PDM中波发射机激励前级原理和故障解析

姜志涛

内蒙古自治区广播电视传输发射中心林西726台 内蒙古 赤峰市 025250

1 射频系统和激励前级原理

射频系统是中波发射机形成载波或载频的高频系统，在载波叠加音频信号后通过中波发射天线进行无线传输。载波或载频的频率为中波发射机的工作频率，国家标准规定中波广播的载频频段为531～1602kHz，波长为564.97～187.27米。

中波发射机射频系统又称高频系统，由激励振荡器、驱动前级、功率放大器、功率合成器和机内网络组成。

激励振荡器的作用是产生发射机所需的工作载频；驱动前级的作用是将激励振荡器输出的载频信号放大到足够推动功率放大器的射频功率信号；功率放大器又称射频末级或被调级，它的作用是一方面将载频信号放大到额定功率，另一方面又接受调制器送来的音频调制信号对载频进行调制，得到射频大功率已调波信号；功率合成器的作用是将模块化的功率放大器产生的射频功率信号进行合成，产生大功率调幅广播信号，即发射机额定发射功率；机内网络的作用是滤除大功率调幅不需要的音频带外谐波及杂波成分，同时完成功率合成器与额定输出阻抗的阻抗匹配，使输出的载波满足要求。

射频系统各组成部分一般都是独立电路板，通过同轴电缆连接射频通路，方便检测和故障判断。哈尔滨正泰设备有限公司生产的ZT-G3kW型中波发射机，将驱动前级分为激励前级和激励驱动两个的独立单元进行载频信号功率推动，本文着重讲解射频激励前级的原理。激励前级原理如图1、图2所示。

图1 激励前级原理图

如图2所示，激励前级由占空比调整电路、激励信号封锁电路、两组推动放大电路和场效应管推挽放大电路组成。

图2 激励前级方框图

从激励振荡器产生的占空比1：1本机载频，12Vp-p方波信号（如图1的①波形）经J1（J2未使用）送入激励前级小盒，信号经开关K1后送到由R1、C2、C6、W1和A1的12、13、11脚构成的占空比调整电路。其中，R1、C2是积分电路，功能是将方波的前后沿变换成类似三角波信号，如图1的②波形，A1是CD4011与非门集成芯片，激励信号送到A1的12、13脚，此时12、13相连输入11脚，输出形成非门电路。在输出过程中因为C5的作用，11脚输出的方波上升沿和下降沿出现变缓，输出如图1中③的波形，转换成类似梯形的周期波的信号送到2脚。

激励信号封锁电路由A1部分与非门电路和D1、D2、R2组成，+15V供电经R2为A1的1脚提供高电平，该组与非门打开，送入2脚的激励信号通过。3脚，输出低电平激励信号。如图1所示，A1集成块的5、6脚和8、9脚分别相连，形成两组非门电路，将方波激励信号倒相输出。如发射机故障送入激励封锁信号，此时X2接地，+15V通过R2、D1导通，A1的1脚变为低电平信号，该组与非门关闭，3脚变换为高电平，A1的4、10脚输出低电平，Q1、Q2因栅极低电平而截止，从而起到封锁激励信号作用；推动放 大 电 路 由A4、R9、R10、R11、R12、R13、R14和A5、R15、R16、R17、R18、R19、R20组成，其中集成块A4、A5为16引脚的CD4050六同相推动器，并联使用能够提高电路的带载能力。

场效应管推挽放大电路由Q1、Q2组成，进行电流放大，进一步提高激励前级带载能力。其中，Q1为MOS-FET，N型场效应管IRF530；Q2为MOSFET，P型场效应管IRF9530。推挽电路要求两管栅极激励电压的振幅相同、相位相反，在脉冲在正半周时Q1导通、Q2截止，负半周时Q2导通、Q1截止，输出占空比为1∶1电流放大的12Vp-p方波信号激励信号，最后激励振荡信号经C7耦合输出给激励驱动放大盒，L1滤除方波中直流分量，如图1的⑤波形所示。

