中波發(fā)射機(jī)三大電聲指標(biāo)下降的原因及檢修方法

劉 偉

(信陽中波轉(zhuǎn)播臺，河南信陽464000)

中波發(fā)射機(jī)在長期工作中，不可避免的會出現(xiàn)某些性能指標(biāo)的下降，尤其是噪聲電平、非線性失真和頻率響應(yīng)等三大指標(biāo)的下降，影響發(fā)射機(jī)的工作質(zhì)量和穩(wěn)定性。筆者通過多年來對發(fā)射機(jī)電聲指標(biāo)的維護(hù)，摸索出一些行之有效的檢修方法。本文以陜西762廠生產(chǎn)的AM103S5-Ⅱ數(shù)字調(diào)幅中波廣播發(fā)射機(jī)為例(其電路圖見產(chǎn)品說明書)，剖析對三大電聲指標(biāo)有影響的因素以及檢修的方法，供大家檢修時參考。

1 引起噪聲電平下降的因素

發(fā)射機(jī)的噪聲電平，又稱信噪比，是發(fā)射機(jī)在沒有外加調(diào)制信號的條件下，其射頻信號通過線性檢波器檢波后的交流電壓有效值與調(diào)制度為100%時的檢波器輸出交流電壓有效值之比，用分貝數(shù)表示。當(dāng)我們檢測發(fā)現(xiàn)噪聲電平降低時，應(yīng)從如下電路著手檢查。

1.1 電源不穩(wěn)定或三相不平衡

供電電源的整流濾波穩(wěn)壓電路出現(xiàn)異常。檢查各電源的紋波系數(shù)是否合格，若出現(xiàn)50 Hz或100 Hz的干擾信號是因為接地不良，300 Hz則是電源的整流濾波電路不正常。

1.2 射頻功率放大器的推動激勵幅度不夠

通常應(yīng)為23 VP-P，當(dāng)幅度小時，信噪比就會明顯變劣。

1.3 調(diào)制B-電源調(diào)整不當(dāng)

發(fā)射機(jī)輸出功率愈大，調(diào)幅正峰和負(fù)峰的電流差愈大，相應(yīng)B-電源的電壓差也較大。10 kW機(jī)B-電源的受調(diào)情況如表1所示。其B+電源的電壓為5 V，B-電源的調(diào)制音頻信號是從模擬輸入板數(shù)控電位器電路之后的N4B采樣來的，因此當(dāng)輸出功率降低時，音頻+直流信號變小，B-電壓絕對值也跟著變小。當(dāng)輸出上升時，B-電壓絕對值也相應(yīng)增大。

表1 10 kW機(jī)B-電源受調(diào)情況

1.4 模擬輸入板中三角波形成電路

(1)頻率和幅度

在XJ1測試點接上頻率計數(shù)器和示波器，調(diào)節(jié)R41使頻率為72 kHz，調(diào)節(jié)R43使幅度為10 mV為宜。

(2)大臺階同步信號

大臺階同步信號是一連串的正負(fù)脈沖信號。在載波狀態(tài)時，大臺階同步信號為0，由1/64臺階控制，調(diào)節(jié)時以噪聲電平最優(yōu)為佳。

1.5 輸入到A/D轉(zhuǎn)換電路的音頻復(fù)合信號的電平不能太低

在XJ7上測量其幅度一般為6 VP-P。

1.6 功放模塊的通斷點和零激勵點

各端頻通斷偏離零激勵點的時距取決于幾倍射頻周期和產(chǎn)生選通脈沖延時差距，使得功放通斷點和零激勵點都不重合，必須進(jìn)行預(yù)補償。

(1)相位補償?shù)拇终{(diào)

第一項是用XT11跳線器選擇射頻輸出取樣信號和射頻分配取樣信號;第二項用DIP型開關(guān)S1在不同工作頻率時對選通脈沖進(jìn)行相位的預(yù)補償。

(2)脈寬調(diào)整電路

用R78、R79、C106組成微分電路進(jìn)行連續(xù)可調(diào)的補償，其調(diào)整的范圍為20～50 ns。

1.7 其它方面的問題

其它需要考慮的問題有:

