3DX50发射机待机问题与工作稳定性的提高

广东省广播电视技术中心522台 林良庆

1.案例介绍

我台于2006年引入了三台3DX50发射机，设备持续处于一个良好的运行条件下，但是在进行调试和使用时发现了一些问题。对发射机的正常运转造成了影响，为了保证3DX50发射机可以稳定运行，需要对问题的基本情况以及问题出现的原因进行分析，并提出相应的应对措施，提高了3DX50发射机运行的稳定性。

2.发射机简要介绍

2.1 基本原理

3DX50发射机是一种数字化和大规模集成电路结合后的产物，通过对DX系列机数字调幅技术进行利用，对其基本特征进行了延续，并在此基础上利用了数字直接驱动技术作为驱动部分，将DX机中射频驱动级去除掉，提高了整机的稳定性和效率。音频信号输入后会利用模数将其转变成数据流，该数据流又被叫做音频字流。通过激励器中的FPGA对表示载波功率的载波字和音频字进行迭加后会生成音频信号，然后利用D3板连接调制编码板和激励器。在各个射频周期内，通过激励器发送出来的串行控制信号会经过D3板发送至调制编码板，调制编码板根据接收到的信号决定功放的开通数量，并将功放需要的低电压方波射频驱动信号发送出。D3板发送出的驱动信号和调制控制信号会有调制编码器进行接收。串行调制控制信号为16bit字段的信号，其中一个6位字段用来对二进制功放模块进行控制，一个5位字段用来说明大台阶功放模块需要开通的数量，数值范围为1～16个。

调制编码器则是利用调制控制信号进行编码，对于大台阶功放来说，编码主要是根据优先表来实现的。当系统中调制编码器位置发生变化时，优先级也会随之产生变化。一般来说，一个50kw机的功放柜只有一个，在一个功放柜中设置了四个调制编码器，每个调制编码器最多可以控制16个大台阶功放。而编码器的优先级则是由位置来进行确定的。当出现功放模块损坏的情况时，会自动从调制编码器可用模块中去除该模块，然后利用CAN总线将模块损坏的信息发送给激励器。激励器会在下个周期对模块进行重新分配，这样一来就避免了原DX机中低端模块损坏后使调幅波形受损的情况，避免出现类似失真的情况，而且不会对输出功率、音质和调制度造成影响。

2.2 3DX机的运行特征

（1）人机界面的功能比较完备。在人机交互界面，3DX50发射机机提供了一组逻辑开关、一个VGA显示屏、以及模拟指针仪表， 通过计算机对VGA显示屏进行控制，可以将发射机任何时刻的工作情况以及出现故障时 的故障位置显示出来，而且可以利用显示屏对发射机的一些参数设置进行调整，具有非常完善的功能。

（2）冗余设计。3DX50发射机对DX机的优点进行了继承，系统部件采用冗余设计的设计原则进行设计，特别是功放模块的设计。通常情况下，50kw的3DX发射机发射的载波功率电平只需要24块功放模块就可以达到要求，而3DX50发射机则安装了62个大台阶功放，有良好的冗余度，并且可以实现热拔插，一共布置了两个发射机激励器，两个激励器之间可以进行相互切换，同时还配备了双二进制模块电源、双二进制模块、双低压电源，并且这些冗余设计可以实现自动切换。

（3）智能化和集成度较高。在3DX发射机上应用了CAN总线、FPGA器件、CPLD、微机单元等，使整机的智能程度和集成化程度得到了显著的提升，可以提高整机的安全性、稳定性和运行效率。

（4）具有可升级型。3DX发射机可以支持现有的各类数字调幅广播标准。

（5）其他的3DX机激励器可以进行音频模拟，同时也可以接受EBU/AES信号，可以进行同步广播。

3.该电台3DX50发射机故障情况

3.1 输出监测板故障

3.1.1 故障情况

在开启3DX50发射机后，显示屏上显示的输出功率只达到了4～5kw，在正常工作情况下，功率的输出值为50kw，并没有在显示屏上显示出故障，监控测板上显示的指示灯从正常情况下的绿色变成橙色。进一步测量稳压集成模块运行过程中的电压值发现，模块的电压值大小为2.5～4.4V，远低于18V的正常电压值。而显示屏上显示出来的电压值和电流值均为正常值，只有显示的功率大小不正确，因此需要分析异常显示故障的原因。

3.1.2 故障出现的原因分析

结合3DX 50发射机的运行原理不难发现，输出监测板+18V电源主要是通过LM 317稳压管将+32V稳压而成，然后再稳压成+5V电源供给各部分电路使用。假如+18V电源无法正常工作，那么就会影响各类取样信号。在实际运行过程中，利用TP13出的电压可以换算出发射机显示的入射功率值。在实际运行过程中，如果+18V电源的电压值正常，可以就可以进行正常开机，这时TP13位置电压大小分别为1.68V、2.55V、3.68V,此时在VGA显示屏上显示出来的正向功率读数值分别为12.5kW、25kW、50kW。

在稳压管输出电压值下降后，按照低、中、高功率开启设备后，取样点为的电压值大小分别为1.14、1.27、1.3V，而在显示屏幕上显示出来的功率值分别为4KW、5.5kW和6kW。3DX50发射机处于正常运转的状态下，说明功率值处于规定要求的取值内，只是显示屏幕上显示出来的功率值存在误差。

