全固態PDM中波發射機功率調制故障起因及處理方法

（廣西廣播電視無線傳播樞紐臺）

1 引言

安全播出是我們的生命線，發現故障并及時搶修是我們主要的工作內容，鑒于功率調制故障在所有故障中所占比率較高的實際情況，本文將從分析功率調制的工作原理說起，并結合多年工作經驗，對幾種常見類型的功率調制故障起因進行詳細的分析，總結一些處理方法，在此與大家共同探討，不足之處盼同行給予斧正。

2 “調制”一詞的在全固態發射機里的概念

在全固態中波發射機中，調制一般有兩種調制方式。以PDM機為例，一為脈沖寬度調制，其主要功能是將傳統的模擬音頻信號，轉換成脈沖信號，其脈沖寬度隨模擬音頻信號幅度的變化而作相應改變，屬于低頻調制，俗稱脈寬調制；二為功率幅度調制，在全固態中波發射機中，無論PDM還是DAM類型，末級功率放大和幅度調制都是同時進行，一步完成的，只是調制與被調制的信號不同而已。如PDM機型的功率幅度調制的主要功能就是將高頻載波信號進一步進行功率放大，同時進行幅度調制，直接耦合一氣呵成，調制的輸出為受脈沖寬度調制音頻信號(還原后)控制的方波脈沖信號，該方波脈沖信號頻率固定(即載波頻率)、脈沖高度與模擬音頻輸入信號幅度變化規律對應(即不是等高的)，屬于高頻調制，俗稱功率調制或幅度調制，全稱叫高頻功率幅度調制。在一般的文獻資料中，習慣都把這兩種概念的調制都簡稱為“調制”。這是要特別注意，需要嚴格區分的。本文在這里要講述的是屬于后一種情況，功率調制中常見故障及處理方法，以TS-10型（上海明珠公司生產）10KWPDM機型為例。

3 PDM中波發射機功率調制工作原理

參見附圖1、2、3功率調制器調寬脈沖解調單元、調制/高頻功率放大單元原理圖和功率調制簡化后等效信號流程原理圖。

首先見圖1,調制過的脈沖音頻信號，經Ⅴ4反相，Ⅴ5、Ⅴ6→Ⅴ7放大疊加在主整電源上，并經LC低通濾波單元(L1～L3,C22～C26)解調，還原為疊加在負偏壓（主整電源）上的模擬音頻信號，通常我們定義這個信號為“-DC"信號。而高頻載波信號加在調制功放單元的場效應管柵極，以控制場效應管的導通與截止，-DC信號加至場效應管的源極（如圖2和圖3），當場效應管導通時，-DC信號經源極過漏極輸出,見附圖3標注的I正、I負電流走向所示。當載頻正程時，-DC經V1過T4初級到V3下地；而在載頻負程-DC經Ⅴ2過T4初及到V4下地。如此輪番導通截止，在T4的次級我們就得到調制出來的高頻已調波信號(方波形式體現，需經后級帶通網絡濾波后方為傳統形式的調幅已調波)。這里注意，在載頻正負程期間分別通T4初級的-DC產生的電流是反向的，因此在T4次級我們得到的將是雙倍于-DC幅度調幅波。

4 常見調制故障種類、起因及處理方法

我們這里說的調制故障主要是指功放管(場效應管)燒毀引起的功放模塊損壞故障。下面我們進行逐一介紹:

1、因雷雨天氣引發的調制故障。全固態中波發射機抗雷效果較差，這是它的致命傷。由雷電造成調制功放模塊損壞是最常見的設備事故，這是因為全固態發射機在設計時，末級功放為采開關(丁類)放大(如圖2)，輸出阻抗很小造成的。解決方法主要有，對輸出網絡調諧準確些，盡可能提高頻帶外的傳輸阻抗，同時加裝天線避雷裝置，饋線強雷泄放裝置，并按當地情況適當調整其放電間隙。

