DX发射机功率微调故障分析和处理

司徒伟群

1 研究背景

广东省广播电视技术中心五二二台（以下简称“我台”）有两台美国哈里斯生产的DX系列全固态中波发射机（以下简称DX发射机），功率分别是100 kW和200 kW，“一主一备”担负着中国国际台对菲律宾广播任务，播音时间为19:30至23:00。它们都出现过同样的问题，傍晚试机时功率微调功能异常：功率保持在当前等级的最低指，按下“升”，功率立刻调整为当前功率的最高值，松开就回复最低值。这个故障情况在不同功率等级状态下均出现过。本文以哈里斯DX100全固态中波发射机为例，分析故障原因，找出解决办法。

2 DX发射机功率控制原理

DX发射机的工作流程如下：将输入发射机的音频信号叠加上代表功率水平的直流信号；叠加直流电平的音频信号数字化后转变为控制156个功放模块的开通、关闭工作的数字信号；开通的功放模块在载波正半周输出+230VDC，在载波负半周输出-230VDC，并通过次级串联在一起的变压器电压叠加起来，同时完成音频从低压到高压的放大过程以及射频调幅过程，得到已调射频方波；已调射频方波由带通滤波器去除基波以外的谐波分量，并通过天馈系统发射出去。

DX发射机的功率控制原理通过模拟输入板完成，其信号处理流程如图1所示：平衡输入的音频信号V1通过贝塞尔滤波电路进行滤波；V2信号通过仪表放大器（又叫测量放大器）进行不平衡放大；V3信号通过双端输入求和运算电路叠加载波直流电平；V4信号通过乘法器以+230VDC功放电源电压为参数对进行电源纠正；V5一方面电阻分压形式进行不同等级的功率折回，另一方面送到下一级电路叠加微调功率；V6通过模拟开关选择不同的分压电路来确定功率等级；V7叠加上72k抖动信号就得到即将进行12位数字化的音频调幅信号V8。

上述工作流程中，用户通过控制面板进行功率操作的有两个：一是功率等级选择的高功率、中功率、低功率三个选择按钮；二是叠加微调功率的升功率、降功率两个按钮。功率等级选择只能实现三个既定的功率水平，需要和功率微调共同作用才能实现精确的功率控制。文章开头提及的故障与叠加微调功率这一部分电路有关。

2.1 功率微调的原理

图1 模拟输入板工作流程示意图

图2 叠加微调功率电路示意图

图2为叠加微调功率电路示意图，限于篇幅，省略了如下拉电阻等元件。电路输入信号是V5，输出信号是V6，主要分为三部分：计数器、数模转换器和加法器。

计数器部分将升功率、降功率的按钮动作转换为一个8位二进制数D（[d7:d0]）数模转换器。其中，U19、U20、U21是编程为8位计数器的GAL22V10器件，且除第6脚外部电路有所不同外，其他完全相同，分别用作高中低三个功率等级的计数器。它们的第6脚用作片选信号，U21连接到高功率开关按钮，U20连接到中功率开关按钮，U19连接到低功率开关按钮；第4脚为升功率信号，均连接到升功率按钮，按钮按下时D数值增加，最高增至（11111111）B，即255；第5脚为降功率信号，均连接到降功率按钮，按钮按下时D数值减少，最小减至（00000000）B。

数模转换器部分包括运放U7-1、U7-2，电容C42，电阻R11、R138，负责将数据总线DB上的数字信号转换为模拟电压信号Vda。其中，运放U7-1、电阻R11、R138组成比例放大器，取样V5信号作为U18的参考电平Vref，并通过阻抗变换隔离后续电路对信号V5的影响。U18是8位数模转换器AD7524，与运放U7-2、电容C42组成一个单极性输出的数模转换器。

结合上面的电路分析，可以计算出V5和V6的关系：

单极性数模转换器的参考电压Vref及输出信号Vda有（1）和（2）两式：

加法器部分包括运放U4、电阻R10、R79、R163和电容C3，输出信号V6有（3）式：

将上面三个式子整理，能得到V6表达式：

将各电阻值代入，有：

D的值从0到255变化，V6数值在V5的1.1倍到1.2倍之间变化。反映到功率控制上，DX发射机的功率微调最高能上调9%，分为256个量化值自由调整。

2.2 功率微调故障查找和处理

结合上面的电路工作原理的定量分析，本文提及的故障，反映到（5）式上，是V6从256个量化值，变为只有全0或者全1两个量化值，是计数器故障导致的。检查对应的功率微调计数器，一按下升功率按钮，总线数据D立刻变为（11111111）B，一松开按钮，总线数据D立刻变为（00000000）B，符合故障表现，更换计数器后发射机工作恢复正常。

然而，拆下来的“故障”计数器没有检查出问题，放回发射机上也能重新正常工作，且更换新计数器后同样的故障也重复出现。进一步查找故障，发现DX发射机历次出现故障的几小时前都曾经加电试机，这个线索将故障原因指向了计数器工作电源的残留电压。

如图3所示，模拟输入板上的5伏电源有三个：+5V、+5VB和+5VC，计数器U19～U21的工作电源是+5VC是从控制板送来的。控制板中，+B降压为+5VC后并联了两个1F的电容作为电容电池使用，使发射机短暂停复电时可以自动回复断电前的功率等级和水平。通过反复试验，+5VC电源下降到1VDC左右时开机播音，约80%的几率出现同样的故障，将+5VC放电降压到零故障就得以消除。这确定了故障的原因为计数器电源欠压引起的状态锁死，属于编程设计上的软故障。要处理这个故障，可以考虑以下几个方法：一是重新设计计数器的程序，二是将电容电池的容量改小，三是采用外部的不间断电源替换+5VC。综合考虑，我台采用第三个方法方式进行+5VC的改造，完成后该故障不再出现。

图3 模拟输入板5V电源示意图

3 结语

DX系列发射机采用电容电池来维持功率等级记忆，但在计数器硬件编程时没有考虑到工作电源欠压的异常情况，导致特定情况下升、降功率失效。在无法获得厂家程序的情况下，采用外接电源的办法进行回避处理，可供使用DX系列发射机的同行参考。