影响大功率短波调幅发射机功率的因素分析

索朗次仁

（作者单位：西藏自治区广播电视局033台）

有效应用大功率短波调幅发射机，能够对发射机技术性能及其工作情况进行全面反映，同时在设计和应用发射机时，需要遵循相关要求和标准，确保其运行效果。但发射机在实际应用过程中会受到部分因素的影响，出现功率降低和高末直流屏压不足等问题，无法保证短波发射机正常运转，因此需要对导致发射机功率降低的因素进行深入研究。

1 大功率短波调幅发射机概述

大功率短波调幅发射机采用振幅调制方式，以短波波段进行信息发送，具有人性化和操作简单等特点。大功率短波调幅发射机由激励器、接口电路及开关电源等主要部件组成，其中，激励器作为射频信号源头，能够在频率生成状态下，形成调制信号，并将信号传送至下一功放单位[1]。对更换前后的发射机功率板块、设备和控制板进行比较分析可以看出，如果出现高末直流屏压不足的情况，开关电源能够为发射机提供充足的电源，保障其正常运行。另外，开关电源还具备警示功能，在发射机出现高温高压故障时，可以降低或避免不必要的损失。

目前，此发射机广泛应用于广播电视台的信号传输，主要利用PSM技术对电压进行有效控制和调节，但在长期高负荷运行状态会使其所使用的滤波电解电容降低，并对设备运行效率产生不利影响。所以，要对影响发射机功率的因素进行分析，切实提高发射机性能。

2 大功率短波调幅发射机功率影响因素分析

2.1 栅极电阻产生

功率模块主要包含绝缘栅双极型晶体管组成的电子开关、空转二极管DF和低压整流器，采用输入、输出端口串联的方式对晶体管进行组装，两个栅极具有场效应管的电压控制特性，其中，输入、输出端口对晶体管进行保护并为晶体管提供开关功能。当短波发射机处于正常运行状态时，开关管利用开关控制电路能够对晶体管进行控制和疏通；当保护管处于未导通状态，并且晶体管处于闭合状态时，其作用能够充分发挥。而在发射机运行过程中，容易忽视栅极电阻所产生的影响。在功率模块运行正常的情况下，晶体管会在一定程度上对输出电压造成影响，栅极电阻会干扰电容再充电，也会一定程度上干扰晶体管，所以栅极电阻是对功率模块输出电压造成影响的主要因素。晶体管能够控制功率模块中输出的电压，同时其所具备的开关特性会对栅极电容再充电进行响应，并同时受到控制，而栅极电阻会对栅极电容再充电进行影响和控制，进而使外部电阻控制和影响晶体管的开关特性。

晶体管的开关管，在开关期间会不断进行放电和充电，其输入电容也会发生变化，并且根据开关管关闭与导通期间受到栅极电阻控制时所产生的栅极电流脉冲幅值的大小，其充放电的时间也会发生变化。如在栅极电阻RG阻值降低时，栅极峰值电流会增加，同时会使关闭和导通时间缩短，开关损耗相应降低。但栅极电阻阻值的不断降低，会加快电流切换速度，需要进一步考虑由此产生的电流上升率。由于栅极驱动电路中存在着杂散电感，开关管关断或导通，都会形成较高的上升电流，增加电磁干扰，对晶体管的开关特性产生影响，同时功率模块中输出脉冲电压使得占空比降低。另外，随着晶体管栅极电阻的不断增加，导通时间相应延长，导致占空比较高。而在设备正常运行的状态下，持续性的放电、充电会导致栅极电流值出现下降、上升等浮动变化，也会对栅极电阻的充放电时间造成影响。为避免对输出电压造成干扰，在更换功率模块时，栅极电阻应选用无谐振问题、电阻温度系数小的膜电阻，并且应采用并联的方式来连接电阻，这样当出现故障时不会对设备正常运行造成不利影响。另外，需要保证栅极电阻值尽可能最大，进而有效提升输出电压空间占比、输出电压值。

2.2 开关状态

大功率短波发射机功率模块结构中还包括两条光缆，一条光缆能够对信号进行有效控制，进而控制整个模块，另一条光缆进行信号运输和传送。两条光缆相互配合、有效协调，能够保证在开关状态下对电路信息进行有效检测，进而实现对整个控制模块运行状况的实时监测。

在开关状态下，对电路进行检测时能够进一步判断电路的电压值，可以在此基础上对实际电压与标准电压之间的差距进行估算，从而利用功率模块对电压输出进行调节，确保电压能够保持在稳定电压值附近。输出电压会存在一定波动，一旦输出电压发生变化，会导致电路中产生脉冲频率和出现起伏现象，造成平均值发生相应变化。而所提供的直流信号主要来自相对稳定的电源，其电压不会受到外电电压的影响，即外电电压发生改变，也不会对其电压造成影响，所以外电电压会受到功率模块的影响，而发射机能够自动调节自身电压[2]。另外，通过相关测试可以看出，与额定电压相比，外电电压过高或过低，输出的基准电压会根据外电压升级比例产生一定的升降，而控制载波信号通常来自稳压电源，因此一般情况下其不会随着外电压升降比例而发生变化。在此情况下，一旦外电压升高，会减少PSM功率模块工作的个数；相反一旦外电压降低，会增加PSM功率模块工作的个数，进而使发射机高末屏压能够进行自动调整，保持额定数值。

