GZ-GS10K-Ⅱ型10 kW全固态中波数字调幅广播发射机调制原理及故障分析处理

张健平

（作者单位：福建省广播电视传输发射中心903台）



GZ-GS10K-Ⅱ型10 kW全固态中波数字调幅广播发射机调制原理及故障分析处理

张健平

（作者单位：福建省广播电视传输发射中心903台）

摘 要：GZ-GS10K-Ⅱ型10 kW全固态中波数字调幅广播发射机是哈尔滨广播器材有限责任公司生产（简称10 kW哈广机）。福建省广播电视传输发射中心903台现有2部10 kW哈广机，分别担任转播中央第一套广播节目和福建新闻广播节目。本文主要阐述数字调幅发射机的调制原理及针对本台该机发生的两起特殊故障分析处理给予介绍，以供同行参考。

关键词：数制调制；调压器；10 kW哈广机

1 数字调幅发射机的调制原理

数字调幅发射机主要由四大部分组成:射频功率系统、数字音频处理系统、监测控制系统和电源供电系统。其原理见图1。发射机射频系统采用晶体振荡器射频源，其振荡频率经4～8次分频后变为发射机的工作频率，信号经过放大分配，作为RF激励信号送到RF功率放大器。数字音频处理系统的作用是外来输入的音频信号a（t）转变为数字信号，这个数字信号经过编码，去控制RF放大器，即为“数字幅度调制”，简称数字调制。

其调制过程如下。首先，音频输入信号a（t）通过音频处理后送到模拟输入板上，经低通滤波和阻抗变换后与一个负直流电平相加而产生一个模拟音频信号。然后，A/D转换器将模拟音频信号转变为12比特的数字音频信号，这是通过取样、量化、编码3个步骤完成转变的。在10 kW哈广机中，A/D转换器的AD1617芯片包含了取样、量化和编码三个步骤的电路。取样是A/D转换中最重要的一步，取样值越多越接近模拟音频信号，但它又受到转换电路的时间限制。因此，取样的频率要求为：当载波频率fc≤820kHz时，取样频率fs=fc；当820kHz≤fc≤1400kHz时，取fs=fc/2；当fc≥1400kHz时，取fc=fs/3。例如：本台882kHz 10 kW哈广机，取样频率可取442kHz。

声音信号经过取样、量化后进行编码。编码就是使每一量化级对应一组二进制数码，GZ-GS10K-Ⅱ型10 kW哈广机量化比特数为12，因此，每个量化级都有12位二进制数码，12比特中的高位1～6比特主级数据经调制编码器编码后，变为42个等压（大台阶）RF功率放大器的开通与关断的控制信号；12比特中的低位7～12比特二进制数据，不编码，直接控制相应的6个二进制加权放大器的通断。

图2为RF功率放大器，它也可以看作是D/A转换器。V1～V4为4个MOS场效管，VD1～VD4为4个齐纳二级管，T3射频输出变压器，T1、T2激励变压器；电路中齐纳二极管用于当发生瞬变或过激励时保护场效应管。各管激励信号由T1和T2的次级分别供给。放大器工作于丁类，在射频激励信号正半周期间，V1、V4导通，而V2、V3截止；在射频电压负半周期间，V2、V3导通，V1、V4截止。因此，在射频输出变压器T3的初级两端形成峰峰幅度为2B+（+460 V）的方波，方波的重复频率是发射机载波频率，方波电压通过射频变压器耦合输出。

图1　GZ-GS10K-Ⅱ型发射机原理

通过调制信号控制RF功率放大器的开关，这样就把模拟音频信号“搭乘”在RF信号（载波频率）上了。一定数量的大台阶与二进制小台阶输出电压合成后，产生确定已调制的RF信号，波形如［b （b）］。最后，通过带通滤波器滤除已调制RF信号的阶梯波纹和干扰杂波，将有量化台阶的已调制RF信号光滑处理成典型的已调波，它的波形如（C（t））所示，由此，完成数字调幅中波广播发射机的数字调制。

图2　射频功率放大器

图3　主电源驱动电路

2 故障分析及处理

2.1故障1

2.1.1故障现象

882kHz机（10kW哈广机）运行时瞬间丢高压，LCD液晶屏指示风机“Er”。

2.1.2故障处理

首先，在LCD液晶指示屏上按“复位”键试一下，故障状态指示是否清除，如果故障仍然存在，则故障指示再次弹出。风机故障属于发射机一类故障，产生风机“Er”的主要原因有：一是空气过滤器堵塞，空气流通不畅；二是风接点接触不良；三是风机故障。检查过滤网及风接点都正常，那就是风机问题了。

