50kW數字調制中波發射機無法上功率故障檢修實例

梁光發 唐建國 文擁政 蔣忠良

（1.廣西廣播電視技術中心桂林分中心；2.崔家鄉文化廣播電視站）

一、引言

廣西廣播電視桂林240臺目前在用的上海明珠TSD-50數字調制中波發射機由大量集成電路組成，隨著時間的推移，自2007年10月開始投入使用以來，由于長時間連續地運行，加上元器件日益老化、積塵及雷雨潮濕天氣的影響，特別是在打雷下雨或者停電來電等電壓不穩定的情況下，該發射機元器件失效損壞的頻率也隨之增加，因此整個發射機系統產生故障及運行狀態不穩定的情況也隨之增多[1]。

二、故障現象

值班人員在日常倒機試機過程中發現一臺型號為TSD-50的上海明珠50kW數字調制中波發射機無法正常開機上功率，其主機柜前面板 “調制編碼功放聯鎖”指示燈亮紅燈告警顯示故障，如圖1所示。

圖1 調制編碼功放聯鎖故障圖

三、中波廣播發射機的發展及基本原理

中波廣播是一種以地面波的繞射傳播為主、電離層的反射波傳輸為輔的區域廣播方式。早期出現的真空電子管為核心的中波廣播發射機從調制方式上講均屬于模擬調制，無法避免存在著難以克服的各種線性和非線性失真、效率低，以及電子管壽命短等缺陷。70年代出現的脈寬調制技術，使得中波廣播發射機的各項技術指標得到了極大的提高，目前仍為很多臺站使用。90年代后數字調制方式的全固態發射機開始迅速普及之后，中波廣播發射機大多采用數字調制方式，較之以前模擬調制方式的發射機其整機效率、電聲指標、整機穩定性和可靠性等均有較大進步[2]。

上海明珠50kW數字調制中波發射機組成方框圖如圖2所示，每臺發射機由數字調制系統、射頻系統、控制系統以及電源系統組成。其中數字調制系統將輸入的音頻信號加以處理后輸入一個含有直流分量的音頻信號給A/D板和B-電源板，該信號經A/D轉換后形成一個12位的數字音頻信號并經調制編碼板后產生128個功放的開關信號；射頻系統主要進行射頻功率放大，在數字音頻編碼信號的作用下，進行大功率的D/A轉換，產生具有量化臺階的已調波，經過帶通濾波器的光滑處理，得到典型的調幅射頻輸出；控制系統由控制板（A38）、監測顯示板（A32）、外部接口板（A28）、開關電表接口板（A31）以及驅動編碼板（A19）組成，該系統主要是對高壓電源實施控制，同時產生相應的控制序列，對發射機的各部分進行控制。

四、故障分析及處理過程

檢修過程中發現有兩塊功率放大板印刷電路板上元器件有燒焦現象，兩個快速保險絲F1和F2燒壞擊穿，燒壞帶故障的功率放大板實物圖如圖3所示。上海明珠50kW數字調制中波發射機一共有143塊完全相同的功率放大板，其中一塊作前置驅動，另外14塊用作功放驅動板，其余128塊用作功率放大板，分別插在驅動柜中的功率合成母板上以及主機柜中的8塊功率合成母板上，所有的功率放大板的結構和電性能都是一樣的，可以進行互換。每個功放板上有8個MOS管，可構成半橋工作方式或全橋工作方式輸出單極性或雙極性矩形波信號，每一個MOS管均工作在截止和飽和二種開關工作狀態，可在極短的時間內實現快速切換。

圖2 上海明珠50kW數字調制中波發射機組成方框圖

圖3 功率放大板實物圖

發射機正常工作時，會根據音頻調制信號幅度的大小而自動控制開通一定數量的功率放大板，使得射頻輸出功率隨著信號的變化而變化，因此，發射機中大部分的功率放大板的工作始終處于不斷地開關狀態中。功率放大板故障部分電路原理圖如圖4所示，其通過兩個快速保險絲F1和F2供電，在功率放大板的外沿裝有二個紅色發光二極管，用來顯示二個保險絲的通斷情況。當功率放大板正常工作時，發光二極管VDS1和VDS2沒有電流通過而熄滅。當因故障而燒壞保險絲時，230V高壓通過限流電阻R1和R2點亮VDS1和VDS2以示報警，檢修前將明顯燒壞的兩個快速保險絲F1和F2進行更換。但在整個檢修過程中，VDS1和VDS2始終處于熄滅狀態，這說明更換后的兩個快速保險絲F1和F2工作正常。另外，當功率放大板正常工作時+230V電壓通過保險絲加到二極管VD11、VD12的負極，由于在電路板邊緣排插的P1口第35~第38腳上，調制編碼板送入一個約+22V左右的控制電壓經R16加到三極管的正極，因此VD11、VD12反偏，無電流通過。當保險絲燒斷后，二極管VD11或VD12的負極接近地電平，就有電流從P1口第35~第38腳流入，調制編碼板檢測出后就會向控制電路發出功放故障報警信號，點亮發射機門板上狀態顯示圖中的功放報警紅燈，但檢修過程中功率放大板一直是處于正常工作情況下綠燈常亮的狀態。

圖4 功率放大板故障部分電路原理圖

除此以外，功率放大板上的P1口第35~第38腳還用于功放連鎖檢測。P1口第35~第38腳是通過功率放大板連通的，當功放板插在母板上時，會使母板上功放插槽第35、36腳和第37、38腳也連通。在母板上每四個功放插槽為一組，其相鄰插槽的第35、36腳或第37、38腳被印制電路板導線相連，形成一個連鎖檢測回路。當這組功放板全插上時，連鎖檢測回路變成通路，表示正常工作。若有某個功放板沒插到位，連鎖檢測回路就會斷開，調制編碼板檢測到斷路信號后就會向控制部分發出連鎖故障信號，點亮門板上狀態顯示圖中功放連鎖故障紅燈，如圖1所示，并禁止開機請求。通過進一步檢測發現功率放大板一標號為VD13的二極管IN4747也被擊穿，導致P1口第35~第38腳直接對地短路，從而點亮門板上狀態顯示圖中功放連鎖故障紅燈禁止開機請求，造成的直接后果就是故障現象中的發射機無法正常開機上功率。重新用酒精清理被燒焦的電路板，并更換一個好的VD13的二極管IN4747之后，上電試機所有功能均恢復正常。

五、小結

本機已經連續使用多年，各線路及模塊極可能存在一些老化或是腐蝕的情況，各關鍵點的線路和焊點也有可能存在虛焊漏焊以及擊穿短路等現象，特別是在打雷下雨或者停電來電等電壓不穩定的情況下，上海明珠50kW數字調制中波發射機最常見的故障就是功率放大板故障[3]。因此在日后的例行檢修過程中，應當注重到這些關鍵模塊、芯片線路和焊點的監測。另一方面，需注意定期對功放、激勵器內部的灰塵進行清理，如果功放板或是激勵器電路板上的灰塵多了，加上天氣潮濕等因素，時間長了就很有可能對電路板造成腐蝕。