(1)集成電路管腳、接插件、元器件虛焊、功放模塊插件等接觸不良時，也易產(chǎn)生噪聲。

(2)高頻信號竄入音頻系統(tǒng)。使音頻信號中帶有音頻范圍內(nèi)的雜音。

(3)槽路失諧。

(4)元件噪聲:整機(jī)電路中的集成電路、場效應(yīng)管、電阻、電容質(zhì)量變劣時，也是噪聲的來源之一。

(5)A35板上的電源補償電路、音頻優(yōu)化電路也應(yīng)檢查，不可忽略。

(6)注意臺階缺損(包括二進(jìn)制臺階)和高壓電源熔斷器的通斷情況。

2 引起諧波失真的因素

諧波失真是指發(fā)射機(jī)用單一頻率的正弦音頻信號調(diào)制時，由于高頻放大器的非線性和調(diào)制器的非線性，會產(chǎn)生各次諧波分量，諧波分量的均方根值與基波有效值之比，即為諧波失真。數(shù)字調(diào)幅中波發(fā)射機(jī)的輸出信號，是經(jīng)過音頻處理、A/D轉(zhuǎn)換、調(diào)制編碼、功率合成、調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)等加工處理的產(chǎn)物，必然和輸入信號有差異，不能100%真實地反映輸入信號的特征。這是由于發(fā)射機(jī)中使用的一些非線性元件，產(chǎn)生諧波頻率，使輸出信號發(fā)生了畸變。

當(dāng)測試到諧波失真過大時，比較便捷的方法是首先觀察射頻放大器故障指示紅燈的點亮情況，將損壞的功放修復(fù)或更換后再試;若不能改善再用假負(fù)載代替天饋線試機(jī)，若失真正常則說明問題在天饋線系統(tǒng)。如果確定是發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的失真時，可在A/D轉(zhuǎn)換板的X2-1端接上示波器，檢測復(fù)原的音頻信號是否有失真。若有失真，說明問題在模擬輸入板，A/D轉(zhuǎn)換器及信號源本身;若沒有失真，說明問題在調(diào)制編碼器，射頻功率放大器或輸出調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)。

2.1 射頻電路

射頻電路中引起失真的因素有:

(1)射頻功率放大器的故障造成臺階丟失引起失真，其中包括二進(jìn)制臺階。同時還要注意高壓電源熔斷器的通斷情況。

(2)射頻功率放大器的射頻激勵電平過低，射頻功率放大器的激勵電平應(yīng)在 22～25VP-P，通常為23VP-P。

(3)天饋線故障，如天線帶寬有限。

(4)輸出調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)失諧，帶通濾波器調(diào)諧電容C101調(diào)諧不當(dāng)(10 kW機(jī)的失調(diào)不允許超過500 W)。

(5)調(diào)制編碼器

它主要是完成臺階的開通信號，若丟失臺階信號，功放模塊不開通，則易產(chǎn)生失真。可直接在調(diào)制編碼器的U形狀跨接線上測試，觀察有否應(yīng)當(dāng)開通模塊的TTL低電平，并檢查模塊的開通情況，來判斷是否調(diào)制編碼器故障，還是隔離驅(qū)動電路故障。

2.2 模擬輸入板

用示波器分別接到XJ1、XJ4、X6-10處，觀察信號波形，若發(fā)現(xiàn)有失真，問題就在測試點前的電路，在測試前對信號源本身也應(yīng)作檢查。

2.3 A/D 轉(zhuǎn)換器

發(fā)射機(jī)開滿功率加10 kHz音頻信號，100%調(diào)制，將調(diào)制監(jiān)視取樣信號送到綜合測試儀進(jìn)行分析，其失真度不大于1.5%。

(1)如10 kHz音頻信號的失真度大于2%時，應(yīng)檢測1 kHz的失真度。如果也是一樣，就應(yīng)該對故障部位進(jìn)行檢查修理。

a.脈寬調(diào)整電路不當(dāng)易產(chǎn)生失真。脈沖寬度由C106的容量和R78、R79的阻值決定，其脈沖寬度在20～50 ns之間，用于過零切換微調(diào)。

b.A/D轉(zhuǎn)換電路故障，使轉(zhuǎn)換12比特的二進(jìn)制代碼出錯。

(2)如果10 kHz音頻信號失真度小于2%，則利用相位補償開關(guān)S1選擇不同電容和電感來調(diào)整失真最佳點，低頻端容易調(diào)，高頻端比較難調(diào)。

3 引起頻率響應(yīng)變劣的因素

發(fā)射機(jī)對所有輸入信號的幅度，隨頻率不同而放大不均勻，引起頻率失真，從而引起音色的改變。其定義為:發(fā)射機(jī)的調(diào)制系數(shù)，隨輸入發(fā)射機(jī)振幅電平恒定的正弦音頻信號的頻率而變化的特性，用分貝表示，即為振幅/調(diào)制頻率特征，也稱頻率響應(yīng)。其特征的優(yōu)劣主要取決于模擬輸入板的音頻電路，如果低頻端不良，主要在于貝塞爾低通濾波器;高頻端不良重點檢查高頻補償電路;另外就是A/D轉(zhuǎn)換板中的A/D轉(zhuǎn)換之前的音頻電路;最后應(yīng)注意末級輸出網(wǎng)絡(luò)和天調(diào)網(wǎng)絡(luò)本身的頻響。即，頻率響應(yīng)受以下各方面影響:

