

DF100A發(fā)射機中和電容3C34是由一塊鋁板做成，質(zhì)地比較軟，在維護和檢修發(fā)射機時，觸碰到中和電容3C34，會使之變形，改變了中和電容的容量，致中和不良，形成自激振蕩，發(fā)射機的信噪比變差，在示波器觀察載波的波形時，可以看到雜音，嚴(yán)重時發(fā)射機會出調(diào)制器過荷故障掉高壓。有時在更換了高末電子管后也會中和不良，形成振蕩，影響發(fā)射機的信噪比。

中和的調(diào)整有冷調(diào)和熱調(diào)兩種方法。冷調(diào)的方法可以在末級屏極槽路加一個小的激勵信號，在柵級檢測射頻信號的大小，調(diào)整中和電容3C34，使檢測到頻信號的最小，同時調(diào)整末級屏極槽路使檢測到頻信號的增大，再調(diào)整中和電容3C34，使檢測到頻信號的最小，如此反復(fù)調(diào)整找到最小值，就是中和點。用熱調(diào)的方法就是開啟發(fā)射機使高末級直流屏流Iao的最小值和簾柵流Ig2o的最大值在同時出現(xiàn)，如圖4所示，可以據(jù)Iao和Ig2o的變化趨勢找到最佳中和點。

在實際的維護中，我們有個更簡單而實用的方法。在經(jīng)過熱調(diào)后，使高末級直流屏流Iao的最小值和簾柵流Ig2o的最大值基本在同時出現(xiàn)，但由于人眼觀察的誤差和刻度表的精度原因，而無法達到最佳中和點。實際調(diào)整時，可以在發(fā)射機播音頻段內(nèi)用示波器觀察載波，看是否出現(xiàn)寄生振蕩，如果中和不良，很可能在高頻端或低頻端出現(xiàn)寄生振蕩或雜音。如在高頻端出現(xiàn)寄生振蕩，而其它頻段正常，則可能是過中和了，應(yīng)減小中和電容3C34，將鋁板面積稍微減小，或稍微將鋁板向遠離隔直電容方向調(diào)整，直至寄生振蕩消失。如在低頻端出現(xiàn)寄生振蕩，而其它頻段正常，則可能是欠中和，應(yīng)增大中和電容3C34，將鋁板面積稍微增大，或稍微將鋁板向靠近隔直電容方向調(diào)整。

3 自動增益放大器、寬放不良影響信噪比

DF100A發(fā)射機的自動增益放大器(1A9)、寬放不良也會引入寄生振蕩，而且振蕩頻率與發(fā)射機工作頻率相近，發(fā)射機防振系統(tǒng)難以消除這個振蕩，會使發(fā)射機的信噪比惡化，嚴(yán)重時會使發(fā)射機會出調(diào)制器過荷故障或陰流過荷故障掉高壓。

我機房一部發(fā)射機的信噪比變差，示波器觀察載波，波形如圖5，寄生頻率約為播音頻率的三分之一，檢查了很多地方?jīng)]有發(fā)現(xiàn)問題。最后用示波器從頻率合成器到高末逐級測量，發(fā)現(xiàn)噪聲來自寬帶放大器。更換了對管Q3:MRF141G(寬放見圖6)，噪聲消失。

圖6

自動增益放大器的采樣輸入端E8、E9有一個防止高頻干擾的L-C低通濾波器，(見圖7:L3、C15，L4、C14)，電解電容C14和C15在使用一段時間后，容量會下降，L-C低通濾波器的性能下降，在某些頻段可能會引入干擾信號，發(fā)射機的載波出現(xiàn)噪聲，發(fā)射機的信噪比下降。我們一部發(fā)射機在11MHz頻段出現(xiàn)噪聲，但在7MHz頻段和9MHz頻段都正常，檢查自動增益放大器的電解電容C14和C15，發(fā)現(xiàn)它們表面稍鼓起，測其容量已由100F降至70F，更換電容后開發(fā)射機，11MHz頻段出現(xiàn)的噪聲消失了。

圖7

4 結(jié)束語

發(fā)射機在運行后，設(shè)備的參數(shù)發(fā)生一些變化，影響發(fā)射機信噪比，其原因還很多，如防振電阻變化等，甚至是PSM控制器的輸入/輸出板變臟，附著灰塵，也影響了信噪比，我們用酒精清潔后，信噪比竟有2dB的提升。在這里我們只列舉一二。我們要加強發(fā)射機的運行、維護、管理，加強預(yù)檢、預(yù)查，保證設(shè)備處于最佳運行狀態(tài)。通過發(fā)射機參數(shù)的變化，查找發(fā)射機的故障，將故障消滅在萌芽狀態(tài)，并改善發(fā)射機的播出效果。