GZ－G1K－ⅠPDM發射機原理、檢修、天調網絡改造

周鳳岐，林秉信，王 娟（.吉林省琿春市中波轉播臺，吉林 琿春 33300；.吉林省琿春市廣播電視臺，吉林 琿春 33300）

1 概 述

為更好地安全優質播出，提高效率、減少停播率，琿春市廣播電視臺根據春化臺實際情況，經臺長辦公會議決定，給春化轉播臺1 530 kHz發射機配備購置哈爾濱正泰公司生產的ZT－G1KW－Ⅲ型PDM發射機一部作為備機。2013年5月訂貨，7月下旬到貨。設備配置發射機一部、ZT－TJ型中波天線交換器假負載一體機一臺及其它配件等。

2013年8 月16 日琿春市廣播電臺技術科組織技術人員到春化轉播臺進行安裝準備工作。現場將備機擺放對位，交換器假負載擺放兩部發射機，并用軟饋線與交換器假負載連接，以上各項工作對位完善后，備機接地線及三相四線供電。

1.1 交換器的連接及工作原理

交換器配線連接圖如圖1所示。交換器的工作電源取自發射機三相的任意一相火線和零線（N），為交換器開關電源提供220 V供電，經開關電源輸出24 V直流電壓，給各個工作狀態及繼電器控制電路供電。

1.2 交換器斷電的情況

交換器斷電的情況下，由于各繼電器無工作電壓，繼電器無動作，將一直保持A機接天線，B機接假負載。

1.3 打開工作電源開關K1時的情況

（1）交換器K2打在手動、開關K3打在A機上時，繼電器J1、J2不吸合，XD1紅燈亮顯示A機接天線，XD4綠燈亮顯示B機接假負載；開關K3打在B機時繼電器J1、J2吸合，此時，XD2綠燈亮顯示A機接假負載，XD3紅燈亮顯示B機接天線。

（2）轉換開關K2打在自動時，如果先開A機，則A機的取樣電壓220 V加到JX－3端，繼電器JA首先吸合，其JA的常閉接點斷開，切斷了繼電器J1、J2的工作電壓，使真空繼電器鎖定在A機接天線上，B機接假負載的工作狀態，同時指示燈XD1紅燈亮，XD4綠 燈亮，顯示A機接天線，B機接假負載的工作指示狀態。此時JA、JB已經鎖定，再開B機也無法使交換器切換工作狀態。如果先開B機，則B機的取樣電壓220 V加到JX－4端，繼電器JB首先吸合，其JB的常閉接點斷開，切斷了繼電器JA供電。同時JB的常開接點接通，繼電器J1、J2吸合，交換器切換到A機假負載，B機接天線的工作狀態，此時XD2亮綠燈指示A機假負載，XD3亮紅燈B機接天線的工作指示狀態，JA、JB已經鎖定，再開A機也無法使交換器切換工作狀態。另外，圖中CJ1、CJ2分別為A機、B機的主整電源交流接觸器KF。JX－3、4分別接在KF的下端（輸出端）。

開備機空氣開關，交換器供電，檢驗交換器、自動、手動、主備指示，假負載是否正常，各項電壓、接點檢驗正常后，將交換器控制開關拔向自動位置，電源開關拔向開的位置，此時可以開啟主機。當主機開啟后，輸出功率為零，高駐波保護面板指示DS2亮，封鎖調制。當開備機時，交換器指示備機輸出對向假負載，輸出功率及反射指示都在正常范圍內工作。當將主機對向假負載時，主機功率輸出也只能調試到400 W左右，說明主機有故障存在。與此同時，備機輸出通過交換器送向天線，然而備機告警，反射保護封鎖調制，無法送出RF射頻信號，顯示屏顯示駐波比過大，因此可判定天調網絡出現故障。

圖1 自動／手動天線交換器原理圖

2 故障現象

根據主機與備機對比，首先將輸出天線饋管接頭與交換器拆解開，將示波器連接在饋管接頭上，測試觀察哪個頻率倒送引起的駐波比過大。經觀察發現示波器顯示有頻率585 kHz、130 V峰峰值的高電平通過發射天線及饋管倒送到發射機，引起發射機反射保護，并封鎖調制。過去主機能夠將RF射頻送出，雖然輸出功率達不到滿功率，也應該能維持低功率送出RF射頻信號，現在卻發生了輸出功率為零的現象，為什么？此時將主機出現的不正常故障暫時放下，主要研究和檢查天線倒送引起的備機保護封鎖，無法送出RF射頻信號的故障。

3 故障分析

根據故障現象，與廠家技術人員實地繪制了1 530 kHz統調房天線網絡，并進行分析。

在實地繪制原設計的天調網絡里，只有對1 143 kHz頻率的阻塞網絡，而沒有585 kHz的陷波網絡。經過了解春化臺最先開播的是1 530 kHz和1 143 kHz兩部發射機，天調設計只有1 143 kHz的阻塞。后期隨著無線廣播“村村通”工程和對延邊朝鮮語廣播的需要，增設了585 kHz延邊朝鮮語廣播設備，根據當時實際情況，1 143 kHz和585 kHz兩個頻率采用雙頻共塔。對其天調網絡進行重新設計和安裝調試，使兩個頻率的發射機運行穩定，至今沒有出現互相干擾的情況發生。然而當初設計只考慮這兩個頻率的天調網絡改造，沒有考慮對1 530 kHz天調網絡的改造和重新設計，致使1 530 kHz天調網絡及天饋線產生585 kHz倒送的故障，引起發射機駐波比保護及封鎖調制。