3 大功率短波发射机功率构造及其工作原理分析

此类发射机最容易出现故障问题的部位主要集中在开关部件。开关部件需要承受较大的电压、电流，极可能出现故障，因此功率模块开关也是发射机检修与维护的重点。首先，需要对发射机构造及工作原理加强了解，通常在发射机中所使用的开关为50组，在高末功放电子管上设置48组，其他的开关则在帘栅压中加以运用，还有两个移相变压器的次级绕组端分别与高末功电子管开关进行连接，同时上述变压器均采用380 V电压，与电源之间存在约±15°的位移，使电源纹波大幅度降低，工作效率有效提升。其次，采用串联的方式将48个开关进行连接，确保机器任一开关打开时，其他开关都会产生相应的反响，并且使用性能较高的绝缘门双极晶体管作为所有开关的材料。运用这种配置方式，能够大幅度提升开关效率，并使操作更加简单便捷。

所有开关上都设置了相应的功率开关控制器，能够对功率开关所发送的指令进行接收，并在接收后将其转化。开关控制器能够通过自我故障检测，对设备加强保护，并且在检测自身运行状态时，能够采用一定的方式对其中存在的问题进行呈现，有利于相关人员进行核查和检修[3]。

4 PSM短波功率模块故障检修及其维护措施

由于短波功率模块需要长期在大功率状况下运行，极易受到外电突变、电磁波干扰以及电子器件老化等因素的影响，同时在发射机中存在较严重的发热现象，容易导致异态损坏的情况出现。这也是短波发射设备故障检修的重点。

4.1 模块维护

为确保功率模块能够正常运行，在进行维护和检修的过程中，需要重视外观除尘工作，保证外观无尘、清洁，这也是功率模块日常维修保养中的基础工作。由于此模块通常暴露在外部环境中，安装于机箱外侧，再加上运转散热的影响，极容易吸引灰尘附着，影响其散热功能，在一定程度上腐蚀模块的焊点、元器件等，缩短其使用寿命，使元器件短路故障发生概率大幅度提高，并对插接件质量产生不利影响，最终影响整个模块的正常运行和使用寿命。所以，在日常维护中，首先，需要利用毛刷对模块进行彻底清洁除尘，同时由于元器件线路板较为密集，还可使用吹风机进行清洁。其次，在清洁过程中，在设备有效除尘的前提下，还应保证设备线路、元器件的完整性，有效提升元器件之间的隔离度，增强设备绝缘性，有效防止短路故障发生。最后，耗时较长、抹布除尘不便的部位，可通过吸尘器进行吸尘清洁，并根据实际情况，合理选择吸尘器风量大小和头端，有效提升清洁效率和质量。

4.2 模块故障检修

当功率模块启动时，出现开关管光信号中断的现象，极可能是因为光缆发生故障，导致保护管拉起，该功率模块的开关装置无法正常运行，处于停工状态。在此状况下，可使用医用酒精进行检修。医用酒精作为检修常用的重要清洁剂，不会对元器件功能、性状造成影响，具有容易挥发、去污力较强的特点。在实际检修过程中，可使用医用酒精定期对光缆头进行彻底清洁，然后要对光缆进行检查，确认其是否出现变形的情况，避免因光纤弯曲而对光信号传输造成不利影响。另外，电路板元器件也应用酒精进行擦洗，去除所有污垢，保证模块元件接触性良好[4]。

在模块故障检修时，首先可采用观察法对功率模块的好坏进行判断，如模块两个可亮二极管显示全亮，则表示此模块运转正常。其次，将高压切断后，如果可亮二极管持续点亮，则该模块极易存在泄放电阻受损的情况，可采用万用表电阻档测定其阻值，正常值为15 kΩ，一旦出现与该值相差过大的情况，则表示电阻损坏，应及时用相同型号的器件进行更换。另外，功率模块的绝缘栅双极型晶体管容易因散热性能不良而出现过热击穿现象，也是模块故障多发部位之一。绝缘栅双极型晶体管主要包括AC管和DC管两个受控开关管，为对每个开关中的二极管进行检测，可采用三用表二极管档，测试绝缘栅双极型晶体的G、E两端，若二者呈现正向反应，则表明导通，若呈现反向，则代表截止。一旦出现两向均导通的情况，则表示绝缘栅双极型晶体被击穿，应及时进行更换。在进行绝缘栅双极型晶体更换时，需要将适量导热硅脂均匀涂抹在其底部，使其具有高散热效果。