(1)音頻輸入端的接口要與音頻處理設(shè)備出口阻抗相匹配。正確連接可以優(yōu)化高頻頻響，并且有效地限制過沖。

(2)貝塞爾函數(shù)濾波器其優(yōu)點是帶通很平滑，如出現(xiàn)高頻下跌，不對稱都需要進(jìn)行調(diào)整。測試時，從XJ1點獲得信號，不對稱時調(diào)節(jié)R8、R9;頻響不良時調(diào)節(jié)C5～C8。

(3)平衡—不平衡轉(zhuǎn)換電路失調(diào)也會造成頻響不良。

(4)末級輸出網(wǎng)絡(luò)及天調(diào)網(wǎng)絡(luò)失諧時，也會造成頻響不良。

4 故障實例

某次，在對發(fā)射機(jī)進(jìn)行例行檢修后，測試25 kW發(fā)射機(jī)的三大電聲指標(biāo)時，發(fā)現(xiàn)失真度指標(biāo)有所增大，但還是屬于甲級指標(biāo)(甲級為4%);在測試發(fā)射機(jī)的信噪比時，信噪比卻明顯變壞，僅達(dá)到-56 dB，成為乙級指標(biāo)(甲級為-58 dB、乙級為-53 dB);頻率響應(yīng)指標(biāo)沒有變化。

用雙蹤示波器檢查各功放電路激勵電壓的幅度，對場效應(yīng)管 IRF350來說，激勵幅度通常要求為23 VP-P，經(jīng)檢查，沒有發(fā)現(xiàn)問題，同時各等壓功放模塊和二進(jìn)制功放模塊都正常;接著，對音頻系統(tǒng)輸入電纜和為測量設(shè)置的拾電裝置及引線進(jìn)行檢查，均正常，發(fā)射機(jī)外電以及電源輸出都很穩(wěn)定，也沒有發(fā)現(xiàn)集成電路管腳接觸不良、接線虛焊等，發(fā)射機(jī)的各元件，電阻、場效應(yīng)管和電容等均沒有發(fā)現(xiàn)異常的變化。在排除了影響信噪比的有關(guān)因素后，我們用雙蹤示波器在發(fā)射機(jī)的輸出取樣端口進(jìn)行監(jiān)測，觀察究竟是哪些頻率的噪聲造成的干擾，經(jīng)過測試后發(fā)現(xiàn)，噪聲的主要成分為300 Hz信號，經(jīng)分析，認(rèn)為是發(fā)射機(jī)電源的十二相整流電路出現(xiàn)了問題，產(chǎn)生300 Hz的噪聲，經(jīng)過進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)主整十二相整流電路里8只5 600 μF電容器有電解液泄漏的痕跡，將整流電路里的所有5 600 μF濾波電容拆下來一一進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)有些電容容量已經(jīng)不夠了，而且有個別電容容量幾乎為零，在更換所有損壞的濾波電容器后，再測發(fā)射機(jī)的電聲指標(biāo)，失真度均在1%以下(甲級指標(biāo))，信噪比也達(dá)到-63 dB(甲級指標(biāo))，發(fā)射機(jī)恢復(fù)正常。

若發(fā)射機(jī)三項主要指標(biāo)都不合格時，可測試模擬輸入板和A/D轉(zhuǎn)換板的音頻通道指標(biāo);其指標(biāo)通常為。信噪比 ＞75;失真 ＜0.03%;頻響-0.6 dB(50 Hz～10 kHz范圍內(nèi))。音頻信號從模擬輸入板X2(1，2，3)輸入，被測信號是A/D轉(zhuǎn)換板X2的12位二進(jìn)制數(shù)解調(diào)信號。

5 小結(jié)

一般情況下，數(shù)字調(diào)幅中波發(fā)射機(jī)三項主要電聲指標(biāo)中，頻率響應(yīng)指標(biāo)不易降低，最容易出問題是非線性失真和噪聲電平，這二項指標(biāo)是相互聯(lián)系的，當(dāng)非線性失真過大時，噪聲電平也相應(yīng)地下降。有時，當(dāng)我們把非線性失真指標(biāo)修復(fù)后，噪聲電平也可能達(dá)到要求。當(dāng)失真度或者噪聲電平同時下降時，首先檢查功放模塊的工作狀態(tài)、開通情況以及功放模塊輸入的射頻激勵信號的幅度和波形;還要檢查電源的紋波系數(shù)是否合格、接地是否良好。若這些方面都符合要求，指標(biāo)仍然達(dá)不到要求，就可以按上述介紹的方法進(jìn)行檢查。

［1］劉吉坤，戈義志.數(shù)字調(diào)幅中波廣播發(fā)射機(jī)功放模塊常見故障及檢測方法［J］.廣播與電視技術(shù)，2001，(11):149-153.

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