浅谈两例DF100A型短波发射机功率模块引起的杂音

国家新闻出版广电总局九五一台　高占全

浅谈两例DF100A型短波发射机功率模块引起的杂音

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国内PSM短波发射机是对内、对外广播发射宣传的主力机型，所以对这类发射机稳定性的要求是很高的，维护的深度和广度要求也要提高到更高水平。笔者结合丰富的自身维护经验，针对较难处理的功率模块引起的杂音故障进行了一点分析，与广大同仁交流探讨。

短波发射机；杂音；稳定；技术维护；安全播出

1　功率模块工作原理

1.1开关管控制电路图

开关管的控制电源来自2号辅助整流器，其输出电压为12V，相应的正、负端分别标示为12VB和B。其中的B端与对号PSM开关开关管的输出端，即该管的发射极相连。

1.2开关管控制原理

当某个PSM开关的合闸信号由电信号转变为光信号时，它通过光缆传送到一个对应的光电管，即如图一中的U8，U8受光导通并输出低电平。其后的与非门U11B有一个输入端固定为高电平，它和来自U8的低电平相“与”而又倒相为1信号。这个1信号输入到与非门U11D的一端，它的另一个输入端在过载镍阻丝保护不起作用时也是1信号，故其输出为0信号。再经非门U12为1信号即高电平，所以开关管门极得高电平触发而导通，这相当于同U8对号的PSM开关被合上。反之，当上述PSM开关受拉开信号控制时，U8没有光输入，相应的开关管的门极输入为低电平，即对号的PSM开关被拉开。

2　故障分析

2.1功率模块引起的开机后两分钟杂音问题

发射机故障现象：1）加高压最初两分钟左右的时间里，输出监听音质极差，杂音很大。2）调制器中除一模块直流端指示灯不亮，其它模块均正常指示。3）调制控制器状态板的指示灯都正常发光。4）2分钟左右后输出音质恢复正常，杂音消失，状态板指示有一指示灯灭。5）落高压重新开机现象依旧。

故障分析及处理：根据故障现象，断掉音频输入、加载波试机，监听仍有杂音，故此认为音控系统正常，故障在机器本身。进一步用示波器观察机器输出，波形为一矩形信号的调幅波，但观察频率综合器载波输出正常，初步断定杂音是由于机器某一级功放的直流馈电交流纹波太大所引起。

根据故障现象，加高压后始终有一功率模块无直流输出（直流端指示灯不亮），而高末级功放的直流馈电就是由20级功率模块的输出相叠加来提供的，就此进一步推断故障点在PSM调制器的功率模块上。用示波器观察调制器输出的屏压取样，波形也证实了调制器在其循环工作的一个周期的某段时间内屏压输出较正常值小，功率模块该合而未合上会造成此种现象，这就导致了高末级屏压的交流纹波较大，机器输出杂音变坏。

100KWPSM机的调制器由48块700VDC输出的功率模块组成，采用“先合先拉，先拉先合”的循环导通方式工作，功率开关的通、断由调制控制器发送信号进行控制，其信号的传输采用光传输，媒介采用光缆，是为了实现高低电压间的有效隔离。

正常工作时，加高压后AC开关管导通，使压控振荡器得电起振，输出37KHz信号，使光发射管发光，通知调制控制器本级PSM开关正常可用。调制控制器送来合闸信号时，光电管U8接收光信号输出低电平“0”，控制DC开关管导通，输出700VDC；当无光信号时，使DC开关管关断，无700VDC输出。

当本级开关光传输存在故障，调制控制器送出了光信号要求本级开关导通，但由于接收不到光信号，光电管U8的1端仍送出高电平“1”，DC开关管合不上。同时这个高电平“1”送到失步保护电路的与非门U11的9端（U11的8端开机0.66秒后固定为“1”），其10端输出“0”送到U9的9端（U9的8端固定为“1”），U9输出高电平，使定时器U10的低电平触发端6得“1”， 对U10的输出状态无影响。此时Q2的栅极为“0”，Q2截止，12VB通过R33、R34支路对C33充电，使U10定时器的高电平触发端2电平不断升高，当经历一定延时升高到8V大于3端的电平时（3端的电平值由内部电阻分压为8V），U10内部比较器翻转，U10输出由正常时的“1”变为“0”，经反相器U6变为“1”，这个高电平信号送至同步检测电路，同步检测电路控制AC开关管拉开，光发射管不发光，调制控制器接收不到本级开关回信号，认为本级PSM开关故障，不再安排它工作，自动甩开了该级PSM开关。