在维修过程中，还应全面检查功率模块的电解电容有无存在鼓包、元器件有无存在变色等情况。一旦电解电容存在鼓包的现象，应及时更换，同时需要严格按照相关规定，对相同型号元件进行选择，并且运行负荷不能超过额定值。在具体更换过程中，应对元件正负极正确接对加强关注，防止接反而导致其通电爆炸。在对模块中的易损元器件，如滤波电容、空转二极管、保险、变压装置等进行监测时，可采用三用表二极管档，同时应使用变压装置进行重点检查，确保其无断路、烧坏等问题存在，防止元器件因过热而损坏。另外，需要全面检测保险的完整性、连线连接的稳定性、元件完好性、接地螺丝紧密性、电路板炭化情况等。

在功率模块中，开关管和保护管通常由功率控制板进行控制。对功率控制板进行检修时，需要确保功率控制板插接良好，同时需要对发射机所处环境的空气洁净度、温湿度等加强重视。功能模块寿命会受到温度影响，根据相关测试可以发现，温度如超过正常值10 ℃以下，会使模块寿命缩减一半以下，因此需要装置温湿度测量表，对温湿度进行调控和监测[5]。空气质量越好，相应的灰尘也越少，因此可通过增设相应辅助装置，有效改善空气质量，使空气质量符合环境标准要求。还可以配置通风冷却系统，调整风机频率，进而实现风量控制，并且通过该系统内外循环、水泵电源开关启动等，对温湿度进行有效调控。通过这些措施有效控制温湿度、空气洁净度，在一定程度上减少故障发生，进而有效减少功率模块检修、维护的工作量。

5 大功率短波发射机安全保护系统优化措施

5.1 故障判断能力提高

现阶段，不少大功率短波发射机都有一定的故障报警功能，能够在运行过程中发现故障，并为维修人员提供部分故障位置，但在实际应用过程中，一些大功率短波发射机仍然存在不少系统故障问题，还需要维修人员提高故障判断能力，提高判断准确性。例如：在大功率短波发射机重要设备器件的运行过程中，为准确找到故障位置，需要充分考虑各种影响因素，进行全面检测，及时掌握设备器件的实际运行情况，并进行检测记录和故障推断，对设备运行状态的安全性、良好性进行分析，确保安全系统能在运行中出现异常时及时进行警示，尽可能缩短维修人员维修、处理故障的时间，进而使设备达到最佳工作状态。

5.2 健全保护机制

提高发射机故障判断力的同时，还需要健全安全系统保护机制，在一定程度上减少故障发生的概率。首先，维修人员和技术人员应提高自身安全意识，在进行发射机检修操作时，确保警报措施和电源开关等安全保护手段落实到位，切实保障设备使用人员的人身安全。其次，在不断健全大发射机安全系统保护机制的同时，还需要加强通信技术和互联网技术等先进技术的引入与应用，对发射机硬件系统和软件系统安全加强保护。另外，还需要运用波音快速恢复和其他更加灵活简便的故障处理方法，有效提升发射机工作效率，确保设备处于最佳运行状态。

5.3 完善系统保护层

从大部分发射机的运行现状来看，需要完善系统保护层，在一定程度上减少系统故障。首先，相关技术人员可在系统保护层第一层中合理应用连锁保护措施，有效保障发射机的正常运行。例如，短波发射机出现故障时，可利用紧急开关按钮等，使所有高压电流的运行部分紧急断开。其次，可将芯片设置在系统保护层的第二层中对系统进行有效控制，并且可以在芯片控制过程中设定最高优先执行模式，在一定程度上避免部分硬件出现故障。

5.4 自动化系统加强热备份处理

通过及时热备份自动化系统有效维护发射机运行情况，能够进一步优化发射机安全保护系统。现阶段，发射机自动化程度不断提高，可通过自动化方式完成发射机中的大多数操作，但随着自动化技术与系统的不断进步和发展，发射机对自动化系统的依赖程度也不断提高，因此自动化系统与发射机的有效运行有着密切的联系。一旦自动化系统出现问题和故障，就会导致发射机中部分操作无法正常实施或完成，进而对发射机正常运行造成不利影响。在此情况下，相关人员应对设备的自动化系统加强重视，确保发射机运行操作的稳定性和可靠性[6]。同时，还需要及时热备份自动化系统，避免自动化系统故障对发射机正常运行造成影响，对发射机运行状态起到一定的保护作用。

6 结语

为进一步提高信号播放质量，需要对影响大功率短波调幅发射机功率的因素加强分析，便于相关人员采取有效控制措施，保障发射机运行的稳定性和安全性。这些影响因素包括IGBT的栅极电阻和开关状态下的电路等。因此，在实际运行过程中，短波发射机应尽可能选择对自身影响较小的栅极电阻，同时还需要重视发射机功率模块的检修和维护，进一步优化其安全保护系统，弥补其中存在的不足和漏洞。对维护人员而言，需要定期检查功率模块，有效保障大功率短波调幅发射机的正常运行。