4 故障排除

根據1 530 kHz天調網絡的原設計，本著對參數影響小、改動小的原則，在其天調網絡的輸入端加接了串并聯陷波回路。因工作頻率1 530 kHz高于陷波頻率585 kHz，根據有關資料采用此種陷波回路。在并聯回路L1、C1中，當ωL1＝1／ωC1時，對1 530 kHz頻率整個并聯回路呈純阻性，且阻抗值最大，該回路對陷波頻率585 kHz而言呈感性，其電抗值為X1；而串聯回路L2、C2中，感抗XL＝ωL，和ω成正比；容抗XC＝－1／ωC，和ω成反比。當ωL2＝1／ωC2時，對585 kHz頻率而言呈容性，其電抗值為X2，當X1和X2大小相等，發生串聯諧振，將585 kHz頻率陷波吸收入地，如圖2。

首先用網絡分析儀，設置在1 530 kHz頻率上，測試L1、C1并聯阻抗、調諧L1，使L1、C1并聯諧振阻抗對1 530 kHz的頻率無窮大。然后接入L2、C2串聯諧振電路，將網絡分析儀設置在585 kHz頻率上，測試其串并聯諧振阻抗，調諧L2，使串并聯的諧振阻抗對585 kHz的頻率接近于零，即阻抗－5Ω。以上調整工作完成后，接入天調網絡的輸入端，再將網絡分析儀設置在1 530 kHz頻率上，對天調網絡的阻抗匹配進行調整，使網絡分析儀的顯示為實部49.5Ω、虛部－1.24、VSWR1.25。將饋管接口接入交換器接口，此時開啟備機，輸出功率調到1 kW，反射功率接近零，射頻RF信號輸出正常無調制封鎖報警出現，則證明天饋線系統恢復正常。

圖2 陷波回路

5 運行情況

通過以上的檢查、維護、改造和調試，天調網絡及備機的阻抗匹配良好，發射機運行正常。關閉備機，開啟主機，主機的輸出功率為400 W左右，高駐波報警指示DS2亮紅燈。PA功放盒故障指示DS2、DS5亮紅燈，此顯示說明主機功放盒存在故障，關閉主機，檢查功放盒，發現三個功放盒單元中有一個嚴重損壞。調換備用功放盒后，重新安裝到主機上，開啟主機逐漸調節功率控制鈕，使功率上升到750 W左右后，功放盒故障報警指示恢復正常，而功率控制鈕再無法使功率上升到1 kW左右。如圖3，通過對駐波比保護電路分析和測試，正常時取自定向耦合器的反射電壓經J5－6進入接口板，此電壓應在0.5 V以下，當此點電壓升至3～4.6 V時，Q1和Q2組成的間歇振蕩器開始工作，其振蕩頻率為3 Hz。U2是帶內部時鐘頻率的可變分頻計數器，U5是16進制加減計數器，15腳為計數脈沖輸入端，10腳為計數器使能端，高電平做加計數，低電平做減計數。當駐波比＞1.2，反射電壓＞3 V時，U5開啟計數，當計數到32次時，監視板上高駐波報警指示燈DS2亮。同時由Q4組成的數模轉換電路輸出駐波減縮功率電平降低射頻功率。當駐波比＞1.5，反射電壓信號＞5 V時，U1D－12腳電壓超過U1D－13腳的比較電壓4.6 V后，U1D－14腳輸出15 V駐波減縮功率信號電平，立即將發射機功率控制信號降到零，RF輸出為零。經分析主機輸出功率為零，是由130 V峰峰值倒送電平超過U1－13腳比較電壓4.6 V以上，引起U1動作，高駐波保護U1－14腳輸出15 V高電平強制功率控制信號為零，RF輸出為零。

圖3 高駐波比保護原理圖

根據以上分析，測試高駐波保護板J5－6反射功率采樣接點電壓3 V，比正常值0.5 V高出2.5 V。引起此點電壓增高是由定向耦合器的入射檢測器A1送出的。因為正常時，在T1次級負載電阻R1、R2上建立的電壓代表發射機RF輸出電流電平；由于RF電壓檢測器A2通過J1轉接送來的代表發射機RF輸出電壓加到T1次級中心抽頭，這兩個電壓在T1負載電阻R1、R2上合成。當次級中心抽頭電壓正好調到無反射功率時，R1和R2上電壓絕對值相同。當反射功率為零時，R1上的電壓與中心抽頭的電壓，正好幅值相等方向相反，反射功率輸出為零，表示中心抽頭送來的是反向電壓；R2上的電壓和中心抽頭電壓，正好幅值相等、相位相同，兩電壓之和，表示為正向入射功率。當反射功率存在時，R1上的電壓與中心抽頭電壓正好幅度相等、方向相同，反射功率輸出為兩電壓之和；R2上的電壓與中心抽頭的電壓正好幅度相等、方向相反，入射功率輸出為兩電壓之差。即：

通過分析入反射波檢測器工作過程，由RF電壓檢測器為T1中心抽頭提供的參考電壓電平發生了變化，而使入反射檢測器A1輸出的反射功率采樣電平上升到3 V。將數字表接到定向耦合器J3輸出端，分別試調C10可變電容和L1電感組成的RF電壓監測網絡，數字表顯示由3 V逐漸減小到0.5 V。調節功率控制發射機，功率指示能升到1.2 kW，高駐波保護指示DS2恢復正常，至此發射機的改造維修工作完成。

6 總 結

此次改造、檢修的過程中，引發許多思考。引起發射機駐波保護的主要原因是天調網路存在設計缺陷，也與技術維護人員在日常工作中經驗積累不足有關，而使585 kHz頻率倒送130 V峰峰值的電壓，造成1 530 kHz主機功放盒損壞。而且長時間工作在駐波比保護的狀態下，致使發射機不能滿功率輸出。通過此次改造檢修，提高了技術維護人員的實踐能力，為以后的維護工作提出了新的要求和努力方向。