无线数字发射机的故障诊断与维护

摘要：以远距离信息传输为核心的现代广播电视需要依靠发射设备来保证传输质量及发射效率，使信号源得到有效传送。众所周知，无线数字发射机是节目信息正常传送的前提，主要应用数字微波技术来进行信号源的无线发射。为了保证无线数字发射机的正常使用，文章以1kW广播无线数字发射机为例，针对其存在的故障展开探讨，并提出可行的诊断方法与维护措施。

关键词：无线数字发射机;故障;论断;分析

中图法分类号：TN949文献标识码：A

Fault diagnosis and maintenance of wireless digital transmitter

CAI Sheng

（Hainan Jinjiling Radio and Television Transmitting Station，Anding， Hainan 571200，China）

Abstract： Modern radio and television with long-distance information transmission as the core needs to rely on transmitting equipment to ensure transmission quality and transmission efficiency， so that the signal source can be transmitted effectively. As we all know， wireless digital transmitter is the prerequisite for the normal transmission of program information. It mainly uses digital microwave technology to achieve the wireless transmission of signal source. In order to ensure the normal use of wireless digital transmitter， this paper takes 1kW broadcast wireless digital transmitter as an example， discusses its existing faults， and puts forward feasible clear diagnosis methods and maintenance measures.

Key words： wireless digital transmitter， fault，conclusion，analysis

作為无线电广播电视的重要组成部分，发射机对于广播电视的播放质量有决定性影响。由于不能避免发射机在日常工作中遇到各种问题，故要求专业人员重视其故障检修工作，通过采取可行的诊断方式及处理手段，最大限度降低广播电视无线数字发射机的故障率。

1概述

我国广播事业得到了迅速发展，中波广播发送设备已实现了全固态化。各中波发射台的机型主要为全固态 PDM 发射机和 DAM 中波发射机。其中，1kW，3kW，5kW 发射机主要为 PDM 发射机，10kW 及以上功率的发射机以 DAM 中波发射机为主。1kW PDM 发射机作为发射系统的重要组成设备，主要由四个部分组成，即高频系统、音频调制系统、检测控制系统和电源供电。其工作原理是：通过脉宽调制器（PDM）先将低电平的音频信号变为超音频的脉宽调制信号，经过脉冲放大，放大到一定的电平，再经低通滤波器（脉冲解调器）得到高电平包含直流与音频的信号，随后送到 RF 末级，如常进行板极调制[1]。

2安装与调试

所有固态发射器均位于机房内指定位置，电源线（本机采用三相交流电源）连接至本机工作地面，射频输出馈线通过连接器安装在发射器顶部。同时，馈线的另一端接入数据调度室网络，通过布设网络直接接入天线塔，开机前先用仪器检查布设网络天线的输入、输出阻抗，然后测试馈线的输入、输出阻抗，微调后即可符合要求。出厂前应按照规定对馈线和展开网络进行调整，待48小时后，天线系统的输入阻抗靠近线路纯电阻器50欧姆，并在完成该步骤后，对电源进行开启前的静电检查，保证电源能够正常使用[2]。具体来说，需要查看各个级别电压指示的正常情况，示波器主要用于测试调制驱动信号，以检查方波宽和方波占空比是否满足要求。调整输出电源时，首先，应调整入射电源指示灯值为200W 左右，反射功率为0，在所有故障指示灯未打开的前提下，电流需要达到3.5A，再缓慢调整电源，直到入射功率指示为1kW，反射功率指示小于5W，并且所有故障指示器不亮即可。其次，逐渐增加音频信号，使调制指示大于95%，使发射机能够正常工作。此时，发射机的三个索引—噪音、频率响应和失真都将达到规定标准，如果在此期间仍存在问题，应及时检查故障并加以处理，从而保证发射机固定安装。

3故障检测方法

一旦出现大的系统故障，不仅要做到及时处理，还需要对相关设备实施改进工作。因此，在进行发射机的故障处理过程中，工作人员不但要具备较高的技术能力，还应全面了解设备中各个部件的单元电路，掌握运行原理，从而更好地利用各种先进手段实现对发射机故障的有效诊断，避免受到外界影响，从而在最短时间内确认故障位置。

3.1记录发射机的工作状态

特别是发射机初始运行时的状态，主要内容有：主电流、入射功率、反射功率、天线零位、前级推动电流、低压电源的电压值等。

3.2了解发射机的开关机及保护逻辑

基本思路：（1）当合上电源开关，低压电源正常后，按下“开机”键，将开机电平加到发射机的电路及器件上，使主变压器得电，整流硅桥输出所需要的直流电压;（2）开机后，高频信号的放大流程走向为“振荡器→前级放大→前级调谐→功放”;（3）脉宽调制器输出的脉宽调制信号走向为“脉宽调制器→调制驱动放大→低通滤波器→放大的音频直流电压→功放”。