占空比需调整是因受到Q1、Q2场效应管输入电容和输出电容影响，虽然输入栅极电压波形占空比为1∶1，但输出不一定是1∶1的方波，为使输出得到占空比为1∶1的波形，需要通过W1来校正占空比。

激励前级小盒供电+15V，取自发射机电源交流接触器输出端的220V交流电，经B3低压变压器变压，送到ZT05012调制器电源板进行稳压，稳压输出+15V连接到接线排1JX的3脚后再送到激励前级。

2 故障分析

2.1 故障解析

激励前级一耦合电容引发的无功率故障。

2.2 故障现象

ZT-G3kW型中波发射机两个PA盒中的一个PA盒D4、D5、D6指示灯亮，另一个PA盒D6指示灯亮，整机无功率输出。关机重启后偶尔能开机工作，但工作1分钟后，再次出现无功率故障现象。

2.3 故障检测与维修

因为该故障现象多为发射机故障引起的激励封锁，首先对3kW发射机的控制保护电路进行检查：

（1）对两块继电器控制板ZT04019DL进行检测，由于继电器控制板有-72V缓慢建立过程，测量-72V正常，且D4指示灯无激励封锁故障指示，测量集成块A3（CD4011四2输入与非门）的11脚为低电平，确定继电器控制板无封锁信号输出，排除继电器控制板上-72V过流保护和驻波比过大保护造成激励封锁无功率故障。

（2） 对功率控制板ZT05021DL进行检测，该板D4、D5指示灯正常，可排除-72V过高保护和调制无输出故障。发现功率控制板D3指示灯红绿相间，D3为激励驱动不足封锁及指示，测量功率电压控制输出CZ［10］8V，调整功率调节电位器W4，功率控制电压经测量可以输出2V到10V之间变化未封锁激励信号，排除功率控制板故障。

分析判断该故障现象应为发射机激励不足引起，从功率控制板D3指示灯判断应有一定激励射频信号输出，但未达到推动功率放大板工作的足够功率。对能引起激励不足故障的各关键点供电进行排查。测量激励器供电电压+11.8V，激励前级供电+14.7V，激励驱动-71.8V，各供电点电压均在正常值范围内，适当提高整机输入供电电压，再次测量供电电压略微高于原测值，整机依然无功率输出，排除供电电源带载能力差造成的功率不足故障现象。

（3）使用示波器对射频系统各级分别进行检查，测量激励振荡器输出J1有12Vp-p方波排除激励震荡器故障。检测激励前级输入J1输入12Vp-p方波，测量输出J3方波为5Vp-p，正常输出应为12Vp-p左右。断开激励前级输出判断是否因后级负载过重造成的故障现象，测量输出方波10Vp-p虽有提高但仍低于正常值；再次对激励前级关键点进行检测，发现在Q1、Q2原极有14.78Vp-p，但经过C7耦合后变成5Vp-p左右，检测电容C7容量正常，对其进行代换实验，发现更换C7后故障消失，调整整机输出功率，长时间试机并未再出现上述故障。

小 结

ZT-G3kW型中波发射机，出现激励封锁或无激励故障现象时，功率放盒D4、D5、D6故障指示灯会有指示，可以通过观察继电器控制板ZT04019DL的D4故障指示来判断是否为激励封锁，观察功率控制板ZT05021DL的D3、D4、D5故障指示，来进一步确定故障范围。如射频系统无激励信号或激励不足时，要通过示波器查看相应波形，按照激励振荡器、激励前级、激励推动的顺序逐一排查。当激励不足时，除考虑各部分器件，还要考虑供电带载能力的问题。举例故障中C7用万用表检测值0.1uF为正常值，但在高频工作中却改变了容量，隐藏了其本身故障，提高了维修的难度，维修中建议采用代换的维修方法，以尽快解决故障。