该机使用轴流式风机，对风机的检查步骤可分两步进行。一是静电检查：先断开三相电空气开关K6，断开保险丝（F7/F8/F9），在风机的输入端用万用表测量风机三相线包阻值，是否有断路，短路等现象。二是通电检查：风机通电旋转后片刻听到有“嗒嗒”的异常声音。由此，判断是风机轴承有故障，通过检查发现是轴承钢珠损坏引起风流量减小，导致风节点释放而丢高压。经换上新轴承后风机恢复正常，发射机安全运行。

2.1.3电路分析

主电源驱动电路见图3，T1为主整变压器，B1为轴流风机，K1 K2为交流接触器，R31 /R32/ R33为限流电阻，A38为控制板（图ILA/H3.624.009DL），A30为直流稳压电源（图ILA/HG2.932.001DL），A39为电源配置板。这起发射机“丢高压”的原因是风机故障引起的一类故障，由于风机轴承（钢珠）损坏风流量变小引发风节点（C-S7）的释放，导致控制板A38-X8-10从高电平（+8V）翻转为低电平（0），这样控制板便产生了一个脉冲信号；控制电路接受一个“关机-L”信号，产生一个“关闭K2-L”信号。这个“关闭K2-L”信号将控制板A38的三极管V7由导通变为截止，这时通过光电隔离器N2、N4触发双向可控硅V3、V6也由导通变为截止，从而切断接触器K1、K2线包的电压（+30VDC），而K1、K2线包的另一头接30VDC+24VAC（A24-X4-1）电压；这样，K1、K2便断开24VAC的交流通路，使交流接触器K1、K2释放。而K1、K2被断激励后，也就断开了功放PA的供电电源，并且封锁功率放大级的所有功放模块。同时，交流接触器K2的释放，它的附属接点打开，控制板A38-X8-2的“K2合上-H”从高电平（+22VDC）翻转为低电平（0），这就断掉K2的检锁信号，从而输入给控制板驱动电路（V8、V7）的“K1驱动-H”和“K2驱动-H”变为低电平，使接触器K1、K2不能被激磁吸合，直到风机故障完成排除后，才能解锁功放的所有模块，发射机恢复正常。

2.2故障2

2.2.1故障现象

981KHZ（10kW哈广机）机入射功率“时高时低”变化，功率降低了按升功率键调高后，瞬间又跌落下来。

2.2.2故障处理

根据故障现象，判断机器有这些原因：一是电压驻波比（VSWR）过高；二是供电电路（B-电压和高压电路）。

故障检查分两步进行。第一步，将发射机接上假负载试机，检查是否正常。通过检查电压驻波比VSWR正常，带通滤波器VSWR和天线VSWR指示“OK”。第二步，检查电源电路时，在配电室稳压柜上意外发现稳压表上指针抖动，随即打开稳压柜门，一股焦味扑鼻而来，调压器滑动触头出现“打火”现象，故障原因水落石出。由于调压器（B相）碳刷触点的“打火”引起三相电源电压时高时低的变化，入射功率表的指针也随着时大时小的变化。事故原因查到了，维修就容易了。修理调压器滑动触头时可先用细砂纸打磨碳刷碳化表面并且调整好滑动触点与调压器线包的间隙后，

通电试验主电源恢复稳定，发射机正常工作。

2.1.3电路分析

由于调压器输出端三相电源B相接触不良而产生380VAC交流电的高低变化，经主整变压器T1变压整流，滤波后输出的直流电压也就是发射机功放级电压也随之高低变化。10 kW哈广机前级功放和末级功放都采用MOSFET丁类桥式功放，其开关管绝缘栅场效应管漏源电压由主整变压器T1供给。这样场效管漏源电压（UDS）的高低变化导致漏极电流（ID）的大小变化。而丁类桥式功放负载功率为：

其中：Em-功放电源，Im-负载电流的振幅，Rl-负载电阻，丨R+Zl丨-负载等效阻抗；由此，功放电源的大小变化直接影响发射机入射功率“时高时低”的变化。

3 结语

自福建省广播电视传输发射中心903台使用2部GZ-GS10K-Ⅱ型10kW数字调幅中波广播发射机后，在监听中明显发现音质较好，这应该归功于它采用数字调制技术，克服了以往模拟调制发射机难以避免的各种非线性失真，因而，具有优越的音频性能。但是，由于数字调幅发射机应用数字化固态化的设计，电路板线路复杂、这给值检人员维护工作带来一定的难度，这就需要工作人员掌握好数字调幅发射机的先进技术，认真总结维护经验，提高处理故障能力，确保“不间断、高质量、既经济、又安全”的播出，把美妙悦耳的声音奉献给广大听众。

参考文献：

［1］张丕灶．数字式调幅中波发射机［M］．厦门:厦门大学出版社，2002．

［2］张丕灶．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．

［3］GZ-GS10K-Ⅱ型10 kW全固态中波数字调幅广播发射机技术说明书［S］．哈尔滨广播器材有限责任公司．

作者简介：张健平（1959-），男，福建福安人，大专，福建省广播电视传输发射中心903台，工程师，研究方向：中波广播发射机调制与解调。