当发现故障后，立即检查了稳压管的温度值，通过检测发现稳压管温度值大于80℃，将发射机电压断开并在稳压管温度逐步降低到40℃后重新进行送电，输出电压值达到了正常值，将设备重新启动以后，各项数值均没有出现异常。因此该故障主要是因为LM 317表面的散热效果比较差，导致表面温度过高造成的。

图1 电源分配管故障

通过进一步分析发现，输出检测板的散热设备在3DX50发射机待机的过程中，风机停止运转，此时不会有气流吹向监测板，无法保证监测板上的元器件顺利散热，稳压器持续散出的的热量无法立即散去，从而使稳压器持续处在高温的运行状态下，影响了电压的正常输出。究其原因，出现这一问题主要是在进行3DX50发射机设计过程中，未能充分考虑待机情况下稳压管散热的问题，进而引发了上述问题。

3.2 电源分配板故障

3.2.1 电压分配管故障的实际情况

在检修3DX50发射机的过程中，发现了电源分配板运行过程中存在熔断保险丝的情况。虽然更换保险丝后可以正常进行运转，但是运行一段时间后又再次出现了保险丝被熔断的问题，如图1所示。

3.2.2 故障出现的原因

在3DX50发射机运行过程中，控制电压值大小为32V，发射机在运行过程中 ，对于一些功放比较低的电源会分配一定的电压，使电压稳定在±12V，然后通过电源分配板连接母板调制编码器和功率放大器上进行使用。然后通过电源分配板和调制编码器、功率放大器进行连接。因为实际运行过程中电压值相对来说较大，随之也会产生比较大的电流值。通过进行检查证明，在运行过程中保险丝出现熔断是由于运行过程中电流值比较大，再加上电阻值比较大，导致表面温度值过高。而电阻值过大则是因为保险丝和卡子出现了接触不良的情况，产生了触电电阻，此时会持续的对保险丝座进行加热，如果散热不利会因温度持续过高导致保险丝的卡夹丧失弹性，进而进一步使接触电阻值变大，不仅会烧断保险丝，而且还会使用电路板 被烧坏。由于功放柜中的风扇是电压分配板主要的散热设备，考虑到在3DX50发射机处于待机的状态下，功放柜中的风扇是停止运行的，因此无法将热量散去，随着热量持续升高，使保险丝融断，进而诱发功放柜电缆联锁故障。

4.3DX50发射机稳定性提升措施

4.1 输出检测板故障的解决措施

通过上述分析可知，输出检测板故障主要是由于散热问题造成的。因此，考虑使用风扇进行强制性散热，与此同时还在元件上安装散热片，考虑到输出检测板的布局比较紧凑，而且使用了比较多的贴片式集成元器件，假设在安装散热设备时，直接在输出检测板上安装散热装置，一般无法取得较好的散热效果。因此，通过对器件原构件进行研究后使用一只轴流风扇安装到构件上进行散热，采用这种方式进行处理后，没有再次出现该故障。

4.2 解决电源分配板故障的方法

为了解决电源分配板故障，首先需要将外接保险丝盒安装到了电路板帮，盒子中内置了30A的保险丝，在原线路板保险丝座的两端引出一个直径为6mm2的电缆，然后将其和新安装好的外接保险丝盒的两端连接后，并在其上部安装一个风扇，通过此风扇达到散热的目的。

在实际进行小风扇的安装时，要控制发射机主风扇的位置和小风扇的位置保持垂直，当主风扇运转过程中产生的气流会对小风扇的正常运转造成影响。甚至还会造成风扇电机被烧毁。因此，在小风扇的外部增设了一组接点，并增加了一部继电器来使用小风扇的工作电压保持在220V。此节点会在在发射机待机时常闭，在发射机正常运转时常开。通过采用上述方法进行处理后，发射机没有出现模块被损坏的情况，发射机处于稳定的运行状态下，使新型数字广播发射机的优势充分得以发挥。通过对上述故障进行处理后可以发现，由于3DX50发射机智能化程度较高，出现故障后故障位置和故障原因也可以得到明确的指示，因此在处理故障时相对来说比较简单。但是并不是每一类故障都会有相应的信号进行指示，为了可以更进一步的处理故障，工作人员要进一步对3DX50发射机的运行原理进行了解，并充分考虑待机情况下一部分元器件的散热情况，保证3DX50发射机可以处于稳定的工作状态下。

5.结束语

综上所述，本文结合实际案例对3DX50发射机待机和调试过程中的一些问题进行了分析，并提出了相应的应对措施，提高了3DX50发射机运行的稳定性和安全性。通过实践证明，在实际应用过程中，尽可能充分使用计算机辅助设计程序可以提升工作效率，由于3DX50发射机的装机和调试属于一项系统化的工程，工作量大，要求工程技术人员要细致、认真，提升自身分析问题和解决问题的能力，只有这样才可以保证3DX50发射机可以安全、优质的进行播报。

[1]哈里斯公司.3DX-50kW发射机技术说明书,2000.

[2]刘可真.3D--种数字调制的新技术[J].广播与电视技术,2002(6):98-100.

[3]闫保中,谢睿达,汪广举.中波发射机监控系统通讯网络设计与实现[J].应用科技,2015(2):65-67.