3.3了解输出网络的原理，记录初始值

日常维护时，注意检查电容、电感有无变色、开裂，并仔细检查连接部位。

3.4了解 PDM 发射机的保护逻辑

PDM 发射机的保护逻辑一般如下：（1）发射机的主电源及低压电源出现故障时关机;（2）高频推动信号不足时关机;（3）发射机驻波比大（有的发射机为反射功率大）时，封锁脉宽调制信号，末级功放无调制电压，发射机无功率输出。

3.5故障处理原则

根据发射机的故障特点（关机或无功率），参考发射机的原始记录值，比照发射机的保护逻辑，缩小故障范围：（1）电源部分故障;（2）高频推动部分故障（激励器、前级放大、前级调谐）;（3）脉宽调制部分故障;（4）末级功放故障;（5）输出网络或天调网络故障。通过学习和日常积累，将有效提高日常维护水平。

4常见故障处理及分析方法

4.1合成变压器故障

4.1.1故障现象

发射机运行时，输出功率从1kW 降到0，两块调制/功率放大器板上“调制输出”指示灯均不亮。

4.1.2故障排查与分析

根据故障现象，判断可能是调制/功率放大器故障，检修员对两块调制/功率放大器上的调制电路和功率放大电路进行仔细检查后，并未发现故障点。将两块调制/功率放大器插入发射机并重新启动，故障现象依然存在。

关闭发射机，检修人员立即拔出调制/功率放大器，发现调制/功率放大器的功率器件 IRFP250发热较严重，用万用表欧姆档测量温度继电器，此时于开路状态下的温度继电器将会导通，证明该调制/功率放大器出现了过温保护。通过该现象基本可以判断故障出现在末级，由于末级故障会造成经过功放单元放大的高频正弦波信号未输送到发射天线，这部分能量被全部反射到发射机的末级，转换成热能，从而导致发射机过热而自我保护。

从该发射频率的备机正常工作状态中可以判断出：馈线、调配网络和天线等公共部分不存在故障。故障点还是在发射机内部、倒换开关或者硬馈连接等部位。检查倒换开关，不存在开路和打火现象，排查硬馈连接也没有发现异常。检修人员对机内网络进行排查，没有发现明显的陶瓷电容破裂或者线圈卡子松动等情况。随后，检修人员用网络分析仪测试高频末级的网络参数，也都在正常范围之内。随着故障范围进一步缩小，检修人员随后仔细查看位于功放末级的功率合成变压器，发现一个焊点颜色发黑，拆卸下来后，用万用表欧姆档测量该线圈两端的开路状态，发现功率合成变压器一次侧线圈开路，经过功放单元放大的高频正弦波信号未发送到发射天线，进而导致出现上述故障。分析故障原因可能是焊点虚接导致发热，时间长了就会导致线圈短路。检修人员对焊点进行清理和二次焊接后，通电开机，发射机恢复正常运行。当功率合成变压器 T1一次侧线圈处于开路状态时，二次侧线圈无感应电压输出，所以导致开机后发射机无功率输出。

4.2调制回路故障

4.2.1故障现象

入射功率由1kW 降至0.25kW，一块调制/功率放大器板上“调制输出”指示灯不亮。

4.2.2故障排查与分析

根据故障现象判断，这是典型的一块调制/功率放大器板出现了故障。我们可以根据以下公式计算发射机的实际输出功率：

其中，P0是发射机的额定输出功率，P1是实际输出功率，m 是发射机的功放模块总数量，n 是发生故障的功放模块数量。由于1kW PDM 发射机由两个功放模块组成，如果其中一个功放模块出现故障，只有一个功放模块工作，通过上述公式计算，实际输出功率为0.25kW 。由于调制/功率放大器板有一个调制输出指示灯，正常工作时，该指示灯常亮，发生故障后，该指示灯不亮，所以很好判断哪个调制/功率放大器发生了故障。拔出发生故障的调制/功率放大器，用万用表欧姆档测量场效应管 IRFP250是否击穿，检修人员发现有4只场效应管 IRFP250被击穿，更换了被击穿的场效应管，检修人员又用万用表二极管档测量了双向二极管是否被击穿，以防止新更换的场效应管在通电后再次被击穿，检查发现有两只型号为 P6KE20CA 的双向二极管被击穿，更换了新的双向二极管后，检修人员将调制/功率放大器插入发射机，通电开机，发现故障没有排除。拔出刚才检修的调制/功率放大器，用万用表欧姆档测量场效应管 IRFP250，没有被再次击穿，功率放大电路正常。检修人员用万用表测量发现，调制回路的推挽放大电路两个三极管3CK9和3DK4已经烧毁。

