DM-50kW中波发射机功率合成器的原理分析与故障处理

李欣琰

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 010080

概述

DM-50kW 中波发射机功率放大级由124 个插入式射频放大板组成，其中包括119 个“大台阶”模块和5 个“二进制台阶”模块。这些模块分插到7块主功率合成器母板，以及1块二进制功率合成器母板上。每个功率合成母板被组装成一个单独的整件。每块母板上装有16 个或14 个铁氧体磁芯线圈变压器，由一根铜棒穿过线圈变压器中心，作为功率合成变压器的次级（这根铜棒可看成124 只变压器次级串联）。铜棒的一端接地，另一端与带通滤波器的输入端相连，负载阻抗为8Ω。

1 功率合成器的射频采样

射频功率合成器上有3 个射频采样电路，分配于发射机的不同地方。

1.1 带通滤波器检测

在功率合成器输出端，由电感耦合产生的射频电流采样信号被送到输出监测板，与输出网络带通滤波器中的电压采样相比，在滤波零位过高的情况下，将由相位检测电路检测到一个射频电流和电压采样之间相移，转换为对应数值，在开关电表板的多功能表盘上显示。

1.2 频率合成器的同步信号

在驻波比过高的情况下，所有的射频放大板被快速关闭。功放关闭后，由于谐振电路的作用，“浪涌”电流将持续在输出网络和射频功率合成器的副线圈中流动，在此种条件下为了确保场效应管不被损坏，频率合成器的控制开关将原来的载波信号切换为变压器T101 上的电流采样信号，使得射频放大板的场效应管V1 （V3）、 V6（V8） 和V2 （V4）、V5 （V7）的开/关动作与这些“浪涌”电流同相位，由此来保护场效应管。

1.3 模数转换器同步信号

网络柜内滤波器前端的射频信号采集变压器T101 给A/D变换采样信号提供了射频采样，与来自射频分配板的推动激励信号一同经过处理及整形后，输出的取样脉冲供A/D 转换器使用，输出的时钟脉冲供转换检测电压使用，该过程在模数转换板上完成。

2 功率合成母板

DM-50kW 中波发射机采用了一块二进制射频功率合成母板（A1）和七块射频功率合成母板（A2-A8）。这八块功率合成母板是装在功放箱的两个（中、左）机柜里，推动合成器母板是装在右机柜的中上部。三个功放机柜中，右机柜从上至下依次是推动合成器母板、射频分配板、低压电源；中间机柜从上至下依次是二进制功率合成母板（A1）和三块主功率合成母板（A2-A4）；左侧机箱从上至下依次是A5-A8 四块主功率合成母板。主功率合成母板的正面是安装功率放大板的卡槽，背面是效率线圈和功率合成器，初级是磁环线圈，次级是磁环中央的铜棒，此处就像一个升压变压器，完成发射机射频信号的合成，合成后的射频信号经铜棒送至输出网络。

2.1 二进制功率合成母板（A1）

DM-50kW 中波发射机的二进制功率合成器母板上装有一模一样的14 个射频放大器插座，前5 个是相似的二进制功放板插座，区别主要在于背面磁环上绕着的铜线圈数，分别是1/2、 1/4、 1/8、 1/16、 1/32 台阶，通过母板送来的+60V 给高两位二进制功放板（1/2、1/4）供电，通过母板送来的+30V给低三位二进制功放板（1/8、1/16、1/32）供电。区别于二进制小台阶供电，大台阶功放全部由熔断器组件板送来的+230V供电，并且两个机箱内大台阶合成变压器上磁环的铜线圈数是相同的。从机箱后门可以看到，每个合成变压器的初级都对应一个效率电感器，不同频率使用的圈数不同，可改变抽头调整放大器的输出相位，抽头位置也由工作频率决定。

2.2 主功率合成母板（A2-A8）

主功率合成母板用于大台阶功放的合成，背面的磁环合成变压器和效率线圈相同，其外型尺寸、电路板结构分布都与合成母板（A1） 基本相同，磁环合成变压器竖直排成一列，一根铜棒贯穿其中，所有功放模块都由母板接入的+230V电源电压供电。

2.3 射频功率合成器

每个射频放大板的输出电压都是固定的，想要达到需要的输出功率，必须依靠射频功率合成器。每一块射频放大板的输出端都连接着一个磁环绕组，一根直径28mm 的铜杆贯穿于所有的合成变压器中央，相互间不能接触或者离得太近，铜杆就是合成变压器的公共次级，其下端与通地的铜带连接，通过上端的铜杆与左侧机箱铜杆的上端在机箱的顶部用一根直径28mm 的铜杆水平连接，左侧机箱铜杆下端穿过电流取样变压器与匹配网络连接。一旦发射机运行，所有开通模块的输出功率就会经铜杆合成后输出。50kW 发射机铜杆与输出网络连接处的阻抗约为8Ω，且不会受输出功率的影响，功放电源的电流约为235A。

3 故障处理

3.1 故障现象

正常运行的发射机，隔几天就会有几块射频放大板损坏。经测量，均是由场效应管被击穿引起的，需更换相同型号的场效应管进行修复，插入备用射频放大板，一段时间后，又会有射频放大板损坏，且损坏的放大板位置不固定。

3.2 故障分析

通常射频放大板的损坏是由场效应管性能下降或反射过大造成的，射频放大板长年累月运行，会影响场效应管的性能，但更换新射频放大板同样会出现损坏的情况，所以需要在天线调配网络或发射机输出网络上推断故障点，在没有播出任务时，可用网络分析仪测试阻抗，并进行调整。

3.3 故障处理

夜间停机后，先检查天线调配网络中电感线圈的抽头、电容的固定螺丝是否松动，电容有无裂痕，然后使用网络分析仪测试调配网络的阻抗，并调整到标准值。之后测试发射机输出网络的50Ω和8Ω阻抗，调整至合适位置，发射机运行一段时间后，又出现相同的故障现象。关闭发射机低压后，对功率合成部分以及接地部分进行详细检查，发现功率合成变压器的次级铜棒与射频分配板中心固定的螺丝松动，其它部分未发现故障，则需将螺丝重新固定。发射机运行正常，再无类似故障。

3.4 故障总结

发射机常年运行，散热风机旋转产生振动，会使发射机内部的螺丝、插头、焊点逐渐松动，此类故障不常见，但故障点比较隐蔽，给安全播出带来隐患。日常维护检修时，应定期进行针对性检查，紧固螺丝和插头，对疑似有松动的焊点进行重新焊接，将隐患排除在“萌芽”状态，确保发射机在“满时间、满功率、满调幅”的三满要求下正常运行。