DM-10全固態中波廣播發射機模數轉換板的原理分析與故障處理

高東升 王 赫

1.2.內蒙古自治區廣播電視傳輸發射中心610臺 內蒙古 呼和浩特市010050

1 概 述

目前，國內中波廣播發射臺絕大多數使用的是全固態中波廣播發射機，輸入發射機的音頻信號是模擬信號，輸出的也是模擬信號。那為什么要進行模數轉換，模數轉換是把連續的模擬信號轉換成離散的數字信號，即模擬信號的數字化。數字信號能更直觀更具體的表達出模擬信號，量化編碼后的信號能夠控制射頻放大板的開通和關閉，從而實現射頻放大，加之集成模塊的數字化，對數字信號的存儲、處理和傳輸更加高效，因而，模數轉換板可以提高發射機的工作效率。

射頻放大器、射頻合成器、帶通濾波器共同構成了數模轉換器，將數字化的信號還原為模擬信號進行輸出。

2 模數轉換板的工作原理

要分析模數轉換板的工作原理，就要清楚其輸入信號的來源，要經過怎樣的處理，實現什么樣的目標，輸出信號有什么作用等問題。圖1為模數轉換原理框圖。

圖1 模數轉換原理框圖

2.1 輸入信號

本板除電源外，共有三路輸入信號。

2.1.1 模擬音頻信號

來自模擬輸入板的信號包含音頻、直流、抖動三角波的模擬音頻信號。

2.1.2 高頻取樣信號

取樣輸入信號有兩路，一路是射頻分配器（A15）送到本板X3-1、X3-2的主取樣信號，其電壓幅度約為30Vp-p;另一路是功率合成器輸出端的T101取樣送到本板X8-1、X8-2，其幅度約為4Vp-p，均可用示波器查看。

2.2 分頻電路

兩路取樣信號預處理后疊加，經撥碼開關S1控制的相移電路對發射機在800kHz以下的載頻頻率進行相位補償，此時，XT11選擇為1接2、3接4；當工作頻率在800kHz以上時，XT11選擇1接3、2接4，即用射頻分配器的取樣信號，補償相位后的載頻經分頻電路以后，產生編碼信號和時鐘信號，分頻預置插子TX10需根據實際頻率進行預制，如表1所示（Fc為載波頻率，Fs為采樣頻率）。編碼信號用于啟動模數轉換，可以在TP3掛接示波器，正常時波形顯示為20~50ns的高電平脈沖，微調R78可調整高電平延時。時鐘信號用于轉換檢測電路。

表1 采樣頻率預置表

2.3 轉換過程

模擬信號轉換為數字信號實際是變換成二進制代碼。需要經過信號采樣、保持、量化和編碼四個步驟。

采樣是對連續信號在時間上進行離散，即按照需要的時間間隔在原模擬信號上快速依次采集瞬時值。理論上，采樣頻率越高轉換后的離散信號就越接近原始的模擬信號，實際是，采樣頻率過高使得電路復雜，計算和存儲的數據量成倍增加；采樣頻率過低會導致信息丟失，使音頻產生失真，通常采樣頻率（fp）要滿足：fp≥2Fc（Fc為載波頻率）。

每次采樣后要在原位置保持一定的時間，這個時間剛好使采樣值轉換為相應的數字量。

對取樣得到的離散信號進行量化是將特定幅度的信號轉化為量化單位的整數倍，量化單位是模數轉換器的量化最小單位。量化單位越?。戳炕墧翟蕉啵?，量化誤差就越小，量化得到的結果就越好。在實際的量化過程中，模擬信號的連續性使得有些值需要取舍，即產生了量化誤差。

把量化后的離散樣值變換成相應的二進制代碼組，即為編碼。碼組的位數（比特數）與量化級數M的關系是：M=2n，10kW發射機的量化比特數是12，即量化級數為4096。

需要注意的是：量化分均勻量化和非均勻量化兩種，非均勻量化能克服均勻量化的缺點，將信號的取值根據不同區間來確定量化間隔，改善了小信號的量化信噪比。

2.4 輸出信號

2.4.1 數字音頻信號

數字音頻信號由12位二進制代碼組成，送至調制編碼板（A36），B1-B6用于控制大臺階功放模塊的開關，B7-B12直接控制六個二進制小臺階功放的開關，以提高由調幅波還原的音頻信號的分辨率，共同實現載頻功率的放大。

2.4.2 大臺階同步信號

數字音頻信號的高8位編碼經數模轉換、運算處理后成為大臺階同步信號，送至模擬輸入板（A35）的X6-1與X6-2，有調制音頻信號時，每開通一個功放，該信號幅值為0.4V的正脈沖，否則相反。該信號用于同步模擬輸入板的72kHz三角波，從而減小量化噪聲。

2.4.3 還原的音頻信號

經音頻還原電路產生的模擬信號，送至顯示板（A32）的X2-5和X2-6，幅值約為2.7V，與輸出監測板（A27）送來的音頻信號進行比較，用于判別發射機是否發生包絡故障。

2.4.4 數據選通和數據清除信號

數據選通DAV脈沖信號送至調制編碼板X17-26，進行觸發鎖存輸出。故障時，數據清除的低電平信號送至調制編碼板X17-28，對該板各鎖存器清零關功放。

3 故障處理

故障處理要從容易查驗的部分入手，如查看功能板上有無明顯的器件損壞或燒灼的現象，然后查驗供電是否正常，重點檢查之前更換過的器件。在顯示板有指示的故障，通常有三方面原因：一是相對應的功能電路有器件損壞或虛焊；二是故障檢測電路故障；三是顯示電路故障導致顯示異常。具體分析處理時，最好是參照發射機原理圖進行有條理的查驗判別，提高故障處理的效率。

3.1 轉換錯誤紅燈亮，無功率輸出，無法升功率

查看模數轉換板的元器件外觀，并無異常。雖然模數轉換板的電源指示燈正常，但按照檢查慣例，還是對該板的電源部分進行了測量，驗證供電正常。

開機后，用示波器掛接編碼信號測試點TP3，波形顯示基本正常，由此可以判斷故障發生在測試點之后的電路（如果顯示波形異常，則無法判定），之前出現過轉換器AD1617損壞，關機斷低壓后，用同型號的AD1617替換，開機后指示燈變綠，發射機正常。時鐘信號異常、晶體管V9損壞以及其發射極虛焊同樣會產生轉換錯誤的故障。

3.2 顯示板指示燈正常，功率為零，且無法升功率

考慮到發射機是在正常運行中出現的故障，排除意外碰觸引起故障，查看控制板的PA開關在“ON”位置，關功放電路有六種輸入信號，分別是電纜聯鎖、調制編碼板+5V故障、輸出監測板的駐波反射故障、模數轉換板的電源故障、轉換錯誤和數據清除信號。

由于顯示板指示燈正常，重點懷疑模數轉換板，查驗電源正常，開機后用示波器查看轉換器N1-16的DAV信號，顯示為正常的方波信號，用萬用表測TP17的數據清除信號，為高電平正常，測輸出X6-28，為低電平異常，懷疑是反相緩沖器V7故障，用同型號更換后，故障依舊，進一步檢查發現是反相緩沖器V7的底座“4”腳虛焊，使得“4”、“5”開路（理應短路），將焊點焊好后，上機后故障排除，發射機運行正常。

4 總結

作為臺站工作人員，擔負的職責是維護、檢查、修理的任務，因而必須要知道發射機整體的運行機理，各部分的工作原理以及相互之間的聯系，掌握一套行之有效的故障分析與處理方法，學會參照原理圖，利用儀器儀表進行故障排除。