该机调制器共三级，来自调制推动器的脉冲调制信号首先经过第一级 V1，型号为2N5401的三极管，基极接地放大。接着该调制信号被送到第二级，即上述故障点—由 V2和 V3组成的推挽放大电路，V2型号为3DK4，V3型号为3CK9，经过第二级放大的脉宽调制信号去推动第三级，即调制末级的场效应管 IRFP250，其工作在开关状态，当输入高电平时，V4的 D 极和 S 极导通，输入脉冲为低电平时，V4的 D 极和 S 极则处于关闭状态。更换了两只新三极管后，通电开机，发射机恢复正常。

5维护方法

5.1卫星接收天线

完成天线调整工作后，需要保障仰角与方位角保持不动。但是，对于卫星偏移而言，由于一些高山台站的风力比较大，会对信号造成直接影响，导致信号强度被削弱，使天线无法正常工作。所以，在日常维修过程中，应及时对天线所存在的偏移問题进行解决。目前，最简单的方法就是利用卫星接收机的接收电平变化，实施针对性分析。首先，在基于实际的收测分析过程中，要定期或不定期对天线实施微调处理。其次，需要保障天线始终与卫星对准，使天线可以在一年中的不同季节始终保持最佳状态，并做好锁定标记处理。最后，需要定期对天线传动系统中一些细节工作采取针对性分析与控制，在保障卫星正常接收信号的前提下，做到调节自如[3]。

5.2馈源高频头

因为馈源高频头是卫星系统中的重要组成部分，所以需要定期对其进行维护。其中，主要对馈源上的螺钉、电缆接头松动程度进行检查。由于这个位置始终暴露在户外环境下，经常受到雨水的冲刷，容易出现腐蚀与生锈的问题。所以，在进行处理的过程中，必须关注高频馈线的连接位置，及时对有问题、过性的材料进行更换，并采用高级防水胶布进行包裹，做到全面密封处理。另外，还需要科学使用塑料瓶套，将其固定到高频头上，以有效避免其与外界空气接触，确保不会出现腐蚀、生锈现象。

5.3高清卫星接收机

在发射机设计中，通常采用的是全固态放大方式，因此会涉及 USB 激励器、激励刚放单元、末级功放单元、开关电源等诸多设计类型。激励器一般采用双激励配置，所以在实际运行过程中具有一定的稳定性。FPGA 主要完成 I/Q 基带信号的预失真矫正以及交织后的输出 D/A 转换，因此具有良好的处理效果。但是，在信号接收期间，一旦接收机出现故障，必须及时进行处理。在对其设备进行处理时，需要保障前端设备的外壳始终保持接地，以起到防雷击的效果。同时，重视防震、防尘等，避免出现堵塞现象。另外，还要避免机体出现异常发热，一旦出现死机问题，应及时关闭电源，重新开机，通过复位操作保证发射机正常运行[4]。

5.4避雷与接地技术

常用的数字卫星接收系统所采取的避雷技术主要包括两种，即电源防雷技术和引雷技术。以电源防雷技术为例，在防雷的过程中，需要应用电涌保护器，将其安装到系统中，形成保护电路，当雷电击中系统时，将会产生瞬间高压，而保护器则能够对高压进行抑制，并且通过旁路，将其引向其他区域，避免对系统造成破坏。

6结语

科技的快速发展改变了传统电视的播出方式，使

其升级为数字电视，在提升播放效率的同时也增强了播放质量，有效促进了我国广播电视事业的发展。数字电视的专业性较强，因此需要在日常工作中做好管理和维护工作，以保证其平稳运行。对于可能产生的故障，应积极采取适合的诊断技术，深入探寻故障出现的原因，并积极加以解决，从而保证无线数字发射机安全稳定运行，将其具有的高速度、高质量传播优势充分发挥出来。

参考文献：

[1]张红玉.地面数字电视发射机技术特点及日常维护[J].西部广播电视，2020（ 15）：246-248.

[2]董庆理.地面数字电视发射机的检修与维护探讨[J].卫星电视与宽带多媒体，2020（ 11 ） ：81-82.

[3]陈景东.地面数字电视发射机原理和维护[J].电子测试，2020（2）：110-111+115.

[4]杨睿，李阳兴，林舒豪，等.德芯 DUT-83131kW地面数字电视發射机掉功率故障分析和处理[J].视听，2021（5） ：205-206.

作者简介：

蔡胜（1967—），本科，广播电视工程师，研究方向：广播电视发射技术。