陜西762廠DAM全固態(tài)中波廣播發(fā)射頻功放模塊原理及相關(guān)故障分析

武曉煒 山西廣播電視無線管理中心528臺

陜西762廠DAM全固態(tài)中波廣播發(fā)射頻功放模塊原理及相關(guān)故障分析

武曉煒 山西廣播電視無線管理中心528臺

本文以本人所在某中波廣播發(fā)射臺大量配置使用的陜西762廠DAM全固態(tài)中波廣播發(fā)射機為例，介紹了中波廣播發(fā)射機發(fā)展歷史、DAM全固態(tài)中波廣播發(fā)射機調(diào)制原理，重點介紹了發(fā)射機射頻功放模塊原理及其常見故障分析與維修。

中波廣播 DAM 數(shù)字調(diào)制 功放模塊

中波是以地面波的繞射傳輸為主、電離層反射波傳輸為輔的無線電波，主要用作近距離本地?zé)o線電廣播、海上通信，無線電導(dǎo)航及飛機上的通信等。在中波頻段的信號傳輸中，多徑干擾的影響較弱，所以中波廣播信號比較穩(wěn)定，而且調(diào)幅波的解調(diào)方法簡便，接收機成本低，便于普及和應(yīng)用。

20世紀(jì)20年代出現(xiàn)的真空電子管廣播發(fā)射機，工作方式屬于模擬調(diào)制，先后經(jīng)歷了柵極調(diào)制、簾柵極調(diào)制、板級調(diào)制階段。70年代出現(xiàn)的電子管脈寬調(diào)制機本質(zhì)上也屬于模擬調(diào)制范疇，電子管發(fā)射機存在各種線性、非線性失真、自激振蕩、整機效率低，以及電子管壽命短、發(fā)射機運行成本高等缺點。

隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展，20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了功率場效應(yīng)管的脈寬調(diào)制發(fā)射機，隨后，美國哈里斯公司生產(chǎn)出數(shù)字調(diào)制的中波廣播發(fā)射機。從此，中波廣播發(fā)射機的音頻系統(tǒng)及調(diào)制方式發(fā)生了革命性變化，使整機效率、電聲指標(biāo)、穩(wěn)定性和可靠性都取得了長足進步。

1 DAM全固態(tài)中波廣播發(fā)射機調(diào)制原理

DAM中波廣播發(fā)射機的調(diào)制是通過控制開通一定數(shù)量的功率放大模塊，將功放輸出電壓合成并通過帶通濾波器濾波來產(chǎn)生調(diào)幅已調(diào)波輸出。那么，功放輸出電壓怎么能與每一時刻音頻幅值對應(yīng)呢？它是將音頻模擬信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換產(chǎn)生12bit數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進行調(diào)制編碼后從而控制功放模塊的開通、閉合數(shù)量。

2 DAM射頻功放模塊工作原理

以陜西762廠生產(chǎn)的50kw發(fā)射機為例，參考隨機說明書以及圖紙，該機共使用143塊形同的可替換使用的功放模塊，分別是預(yù)推動級1塊，推動級14塊，功率放大級128塊。本文分析功率放大級功放模塊。

該機射頻功率放大模塊采用8個場效應(yīng)管，兩兩并聯(lián)，4對場效應(yīng)管構(gòu)成一個H型橋式場效應(yīng)管放大器。分為A、B兩臂。每個半橋的源極和漏極連接點為輸出，負(fù)載接在兩個連接點之間。驅(qū)動變壓器T1、T2的次級各有兩個，且相位相反，這就使得場效應(yīng)管V1V12V4V11和V3V10V2V9輪流導(dǎo)通，當(dāng)V1V12V4V11導(dǎo)通，V3V10V2V9關(guān)斷，負(fù)載上電壓為左正右負(fù)，當(dāng)V1V12V4V11關(guān)斷，V3V10V2V9導(dǎo)通，負(fù)載上電壓為左負(fù)右正，在驅(qū)動變壓器的不斷激勵下，負(fù)載上得到如下圖所示的方波信號。

圖2 -1

3 DAM射頻功放模塊典型故障分析

在工作實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)功放模塊的故障中，絕大多數(shù)伴隨著場效應(yīng)管的擊穿，這是因為場效應(yīng)管柵極驅(qū)動電壓為22—25V峰峰值，源極電壓為220V。

3.1 射頻功放模塊場效應(yīng)管擊穿故障顯示原理

當(dāng)場效應(yīng)管擊穿后，故障指示燈發(fā)光二極管發(fā)光提示故障。以場效應(yīng)管V1為例，VI良好時，220V電壓通過電感L1、R1接H1正極，流經(jīng)H1接R24到地，而H1負(fù)極由保險F1、電感L1與220V電源正極相接，H1承受負(fù)壓，不發(fā)光。當(dāng)V1擊穿時，通過F1電流多大，保險絲F1燒斷，柵極電壓通過V1柵極、源極接到H1負(fù)極，由于有驅(qū)動時柵極電壓為22—25V，無驅(qū)動時為零，且柵源電阻為零，所以此時，H1負(fù)極為V1柵極電壓，H1承受正向電壓發(fā)光。