上述过程中，C33的充电延时是为了防止功率模块在循环导通的拉闸时间段， AC开关管被误动作拉开而设置的。

也就是当U8在110S连续的时间内得不到光信号才使本级AC开关管拉开，通知调制控制器甩开本级功率模块。

载波状况下，调制器采用的是fc=70KHz的PDM补偿脉冲，使用48级功率开关循环导通，故每级开关通断的频率为：

周期为：

载波状况，每一时刻调制器使用20块功率模块叠加输出，为被调级提供直流屏压故单块功率模块合闸的占空因数为20/48=0.417，拉闸的占空因数为28/48=0.583，拉闸时间段是686×0.583=400μs。

由于拉闸时间段400μs远远小于失步保护电路动作所需的延时时间110S，所以正常工作时，虽然拉闸时间段C33也在充电，但由于时间太短，不足以使定时器U10翻转，也就不会误动作拉开AC开关管。

综上所述，当某级光传输存在故障时，在开机最初的110S时间内，机器认为此级功率开关在工作，但其实际并未输出700VDC，造成加在PA管屏极的高压与实际应加直流电压值不符，调制后的电波产生失真，形成杂音。两分钟后失步保护电路动作，拉开AC开关管，使压控振荡器失电停振，通知调制控制器本级PSM开关故障。调制控制器不安排其工作，机器杂音消失，恢复正常。

光传输存在故障时，机器输出的波形为一矩形信号的调幅波，据《通信系统原理》中的信号分析可知矩形信号的频谱很宽，在这里其频谱分量的主要部分就相当于附加调制造成杂音。现对含有交流纹波的屏压取样波形f（t）用傅立叶级数进行理论分析：

该信号在一个周期内的表达式为：

将f（t）展开为三角形式的傅氏级数：

由于f（t）是偶函数，故其傅氏级数中只含有常数项和余弦项。

其中：

从上述分析可知正是交流纹波的各次谐波带来了杂音，一次谐波幅度最大，其频率为：

此时检查光传输通路：光缆头是否插接好或不洁净；功率模块控制板光接收管HFBR—2521及调制控制器光发射管HFBR—1521是否有损坏现象。对相应部位进行清洁或更换后机器再开机时正常。

2.2功率模块引起的持续杂音问题

故障现象：加高压后，输出监听有杂音，过110S仍存在杂音，退音周后，仍然存在杂音，察看机器表值，功率模块及相关指示都正常。

故障分析及处理：根据产生杂音比较，发现与由于光传输产生的两分钟杂音较为相似。根据测量结果看发现功率模块控制板上HFBR-2521光接收管损坏，其1端始终输出低电平“0”，这样使U11 的4脚输出“1”，那么在没有过载的情况下U11的11脚输出“0”，通过非门输出“1”导通开关管。同时光接收输出“0”到U11的9脚，使U11始终保持高电平“1”，110S电路失去作用。同时通过U11的4脚输出“1”到U9的6脚，一开机保护管是导通的，此时开关管也是导通的，所以U9的5脚为“1”与U9的6脚同步，以致同步检测电路失去作用，检测不到HFBR-2521光接收管损坏这种情况，这样调制器认为该级模块正常，当要求该级拉断时，但该级却无法拉断。这样就产生了“该断未断”的情况，使此级模块一直导通工作，从而在调制电压上产生了纹波，致使杂音指标变坏。这种情况下的杂音不加处理回一直存在，直至IGBT因长时间工作得不到休息而损坏，以此级模块被甩开停用而结束。

故障处理：加高压后，降功率为5KW，此时观察调制器各模块直流输出指示灯，明显较其它模块亮的那一级模块既为故障模块，更换此模块控制板即可。

3　结语

希望通过以上两个典型DF100A型发射机典型功率模块故障的判断分析处理过程，能够帮助技术维护人员理清故障处理思路，更快捷的找到处理故障的分析判断方法。