2、反射波過大引起的功放管燒毀故障。這里分為因外界高頻感應反饋和發射機設備本身調諧不當造成的反射兩種。對于前者，主要是指對于多套發送節目的臺站來自鄰頻信號的反串，尤其是有多頻共塔的臺站；后者主要是指本機調諧不當，當天氣環境突變時。如下雨和降溫等引發器件參數變化導致阻抗變異引起的。由于末級功放工作于丁類狀態，要求激勵信號(載頻)有徒峭的前后沿(方波)，如果反射回來的信號與本機激勵疊加，會破壞激勵的波形，造成功放管功耗過大而燒毀。解決的辦法就是要確保網絡諧調的準確度，調試時確保在靜態環境中調整，無外界干擾，避開極端天氣環境。日常維護對設備要根據當時情況經常對網絡柜進行跟蹤微調，保持輸出阻抗為純電阻。

3、本機寄生振蕩造成的調制功放故障。為了提高效率，功放的負載阻抗都選得很低，這時，元器件的引線，跨接線等等的寄生電感、元件雜散電容尤其是在高頻段(如1MHz以上)工作時，對回路的影響突顯重要。這類故障多發生在已經過多次維修后的功放模塊，由于工作馬虎造成的。解決的辦法是在維修中，盡量減少各類引線，包括元件的管腳預留等，跨接線盡量采用扁平線以降低阻抗，必要時可以在功放管的外殼接入幾歐姆的防振電阻。需要特別提醒的是，VD12續流二極管的管腳引線一定要盡可能的短（如圖1），因為如果續流管的引線形成的漏感過大，在輸入截止瞬間，將產生過大的瞬態電壓將功放管燒壞。

4、元器件質量差，參數的一致性不佳造成的調制異常故障。在大功率全固態發射機中，為了提高功放管的導通電流，往往都是多管并聯工作的，那么，要求電流到每個功放管時間就要求一致性很強。若由于元件的參數一致性差，而導致調制功放模塊內的各相應功放管導通或截止有先后不一致的時間差，同樣也會造成功放調制事故。比較多見的情況主要有二個方面，一是高速二極管VD12（續流管）性能變差（如圖1），在功放管截止時未能及時導通，剩余電流（因各通路間的不絕對平衡產生的殘流）無法通過續流管下地，形成瞬間高壓反饋而進一步破壞整體回路間的平衡；二是在所有的功放管里其中某一個功放管的漏源極間導通電阻變大或柵源極間電阻變小也會打破整體回路工作的平衡性。解決辦法是必須選用同一型號，參數一致性強的高質量元器件產品。

5、由于外電突然中斷造成的調制功放故障。正常運行的發射機，因外電中斷，等再度恢復供電(含自發電)后，再開機經常發現有功放模塊已損壞的情況發生。這也多是由于續流二極管性能不佳所造成，及時更換性能好的產品即可避免。

圖1 TS-10型10KW PDM中波發射機功率調制器調寬脈沖解調單元原理圖

圖2 功率調制器調制/高頻功率放大單元原理圖

圖3 功率調制簡化后等效信號流程原理

5 結束語

全固態發射機由于其有效率高、電聲指標優越等諸多優點，目前已基本取代在300KW以下功率的傳統屏調（末級丙類功率放大）發射機，是今后廣播發展的主要方向。由于全固態發射機的設計思路和傳統的屏調技術完全不同，功率調制只是它其中的一個重要部分，還有如脈沖寬度調制技術、數字調幅技術、邏輯控制技術等等，也都是我們今后急需學習、研究、發展的方向。

[1]張丕灶等.全固態PDM中波發送系統原理與維護[M].中國廣播電視出版社.1999年11月

[2]陳曉衛.全固態中波廣播發射機使用與維護[M].中國廣播電視出版社出版.2002年9月

[3]劉洪才,李天德,李 棟,周國材.廣播發射與衛星傳輸理論基礎[M].中國廣播電視出版社 .2002年9月

[4]上海市廣播科學研究所編.全固態PDM中波廣播發射機技術說明書（10KW）[Z].1995年12月