全固态电视发射机功放的维护与检修

臧开芝（作者单位：烟台广播电视台海阳转播台）

全固态电视发射机功放的维护与检修

臧开芝
（作者单位：烟台广播电视台海阳转播台）

摘 要：全固态电视发射机具有性能良好、运行稳定等优点，而其功放部分出现故障相对较多。本文以GME1113D全固态发射机的功放单元为例，阐述了功放的基本工作原理和日常维护要点，并通过功放出现过载保护、过热保护等几个检修实例，比较深入地探讨了功放常见故障的分析处理途径。

关键词：全固态电视发射机；功放模块；过载保护；过热保护

1　全固态发射机优点

烟台广播电视台海阳转播台22频道1 kW发射机（转播CCTV-1）从2008年7月起，用北京同方吉兆科技有限公司生产的GME1113D全固态发射机取代原电子管发射机。与电子管发射机相比，全固态发射机主要有以下优点。

体积较小，节省费用。全固态发射机完全以半导体器件代替寿命有限的电子管器件，集成化程度高，比相同功率等级的电子管发射机体积小，节省了定期更换电子管的费用。

效率较高。全固态发射机的效率是电子管发射机的三倍以上，在节能降耗方面更有优势。全固态发射机由于采用开关电源，对输入交流电压的适应范围大，因而无需交流稳压器。

工作电压低。半导体器件低电压工作，不需预热即可开机播出。低电压对值班人员相对安全，整机维护保养也方便、省时。

双激励器配置。两个激励器互为主备，可实现无间断自动切换，也支持手动切换。

功放稳定可靠。功放采用模块化备份冗余设计、无源分配合成，可靠性高。由于实行模块化设计，发射机功率的大小取决于功放模块使用多少；各功放模块的一致性高，可互为备份，任意替换，有利于故障判断。

发射机监控系统功能齐全。监控系统将各项技术参数在LCD显示屏上进行实时显示，既可对发射机的工作模式直观地进行设置，也对发射机的工作状态、故障部位等进行显示。

1.7故障率低，大大减少了维护人员的工作量。

在实际工作中，功放单元是发射机出现故障较多的部分。下面以海阳转播台GME1113D全固态发射机的功放单元为例，对功放的工作原理、日常维护要点、常见故障检修等做些相关的技术探讨。

2　功放单元的工作原理

GME1113D全固态发射机的功放单元分成三个UHF 550 W功放模块，每个功放模块由前级预功放、两个末级功放、同相二合成器、同相二分配器、电流取样板、监控板组成。

功放模块中的末级功放使用2只LD MOS场效应管BLF861A作为功放管。每只场效应管和输入输出匹配电路构成一个单管推挽放大器，两个单管放大器后接3 dB正交电桥进行功率合成，成为一组平衡放大器，亦即一个末级功放。两个相同的末级功放再经同相二合成器进行功率合成后，输出功率大于550 W。LD MOS场效应管BLF861A是推挽型对管，采用电压偏置方式，栅极偏置电压由漏极电压经二次稳压处理得到。单管放大器的输入输出匹配电路中均设有微带线结构的平衡/不平衡转换器，之所以需要平衡/不平衡转换，是因为功率传输通常采用不平衡的电缆和微带。正交电桥采用陶瓷介质的3 dB耦合带状线结构，以微带型50 Ω负载作为其隔离端负载。如果某一路单管放大器出现故障，平衡放大器因此失去平衡，隔离端负载将承受一部分不平衡功率。监控板将功放各项工作参数依次经采样、存储、A/D转换、微处理器处理后，通过RS485接口传送到主控单元（发射机监控系统的中心）进行监测，并针对过激励、过热、过载设有自我保护控制及其状态指示电路。电流取样板除了提供+32 V电源，还把各级工作电流取样信号送至监控板。

3　功放模块日常维护的注意事项

3.1功放模块风道和散热片的清洁维护。保持通风对功放模块的正常工作十分重要。定期检查功放模块风道是否畅通，风量是否正常；定期清洗通风滤尘网，必要时予以更换。功放模块在工作过程中要密切注意其运行环境的温度。功放模块的散热器可有效消除功放产生的热量，而如果环境温度过高，就会造成场效应管效率下降，甚至导致过热保护。为保证良好的散热效果，应定期对散热片进行清洁，彻底清除散热片上的灰尘和污垢。

