关于全固态PDM中波发射机调制推动器/调制器典型故障的分析处理

张健平

（作者单位：福建省广播电视传输发射中心903台）

关于全固态PDM中波发射机调制推动器/调制器典型故障的分析处理

张健平

（作者单位：福建省广播电视传输发射中心903台）

摘 要：本文在介绍TS-03型中波发射机调制推动器/调制器的工作原理基础上，着力提供两例典型故障的分析处理方法。关键词：固态机；控制/监测器；采集器；调制推动器；调制器

1 调制推动器

在PDM全固态发射机中，调制推动器是一个重要组成部分，它的基本功能是将音频信号变换为占空比（占空系数）随音频信号瞬时电压幅度变化的脉冲信号，用以推动调制器。除此之外，它还具备输出功率等级设置，即控制脉冲信号的占空比（K=t /T ，t为脉冲宽度，T为脉冲周期），也就改变输出的载波功率。TS-03固态机的主电源为非稳压电源，它随外电的变化而变化，因而造成末级功放输出的不稳定，调制推动器对它有自动调节作用，以达到稳定输出功率的目的。在该机中，控制/监测器能对发射机的运行参数进行实时监控，当运行参数越限时，将快速封锁发射机的功率输出，从而保证发射机正常运行。调制推动器组成主要有五个部分，功能各司一职。

1.1 音频信号平衡/不平衡变化

输入的600 Ω的平衡音频信号由VD1～VD4电路的±15 V电源构成正负峰切削网络，峰值在设定值内（15.7 V）后，经三个运放电路（T1084 N1B～N1D）组成的双端变单端电路，音频信号由平衡双端输入变换成不平衡单端输出。

1.2 可控增益音频放大电路

该电路由手动增益控制电路和自动增益控制电路组成。在控制电路中，包含有音频信号和控制电压，利用模拟乘法器的“变跨导”原理，实现了对音频信号的线性压缩。即三极管的控制电路可以用跨导来表示：

（gm为 跨导，Au为电路放大倍数）；在调制推动器电路中，输出电压的表达式为：

公式中ux!ux2uy!.uy@乘法器输入端，u0乘法器输出端，K为比例常数；此公式表明输出电压与输入电压的乘积成正比。改变模拟乘法器输入端ux.uy， 也就改变输出u0的音频电平，即可达到控制音频信号增益的目的。

1.3 调宽脉冲电路

调宽脉冲电路是由叠加（音频+直流）电路、三角波电路、脉宽调制电路等组成，该电路的主要功能是实现脉冲宽度调制，使输出的72 kHz开关脉冲（“口”字形方波）的宽度随音频信号幅度的变化而变化；叠加电路包含音频信号和直流电平，在没有音频信号加入时，直流电平是控制载波状态下的载波功率，调整电位器阻值即调节载波功率的大小，使发射机输出在调置的载波功率内。脉宽调制电路由反相调制器（N11A LM319）等阻容元件组成。在音频信号加入时，叠加电路输出的复合（音频+直流）音频信号接到反相调制器的反相端（5脚）用于调制输出脉冲的宽度。同时72 kHz的脉冲（“口”字形波）信号，通过积分电路将方波脉冲转换为同频率的三角波（锯齿波）信号，该信号接入反相调制器的同相端（4脚），用作被调脉冲的激励信号。其占空比为直流电压，uΩ为音频电压，Um为三角波峰值，反相调制器输出端（12脚）得到调宽脉冲信号。这一调宽脉冲信号送给下一个模块调制器工作。

1.4 功率控制电路

TS-03型号发射机输出功率的控制是由调制推动器来完成的。它对主电源（-140 V）变化引起的输出功率变化进行自动调节，在发射机发生故障时封锁调制推动器的输出。功率控制电路由指令电路（控制电平电路）和执行电路（可变电阻）。压控模拟电位器（可变电阻）由运放电路N10，晶体三极管（V4 V5）等元件组成；N10A为电压跟随器，用于给可变电阻提供一个控制电平。其同相端有两路直流控制电平输入，一路来自功率控制电平；另一路由可变电阻提供的一个直流电平，当调制推动器被封锁或禁止时控制发射机的输出。N10B也是一个电压跟随器，其作用就是为压控模拟电位器提供一个稳定的电平。V4 V5和相关元件构成压控模拟电位器（可变电阻），该压控模拟电位器受跟随器N10A的输出控制。即：

同时，

这样就保证了恰当的调幅度，控制了发射机的载波功率。

1.5 封锁、禁止电路

封锁信号来自控制/监测器的封锁电路，禁止信号来自控制/监测器的调制推动器监测及主，备切换控制电路。这两个信号均为高电平有效，即发生调制推动封锁（或禁止）时，信号为高电平“1”，反之为低电平“0”。

2 调制器

调制器接收来自调制推动输出的推动脉冲，调制管工作于开关状态，输出是叠加直流电压的矩形波，频率为72 kHz，通过低通滤波器，滤除72 kHz副载波及其谐波，为了防止对其他电台的拍频干扰，对72 kHz副载波具有80 dB以上的衰减。供给高频功率放大器工作。