3.2 射頻功放模塊場效應(yīng)管擊穿故障處理

以左半橋為例，當(dāng)H1發(fā)光二極管發(fā)光時，檢查保險絲F1與場效應(yīng)管V1漏極連接點到地的電阻R，當(dāng)R為正常電阻一半時，說明左半橋兩對場效應(yīng)管中有一對或者其中一只損壞，當(dāng)R為0時，說明兩對場效應(yīng)管中都至少有一只損壞。用萬用表電阻檔在路測量每對場效應(yīng)管的柵漏或者源漏間電阻，當(dāng)某對場效應(yīng)管上述電阻為零時，即此對場效應(yīng)管至少有一只損壞。判斷正確后拆下其中一只場效應(yīng)管用萬用表測量。當(dāng)發(fā)現(xiàn)場效應(yīng)管擊穿時，應(yīng)更換新的場效應(yīng)管。當(dāng)發(fā)現(xiàn)拆下的場效應(yīng)管未損壞時，那么另一只必然損壞，也可在路測量另一只場效應(yīng)管的柵漏或者源漏間電阻驗證。

本機采用場效應(yīng)管并聯(lián)方式，目的是提高場效應(yīng)管通路的電流閾值和輸出功放輸出功率，但這也為場效應(yīng)管故障處理增加了難度。由于場效應(yīng)管并聯(lián)，在路測量時我們只能判斷哪一對場效應(yīng)管被擊穿，并不能精確判斷哪一只損壞，這就需要必須拆下其中一只來判斷。

更換新的場效應(yīng)管后，應(yīng)同時檢查相應(yīng)的雙向穩(wěn)壓二極管VD1或VD3，若雙向穩(wěn)壓二極管損壞時，當(dāng)驅(qū)動電壓過大時，可使場效應(yīng)管柵源電壓過大，損壞場效應(yīng)管。

3.3 射頻功放模塊其他常見故障舉例

從發(fā)射機圖紙分析，功放模塊良好時，保險絲與場效應(yīng)管漏極連接點經(jīng)每對中其中一只場效應(yīng)管的漏極源極到地，此段電路電阻R應(yīng)大致與兩只串聯(lián)的良好的場效應(yīng)管漏極源極間電阻相等，實踐中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)當(dāng)更換好的場效應(yīng)管后，電阻R變得很大，此時電路中就存在其他故障。此時必須檢查保險絲經(jīng)場效應(yīng)管到地通路中各等電位點連接是否良好，此為接觸不良故障。

3.4 射頻功放模塊故障引發(fā)的發(fā)射機不能開機

發(fā)射機直流調(diào)整電源提供的B﹣電源為調(diào)制編碼板提供提供一個負(fù)偏置電壓，其電壓隨發(fā)射機音頻輸入和功率變化，該電壓與調(diào)制編碼板反向驅(qū)動器通過電阻分壓器相加，同時輸入到功放模塊一起控制功放的開關(guān)，使功放模塊開關(guān)時所產(chǎn)生的噪聲輸出降到最低，

發(fā)射機開機顯示B﹣電源故障掉高壓。檢查直流穩(wěn)壓板B﹣輸出稍低，直流穩(wěn)壓板無故障，模擬輸出板正常，檢查兩只工作指示燈一直不亮的功放模塊控制信號輸入電路中的三極管V13V14發(fā)現(xiàn)有一只損壞，更換功放模塊后開機正常。原因是三極管損壞，導(dǎo)致基極與射極間擊穿，B﹣輸出電路負(fù)載增大，B﹣輸出電壓降低，由于B﹣輸出電路中還串聯(lián)兩個電阻，所以電壓只是稍低。

3.5 射頻功放模塊故障處理注意事項

為了防止場效應(yīng)管柵極感應(yīng)擊穿，要求一切測試儀器、工作臺、電烙鐵、線路本身都必須有良好的接地，管腳在焊接時，先焊源極；在連接電路之前。管子的全部引線端保持互相短接的狀態(tài)焊接完后才能把短接材科去掉，從元器件架上取下管時，應(yīng)以適當(dāng)?shù)姆绞酱_保人體接地如采用接地環(huán)等。在未關(guān)斷電源時，絕對不可以把管插入電路或從電路中拔出。

場效應(yīng)管背面必須全部緊貼在散熱片上的硅膠墊上，防止工作過程中場效應(yīng)管散熱不良燒壞。

4 結(jié)束語

射頻功放模塊是DAM全固態(tài)中波廣播發(fā)射機的重要器件，由于其工作電壓高，工作頻率高，工作電流大，成為故障頻率最高的器件。功放模塊的維護占發(fā)射機維護工作的很大一部分。該文章分析了射頻功放模塊的工作原理及典型故障處理，忘對廣大中波臺工作人員有借鑒價值。

［1］陳曉衛(wèi).全固態(tài)中波廣播發(fā)射機功使用與維護.中國廣播電視出版社

［2］張丕灶等.數(shù)字式調(diào)幅中波廣播發(fā)射機.廈門大學(xué)出版社

［3］AM50-3-S-5-1型50kw中波廣播發(fā)射機成套圖紙資料.陜西數(shù)字廣播通信設(shè)備有限責(zé)任公司（762廠）

［4］AM503S51型50kw中波廣播發(fā)射機成套運用文件.陜西數(shù)字廣播通信設(shè)備有限責(zé)任公司（762廠）

山西廣播電視無線管理中心528臺，武曉煒，2013年開始從事中波廣播發(fā)射事業(yè)，現(xiàn)任山西廣播電視無線管理中心528臺助理工程師。