细谈DAM 10 kW中波发射机的RF功放模块

刘金柱

摘   要：DAM 10 kW中波发射机使用了52块“插入式”射频放大器模块。前置推动级用了1块，射频推动级用了3块，功率放大级一共使用了48块RF功放模块（其中6块用于“小台阶”功放，42块用于大台阶功放），该文详细分析了射频放大器模块的具体电路和常见故障的处理。

关键词：全桥;RF激励变压器;控制电路

中图分类号：TN83                文献标志码：A

DAM 10 kW发射机中有48块射频放大模块插入功率合成母板上（包括6块小台阶模块），前置推动级（1块）和射频推动级模块（3块）插入推动功率合成母板，任何一块射频放大器模块都能用于前置推动级、射频推动级或功率放大级。模块可在不影响发射机运行的情况下互换。

1 电路原理

RF放大器模块是一个丁类开关放大器。由4只N沟道场效应管组成一个桥式电路。此电路可认为是一个四边形，电路结构如图1所示。

1.1 半桥工作

RF功率放大器采用独立的射频输入和工作电源设计，A和B两个半桥彼此独立，可以独自工作。这种半桥工作方式的设计也被应用于RF推动级，用于功率的自动调整。自动调整部分的独立电源由推动电源稳压器提供。

1.2 全桥工作

除上述的功率调整模块（1块）外，所有（51块）的射频放大模块都工作在全桥状态。A部分输出和B部分输出分别连至功率合成变压器初级绕组的两端。这可等效成典型的推挽结构。可将4只场效应管看成4个开关。由于射频激励信号相位的关系，以致于只有2种开关结构是可行的（除非一个场效应管短路）。在工作于RF周期的正半周时，场效应管V2和V3都被激励到截止状态，V1和V4饱和。当工作状态处于RF周期的负半周时，场效应管V4和V1截止，而V2和V3处于饱和状态。场效应管以这种推挽形式输出方波信号，A/B两组放大输出的方波信号有180°的相位差，最终在合成变压器初级绕组上输出的RF电压幅值为功放电压的2倍。电容C8串联在变压器绕组中，这样在一个场效应管短路时，阻止直流到地的电流。

1.3 射频放大模块开关控制电路

当发射机工作时，前置推动级和射频推动级的射频放大模块总是开启的。而在功率放大级中，模块的开关改变功率和调制载波的输出。来自调制编码器的控制信号变化于“TTL高”和一个小负电压之间，使射频放大模块截止和导通，该负电压由直流稳压电源的B-电源提供。任意时刻的模块开通数量决定了每个模块的开关特性变化。因此B-电压随着调制信号的变化而变化，同时RF模块的导通和截止时间被改善。模块开启时，RF驱动输入的信号的通路由三极管V6、V5和二极管VD6和VD5提供。处于截止工作状态时，三极管V7导通，RF激励信号由二极管VD7和VD8钳位至地电位。使功率场效应管导通所需的正电压为1 V左右。当模块截止时，电容C5和C6将模拟场效应管V3和V4的栅极电容，以保持推动级的负载恒定。

1.4 电源电路

A部分和B部分的+230 V电源分别从两路进入模块，作为A/B部分的工作电源。42个大台阶功放模块采用的工作电源是+230 V，+115 VDC用于4块二进制台阶模块和推动电源调整器的工作电源，前置推动级的工作电源为+60 V，缓冲放大器模块和剩余2块二进制台阶模块的工作电源为+30 VC。所有的功放电压都通过射频扼流圈L1和L2以及保险管F1和F2接入。如果一个半桥的保险管开路，另一个半桥将继续工作。对于应用全桥结构的模块，此时将继续提供减小一半的射频功率。V1和V2的漏极通过C1和C3、C2和C4被旁路到地。

1.5 故障指示电路

当RF功放模块的2個熔断器发生开路时，功放模块的2个指示灯H1和H2将点亮变红。

1.6 RF IN电路

射频激励信号送给变压器T1和T2，一个射频激励变压器用于一个半桥，因此当一个部分失效时，另一部分的激励信号不受影响。为了使RF输入电路的通频带宽增加，将一个RF网络和合成变压器并联，这将使模块可以适用整个中波频带。每一个射频激励变压器有2组次级绕组，可提供2对相位差180°的射频激励信号，送至每一半桥的上下场效应管。

1.7 RF OUT电路

在2个场效应管连接处为每个半桥的输出端。A部分和B部分之间有隔直流电容滤出直流分量。

2 故障排除

2.1 保险管熔断故障指示灯亮

可能的问题是场效应管短路，保险管开路，表明半桥中有场效应管失效，但发射机仍能继续工作。直到正常检修，开路的保险管不会产生更大损害。

（1）保护场效应管。场效应管的RF输入端栅极非常脆弱，使用时需要特别注意。当静电通过场效应管放电时，高压静电将击穿管子内部的栅结，在焊接场效应管时需佩戴静电手环。平时场效应管有抗静电封装，在不需要用或测试时最好让它们保持这种封装。

（2）更换场效应管。为了防止损坏电路板，拆卸场效应管时不要卸下散热器。拧下管子与散热器之间的紧固螺钉，保存好绝缘垫片。用40 W烙铁接地线后焊下管子。

（3）将场效应管平放在绝缘胶垫上测试的（导电光面冲下），欧姆表的正极连接中间管腿漏极，欧姆表的负极接管子左侧管腿源极，然后用表笔轻轻触碰一下右侧管腿栅极，此时管子应该导通，然后再触碰一下漏极管子应截止。管子导通时，欧姆表的读数约90 kΩ;管子截止时，欧姆表的读数为无穷大。当修理射频放大器的时候，发现有一只管子损坏时，需将同一半桥的另一只场效应管也一同换掉。另一只场效应管虽然测试正常，但内部很可能已经损坏，加电后将完全失效。一个半桥保险管熔断不影响另一半桥。

（4）安装新的场效应管前需要检查绝缘垫片是否完好，再将场效应管紧固在散热器上。紧固后使散热器与场效应管之间保持绝缘。焊接完成后替换开路的保险管。

2.2 RF功放模块工作不正常，但无故障指示

采用替代法用一块好的模块更换怀疑损坏的故障模块，开机观察故障现象是否继续存在，判断是RF功放模块本身故障还是与插在母板上的位置有关。

3 结语

RF功放模块是DAM中波发射机的基本工作单元，也是故障率最高的部分。该文对其结构和工作原理进行了深入地分析，同时介绍了故障现象和处理方法，希望可以为同行带来帮助。

参考文献

[1]张丕灶.全固态PDM中波发送系统原理与维护[M].北京：中国广播电视出版社，1999.

[2]李晓盟.中波广播发射机故障分析及维护措施[J].信息通信，2015（2）：290.