调频广播发射机功率放大器故障分析及检修

王仕华

（贵州省广播电视局七六四台，贵州 黔东南 556000）

0 引 言

贵州省广播电视局七六四台的KFT-II-914A型10 kW全固态调频广播发射机投入运行12年以来，每个1 500 W功率放大器（以下简称功放）都稳定运行，没有出现过故障。2019年7月，该发射机运行中PA4突然出现无输出功率故障。成功检修后，维护人员加深了对功率放大器故障分析的认识、丰富了调频发射机故障检修的经验。本文对此次故障处理过程进行总结，为广大维护人员提供参考，便于以后检修类似故障，提高检修工作的质量和效率[1]。

1 1 500 W功率放大器的组成和工作原理

1 500 W功率放大器由六分配器、30 W功放、6×300 W功放、六合成器、中央处理器（Central Processing Unit，CPU）监控板、低通滤波器及定向耦合器组成，合装在一块散热器平面上，实物如图1所示。产品说明书并未提供完整、详细的电路图，部分电路如图2所示。

图1 1 500 W功率放大器实物图

图2 1 500 W功率放大器原理图（部分）

射频输入信号首先由30 W功放放大，然后经1∶6分配器将信号分为幅度相等、相位相同的6路，分别去推动6块完全相同的300 W功放。300 W功放的输出功率由6∶1合成器进行功率合成，最后经低通滤波器和定向耦合器输出。CPU监控板负责输出功率、反射功率、激励功率、工作电压、工作温度及各管工作电流的采集、运算、显示和告警。一旦出现过热、过流、过激励、输出驻波比过大任一现象，均能自动传给主机监控单元，由主控单元实施控制或保护[2]。本单元设有RS-485接口，可将工作状态和工作参数实时传至主机监控单元。本单元面板设有+12 V和+48 V电压正常发光指示灯，并安装了一块2×8液晶显示屏及上下操作键，通过操作键可以观察所需状态和参数。

2 1 500 W功率放大器故障分析与检修

2.1 1 500 W功率放大器故障现象

维护人员在某次巡机时发现，发射机的第4功率放大器（以下简称PA4）液晶显示屏显示输出功率为零，前面板直流12 V指示灯未亮，该功率放大器的开关电源（以下简称PS4）工作电流只有1.8 A。维护人员手动按液晶显示屏的按键，激励功率、工作电压、工作温度、各管工作电流均显示为零，即PA4没有工作，各数值为零，无功率输出[3]。

2.2 PA4故障分析及检修过程

针对该故障现象，可采用逆向思维法和电压对比判断法两种方法来排查故障。

2.2.1 逆向思维法

由于设备没有完整的电路图，因此先从功放盒没有运行、输出功率为零且前面板直流12 V指示灯未亮的故障现象出发，测试监测板（如图3所示）上的直流12 V指示灯取样点（LED2，V5）。测得其电压为0.35 V，与正常电压值1.86 V相差较大。监测电压来源于监测板电源输入口X6，接口排线X6中，红、蓝、黑、黄电源线的电压分别测得为0.35 V（正常电压应为+5 V）、1.12 V（正常电压应为+12 V）、0 V（GND）、1.86 V。根据所测实际电压值和故障现象得知，0.35 V为末级功放管栅极的监测电压。此电压来源于取样电路板输出端的监测电压排线CN3，如图4所示。功率放大器总电源排线CN1和监测电压排线CN3均位于取样电路板。分别测试电源排线CN1各电源线的电压，第11针脚的电压为1.11 V。根据1 500 W功率放大器原理图电路显示或查看电源线路的连接，可知此电压为末级功放模块的输入匹配网络的电压。该电压太低，经输入匹配网络中的电阻消耗后，此电压到达功放管BLF278的栅极时电压为0 V，不能推动功放管BLF278的栅极导通，因此，实测栅极电压为0 V。由于末级功放模块以并联方式工作，使其他末级功放模块都不能运行，这与上述测试电压后进行判断分析和故障范围锁定是一致的[4]。但是，在CN1与CN3之间，找不到明确的电路和元器件，只能换一个角度进行观察分析。将取样电路板拆卸，如图4所示，观察电路板的底部，发现电源排线CN3的红色线的电压为N4三端稳压L7805CN的输出电压，三端稳压L7805CN的输入电压为N1三端稳压L7812CN的输出电压，即三端稳压L7812CN与三端稳压L7805CN为串联。另外，三端稳压L7812CN输出端电压送入末级功放管的栅极。由此判断，N1三端稳压L7812CN为故障元器件。

图3 监测板

图4 取样电路板

2.2.2 电压对比判断法

在功放盒的检修工作中，常常需要测试各点电压值来判断故障。电压对比判断法就是测试故障功放盒与正常功放盒的各点电压值后，一一比较各点的电压值，推断故障所在位置[5]。

在功率放大器电路中，取样电路采集所有组成部件的关键数据，然后将数据提供给CPU或主控单元进行监测控制，实现逻辑控制的功能。因此，可以检测取样电路中双运算放大器、三端稳压器等关键元器件的电压来判断故障点。表1、表2分别为故障功放盒和正常功放盒的各点电压实测数据。表中CN1和CN2分别位于取样电路板顶部的左端排线插座和右端排线插座，双运算放大器N2、N3、N5、N7、N9、N10、N12和N6、N8、N11依次位列取样电路板的上排和下排，N1三端稳压L7812CN和N4三端稳压L7805CN依次位于取样电路板的左下角。

表1 故障功放盒的各点电压值

表2 正常功放盒的各点电压值

从表1和表2中的电压数据可知：

（1）末级功放模块的功放管栅极输入匹配网络电压正常应为11.6 V左右；

（2）故障功放盒的集成块（型号：LM358P）N2、N3、N5、N7、N9、N10、N12、N6、N8、N11的第1、2、3、4脚的电压值相对较为异常，其第1脚输出端电压应等于栅极输入匹配网络的电压，又因是集成块的反向输入端电压（第2脚）和同相输入端电压（第3脚）的比较输出电压，所以推定所有集成块功能应为正常；

（3）三端稳压L7812CN输出电压偏低，且输出电压等于栅极输入匹配网络的电压，由于输出电压异常，推断该元器件已故障；

（4）由于电源排线CN3的电压偏小，取样点（LED2，V5）的电压异常，从而导致监测和控制板上的直流12 V指示灯未亮；

（5）所测电压值存在较小的误差，因此，比较电压时，相应的电压不能完全相等，只有在一定范围外比较才有意义[6]。

3 结 语

引起发射机功放盒出现故障的原因有很多种。发射机功放盒常见故障表象主要有输出功率偏低或者没有输出功率、温度过高、数据显示异常等。检修时，应遵循先观察后动手、先外部后内部、先软件后硬件、先安全后测试、先简单后复杂、先模块后整体的原则，切不可盲目动手，更不能在安全措施不到位的情况下就进行检修。检修时一定要遵守相关规程并逐步进行，否则小失误可能酿成新故障、大问题。维护人员要牢记检修的目的是运用技能来解决问题，进一步丰富技能和经验，万万不可引出新故障、大故障。