DM-10全固态中波广播发射机模数转换板的原理分析与故障处理

高东升 王 赫

1.2.内蒙古自治区广播电视传输发射中心610台 内蒙古 呼和浩特市010050

1 概 述

目前，国内中波广播发射台绝大多数使用的是全固态中波广播发射机，输入发射机的音频信号是模拟信号，输出的也是模拟信号。那为什么要进行模数转换，模数转换是把连续的模拟信号转换成离散的数字信号，即模拟信号的数字化。数字信号能更直观更具体的表达出模拟信号，量化编码后的信号能够控制射频放大板的开通和关闭，从而实现射频放大，加之集成模块的数字化，对数字信号的存储、处理和传输更加高效，因而，模数转换板可以提高发射机的工作效率。

射频放大器、射频合成器、带通滤波器共同构成了数模转换器，将数字化的信号还原为模拟信号进行输出。

2 模数转换板的工作原理

要分析模数转换板的工作原理，就要清楚其输入信号的来源，要经过怎样的处理，实现什么样的目标，输出信号有什么作用等问题。图1为模数转换原理框图。

图1 模数转换原理框图

2.1 输入信号

本板除电源外，共有三路输入信号。

2.1.1 模拟音频信号

来自模拟输入板的信号包含音频、直流、抖动三角波的模拟音频信号。

2.1.2 高频取样信号

取样输入信号有两路，一路是射频分配器（A15）送到本板X3-1、X3-2的主取样信号，其电压幅度约为30Vp-p;另一路是功率合成器输出端的T101取样送到本板X8-1、X8-2，其幅度约为4Vp-p，均可用示波器查看。

2.2 分频电路

两路取样信号预处理后叠加，经拨码开关S1控制的相移电路对发射机在800kHz以下的载频频率进行相位补偿，此时，XT11选择为1接2、3接4；当工作频率在800kHz以上时，XT11选择1接3、2接4，即用射频分配器的取样信号，补偿相位后的载频经分频电路以后，产生编码信号和时钟信号，分频预置插子TX10需根据实际频率进行预制，如表1所示（Fc为载波频率，Fs为采样频率）。编码信号用于启动模数转换，可以在TP3挂接示波器，正常时波形显示为20~50ns的高电平脉冲，微调R78可调整高电平延时。时钟信号用于转换检测电路。

表1 采样频率预置表

2.3 转换过程

模拟信号转换为数字信号实际是变换成二进制代码。需要经过信号采样、保持、量化和编码四个步骤。

采样是对连续信号在时间上进行离散，即按照需要的时间间隔在原模拟信号上快速依次采集瞬时值。理论上，采样频率越高转换后的离散信号就越接近原始的模拟信号，实际是，采样频率过高使得电路复杂，计算和存储的数据量成倍增加；采样频率过低会导致信息丢失，使音频产生失真，通常采样频率（fp）要满足：fp≥2Fc（Fc为载波频率）。

每次采样后要在原位置保持一定的时间，这个时间刚好使采样值转换为相应的数字量。

对取样得到的离散信号进行量化是将特定幅度的信号转化为量化单位的整数倍，量化单位是模数转换器的量化最小单位。量化单位越小（即量化级数越多），量化误差就越小，量化得到的结果就越好。在实际的量化过程中，模拟信号的连续性使得有些值需要取舍，即产生了量化误差。

把量化后的离散样值变换成相应的二进制代码组，即为编码。码组的位数（比特数）与量化级数M的关系是：M=2n，10kW发射机的量化比特数是12，即量化级数为4096。

需要注意的是：量化分均匀量化和非均匀量化两种，非均匀量化能克服均匀量化的缺点，将信号的取值根据不同区间来确定量化间隔，改善了小信号的量化信噪比。

2.4 输出信号

2.4.1 数字音频信号

数字音频信号由12位二进制代码组成，送至调制编码板（A36），B1-B6用于控制大台阶功放模块的开关，B7-B12直接控制六个二进制小台阶功放的开关，以提高由调幅波还原的音频信号的分辨率，共同实现载频功率的放大。

2.4.2 大台阶同步信号

数字音频信号的高8位编码经数模转换、运算处理后成为大台阶同步信号，送至模拟输入板（A35）的X6-1与X6-2，有调制音频信号时，每开通一个功放，该信号幅值为0.4V的正脉冲，否则相反。该信号用于同步模拟输入板的72kHz三角波，从而减小量化噪声。

2.4.3 还原的音频信号

经音频还原电路产生的模拟信号，送至显示板（A32）的X2-5和X2-6，幅值约为2.7V，与输出监测板（A27）送来的音频信号进行比较，用于判别发射机是否发生包络故障。

2.4.4 数据选通和数据清除信号

数据选通DAV脉冲信号送至调制编码板X17-26，进行触发锁存输出。故障时，数据清除的低电平信号送至调制编码板X17-28，对该板各锁存器清零关功放。

3 故障处理

故障处理要从容易查验的部分入手，如查看功能板上有无明显的器件损坏或烧灼的现象，然后查验供电是否正常，重点检查之前更换过的器件。在显示板有指示的故障，通常有三方面原因：一是相对应的功能电路有器件损坏或虚焊；二是故障检测电路故障；三是显示电路故障导致显示异常。具体分析处理时，最好是参照发射机原理图进行有条理的查验判别，提高故障处理的效率。

3.1 转换错误红灯亮，无功率输出，无法升功率

查看模数转换板的元器件外观，并无异常。虽然模数转换板的电源指示灯正常，但按照检查惯例，还是对该板的电源部分进行了测量，验证供电正常。

开机后，用示波器挂接编码信号测试点TP3，波形显示基本正常，由此可以判断故障发生在测试点之后的电路（如果显示波形异常，则无法判定），之前出现过转换器AD1617损坏，关机断低压后，用同型号的AD1617替换，开机后指示灯变绿，发射机正常。时钟信号异常、晶体管V9损坏以及其发射极虚焊同样会产生转换错误的故障。

3.2 显示板指示灯正常，功率为零，且无法升功率

考虑到发射机是在正常运行中出现的故障，排除意外碰触引起故障，查看控制板的PA开关在“ON”位置，关功放电路有六种输入信号，分别是电缆联锁、调制编码板+5V故障、输出监测板的驻波反射故障、模数转换板的电源故障、转换错误和数据清除信号。

由于显示板指示灯正常，重点怀疑模数转换板，查验电源正常，开机后用示波器查看转换器N1-16的DAV信号，显示为正常的方波信号，用万用表测TP17的数据清除信号，为高电平正常，测输出X6-28，为低电平异常，怀疑是反相缓冲器V7故障，用同型号更换后，故障依旧，进一步检查发现是反相缓冲器V7的底座“4”脚虚焊，使得“4”、“5”开路（理应短路），将焊点焊好后，上机后故障排除，发射机运行正常。

4 总结

作为台站工作人员，担负的职责是维护、检查、修理的任务，因而必须要知道发射机整体的运行机理，各部分的工作原理以及相互之间的联系，掌握一套行之有效的故障分析与处理方法，学会参照原理图，利用仪器仪表进行故障排除。