3.2LD MOS场效应管在保存、取用及更换中的注意事项。LD MOS场效应管是功放模块的核心器件。因其输入阻抗很高，以致栅极感应电荷不易泄放，而场效应管静电放电可导致管子击穿或烧毁。因此，场效应管的保存必须是防静电包装，取用前不得打开包装。取用管子时，先用绝缘塑料夹将它从大的防静电包装盒放到小的防静电包装袋中。拆卸场效应管时，先拆除其两边的固定螺钉，再用50~60 W接地烙铁和吸锡器吸掉极片周围的焊锡，然后用烙铁快速焊下同一侧的漏极（图1中1、2两极片），然后焊下另一侧的栅极（图1中3、4两极片）。

更换新管之前，应确保原来的栅极偏置电路已焊好。焊接管子时，必须在

防静电工作台上进行。把管子在印制板上放平整后，安装好两边的固定螺钉。焊接时烙铁必须有良好的接地，如无良好接地，应拔掉烙铁插头利用烙铁余热焊接。先焊好两个栅极，再焊另一侧两个漏极，每次焊接时间最好不超过5 s。

图1　印制板上的场效应管俯视图

3.3功放模块的定期检查维护。发射机每天开机后都要记录功放模块的工作参数，如功放管工作电流等。功放管的栅极偏置电压通过功放后面板微动开关接点连通；频繁抽出和推进功放模块，会导致微动开关触片张力减弱甚至变形，因此要妥善安排功放的检修周期，尽量减少抽出和推进功放模块的次数。定期检查功放合成器、吸收负载、滤波器的温度，定期清洁功放模块内部的灰尘。

4　功放模块故障检修实例

4.1功放出现过载保护：主控单元显示“PA X OVERLOAD！”，对应的功放模块点亮红色过载指示灯告警。功放过载保护的启动原因是功放输出端VSWR≥1.5。

在检修时首先要判断故障范围，是功放模块“内部”还是“外部”的问题。应将告警模块换到另一个正常模块的位置上，如果告警解除，则说明是“外部”的问题，否则是模块“内部”电路的故障。

当确定是功放“外部”问题后，检查功放输出到合成器之间的射频馈线、合成器、馈管、输出滤波器、定向耦合器等无源部件，如有局部发烫的地方，再检查相应部件。其中较常见的是功放输出插头与机柜插座接触不好，应先晃动插座并使插头与之配合接触良好，如果告警仍不解除，则将功放拔出检查其输出插头是否有打火、变色、损坏等。

如确定是功放模块“内部”问题，则应打开功放，先查看功放射频输出头与内部线路板的连接处有无虚焊或脱焊现象，再检查功放内反射功率检波电路是否有元器件损坏：可用万用表对照另一个正常模块的相应位置进行检查，一般就能查出损坏的元器件。

4.2功放出现过热保护。主控单元显示“PA X OVERHEAT”，对应的功放模块点亮红色过热指示灯告警。功放过热保护的启动原因是散热器上的温度高于70℃。应按以下步骤进行检修：（1）检查风机运行和风道的畅通情况。造成过热保护较常见的原因是风机进风口受到灰尘堵塞。（2）功放中的温度传感器损坏，模块的温度还没有达到设定温度就提前发生过热保护。（3）功放内的功率合成器损坏，功放管的输出功率不能经合成器有效合成，造成散热器温升过大，导致过热保护。（4）功放频响变差，整机合成器输入口的驻波比大（1.4左右，即未达到过载保护设定值），有时也会升高功放温度，以致出现过热保护。在用扫频仪测频响时，要注意使扫频输出功率留一定衰减量，以免扫频仪过载。一般通过微调模块内的匹配电路即可排除故障。

4.3功放模块面板上VGON指示灯不亮。原因是功放没有插到位或功放后面板微动开关有问题。功放模块支持热插拔。功放后面板微动开关的作用是：在模块热插入时，保证功放先上电，后加激励；而在热拔出时，保证先关激励，后给功放断电。因此在热插拔时务必小心，应确保功放后边的定位杆对准机柜的定位孔后再推进，从而避免微动开关不到位或变形损坏。

总之，全固态电视发射机功放的设计比较合理，具有运行稳定、维护方便、热损耗低、效率高等优点。机务人员只有熟悉掌握功放的工作原理，认真做好功放的日常维护，才能降低故障率，节省检修成本，确保安全优质播出。