3 故障案例

3.1 故障现象为TS-03 3 kW 603 kHz机四个调制/功放器主电源指示灯亮，调制输出指示灯不亮，调制推动器脉宽超限指示灯不亮，机器无法播出。

针对上述故障现象，首先用示波器进行相关信号检测，测调制功放器的调制输出没有调宽脉冲信号，测调制推动器也没有调宽脉冲信号；而检查调制推动器的音频，三角波信号时均为正常，说明音频处理电路，调宽脉冲产生电路工作正常。结合仪器检测的情况，分析故障主要原因有：调制推动器故障、调制/功放器故障、保护电路异常、监控系统（图1示意图）故障。技术人员检查调制推动器的模块电路，该机调制推动器（插入单元）可以置换工作，便用另一部暂不工作的同型号发射机对换调制推动器进行试机检查正常，由此断定该机调制推动器完好无损；同理，采用调制/功放器置换试机检查正常；有四个调制/功放器的主电源指示灯亮，说明供电电源也是正常的。然后，通过万用表检查调制推动器的输出及检测控制电路后，发现调制推动器的封锁输入端为高电平，该通路为：封锁输入端（4XS-18）“1”→D13C“0”→D13D“1”→K1线包电源被切断→K1释放→调宽脉冲输出通路中断，导致机器无法播出。为此，我们就把故障目标锁定监控系统了，考虑到该机开关机操作程序与各路监测电路是紧密相关的，可以从开关机入手顺藤摸瓜寻找故障踪迹。通过合“低压”开关，面板上低压电源（+24V、+18V、+12V、-18V）指示灯亮，“控制方式”选择“手控”，合上“主电源”开关。这时，观察机器运作过程：K1吸合（风扇得电工作）→JS7吸合（约5秒）→K2吸合→主电源输出→推动电压/电流表指示正常，机器面板上指示灯发亮（绿色），发射机开始运行了。因此，工作人员推测是监控系统逻辑电路判断失误而引发程序在运行中瞬间“卡”了，又通过人工重启恢复正常了。于是就让“B机”继续运行跟踪观察，B机运行约五分钟后进行倒机工作，通过计算机人工操作将“B机”（上广机）切换到“A机”（哈广机）运行，然后“A机”运行3分钟后再转回到“B机”运行进行复查。然而，机器就在转换间“B机”又开不上了。

在倒机切换A/B机运行的操作规程中，“B机”偶然运行这一幕插曲说明故障出在监控系统是毫无疑问的。为此，工作人员采取排除故障法从监控系统的后级往前级检查，第一步检查A/B机转换器，它按控制指令旋转到“B机”位置了，转换器功能就是执行采集控制器指令进行A/ B机切换工作，这反映采集控制器工作正常；而采集控制器主要作用就是发送指令给转换器而控制两部机（A B）的倒换；它的前级单元是采集器，采集器功能是采集发射机模拟量与开关量，对发射机的各类指标数据进行实时采集，然后将采集到模拟信号转换为数字信号（A/D转换），进行处理后传送到发射机控制监测器，同时，一路信号到采集控制器通过RS422数字接口进入CYK-ARM12管理器转换成以太网接口与计算机监控软件进行数据交换工作。第三步，重新启动发射机试机（注意这时没有采集器，需要人工操作机器），随即检查调制推动器输入端（18）翻转为低电平“0”→D13D翻转为低电平“0”→继电器K1线包电源被接通，调制推动器的脉宽超限指示灯亮，四个调制/功放器主电源亮，调制输出指示灯亮，仪表指示正常，最终解除了调制推动器的封锁，故障排除，发射机顺利工作。

图1　监控系统示意图

3.2 故障现象为TS-03 3 kW 882 kHz一个调制/功放器（功放盒）调制输出指示灯偏亮，三个功放盒调制输出指示灯偏暗。

调制级电路如图2所示。针对上述故障现象，功放盒控制输出的4个绿色指示灯明亮不一，可以用手挨近感觉功放盒的温度，偏亮的热些，那么热的一个功放盒调制管就被击穿了，指示灯特别亮。由于调制管V7（IRFP250）击穿后，主电源（-140V）直接加到功放桥，产生该级输出功率的升高，另三个输出功率降低，四个指示灯光亮不正常。关机取出该功放盒，用数字万用表在路检查调制管V7，黑表笔接D极，红表笔分别接S极和G极，测得RDS为零，RDG为零。正常时用数字表二极管档测，D-S显示412～515之间，D-G显示960～1.1k之间。

4 结语

全固态脉宽调制中波广播发射机是当前发射机中的新设备，在实际运行中难免会遇到这样那样的问题，如零器件接触不良、功率场效管击穿毁坏等。因此，我们需要认真做好日常的机器保养与维护，注意机房防尘、控温、调湿，营造良好的环境，从而降低故障率，延长发射机的使用寿命。

参考文献：

[1]张丕灶.全固态脉宽调制中波发射机[M].厦门：厦门大学出版社,2005.

[2]张丕灶,等.全固态中波发送系统调整与维修[M].厦门：厦门大学出版社,2007.