TF520-10kW调频发射机故障检修及其介绍

摘 要 文章结合实际工作对河南省广播电视发射台新上全固态10kW调频发射机发生的故障实例进行分析，并给出处理措施。结合分析阐述了该类型发射机的组成及其信号放大流程。

关键词 300W功放模块；分配器；匹配回路电路

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）232-0109-02

随着河南省的重点建设项目，高388m的世界第一高全钢结构塔——中原福塔（河南广播电视发射塔）于2011年初正式投入使用。该塔的主功能就是广播电视信号发射，无线信号的理论覆盖半径达到120公里，可有效覆盖中原城市群，惠及郑州及其周边地市的3 600万群众。为了进一步扩大广播节目的覆盖范围，提高收听质量和收听率，河南省广播电视发射台于2011年8月在中原福塔开始了河南人民广播电台的88.1MHz音乐广播﹑90.0MHz影视广播﹑95.4MHz新闻广播﹑97.6MHz戏曲广播、99.9MHz私家车广播5套调频广播节目的无线发射。担负这5套节目播出的是6台全固态10KW调频发射机，其中5台为主用发射机分别担负着5套节目的正常播出，1台配备可调变频激励器作为备用发射机。从发射机在我台工作情况来看，可靠性强、易操作、维护方便。但从局部来看，功放盘故障还是时常发生的。下面就以河南省广播电视发射台的北广TF520-10kW调频发射机为例，介绍该类全固态10kW发射机日常工作中的常见故障现象及其检测方法，以供大家在维修时参考。

1 调频发射机系统构成

河南省广播电视发射台此次引进的北广TF520-10KW调频发射机激励器集成化程度高，技术指标高。发射机是由一台30W激励器、一个300W中间放大器、一个总控制箱、两个五分配器，一个不平衡吸收负载和末级3dB耦合器组成。两个五分配器各推动5个1kW功放盘共10个组成左右机柜，每个1kW功率放大器主要由四块300W功率模块组成，每个模块可独立输出300W功率。模块中所用的末级功率放大管V-MOSFET双推挽增强型的场效应晶体管为美国摩托罗拉公司生产的场效应对管MRF151G。漏极工作电压48V～50V，87V～108MHz全频段内增益均大于17dB。改变频率时放大器无须做任何调整。

2 具体的几例故障现象分析

故障现象：作为备机播出的全固态发射机在例行维护时，5号功放盘出现在外部供电源正常的情况下开机加功率一段时间后，功率突然减小，从中央控制单元显示屏上观察其功率数值仅有其余9个功放盘功率的1/2。由于该功放盘的故障造成左右机柜相位不平衡导致发射机整机输出功率不平衡，大幅拉低了整机功率的输出值。从以下几点分析故障原因：

2.1 供电模块故障检修处理

此前曾有功放盘出现过类似故障。功放盘内部分别为四个300W功放模块提供48V直流电压的分压供电双面电路板PS的4个导孔（DC1～DC4）虚焊，造成四个300W功放模块中个别放大管未能正常加电工作从而导致1KW功放盘内部输出功率不平衡拉低了整个功放盘功率，所以首先怀疑5号功放盘是同样的故障。

但是，经过对功放盘内四个模块的功率，漏极电压，漏极电流进行无功率加电静态测量，四个模块输出功率大致相同，漏极电压均为48V、漏极静态工作电流50mA、放大管静态直流工作电压2.3V-2.6V。动态加功率测试下只有故障功放盘的电流为其他正常工作功放盘模块的1/2左右。由此，就大致排除了电源供电问题，同时也排除了四个300W放大管出现故障的问题。因为，若功放盘内部任意300W放大管出现故障，相应输出功率较其他模块会有较大差别。甚至会出现无功率输出。所以基本排除因电源供电问题和300W放大管问题导致功率下降的问题。

2.2 功放模块内信号放大流程中出现故障

首先，简述一下这款发射机信号放大原理。由激励器送来的射频信号送到300W放大器进行放大。300W放大器和1kW放大器功放盘里的300W放大模块是一样的，可互调互换。300W功率通过低通滤波器后，送到3dB耦合器进行1分为2，相位差为90°，每路输出150W，分别送到10kW的两个五分配器去激励10个1kW功放盘，每个功放盘中有4个放大模块，每个模块中有一个MOTOROLA生产的场效应管MRF151G，可独立输出300W功率。接着，1kW放大器的输出功率回到5合成器里，分别合成两个5kW功率输出。两个5kW功率再通过机箱顶部的3dB耦合器，相位差為90°，合成10kW功率输出到天线。

如上述原理可知：若激励器或300W放大器出现故障，整机十个功放盘功率输出都会受到影响，显然与原先的故障现象不同，所以排除激励器和300W放大器的故障。虽然5分配电路里设置了由电感，电容，微带线构成的调相电路，作用仅是补偿五路放大电路离散性造成的不平衡，而且此项工作在出厂时已进行了严格的仔细的调整，故障率较低。但是为了排除5分配器和射频电缆的故障，我们将故障功放盘与其他正常功放盘进行对调。开机测试，故障盘故障依旧而其他正常。这样就又排除了5分配器和射频电缆的故障。这里特别需要说明的是，在以往的工作经验中，有时为了方便排除类似故障，仅利用射频电缆的调换来查找故障。这种方法看似便捷，若射频电缆自身出现虚焊，接地不良等情况，很容易对故障造成误判，难免延误维修时间，增大停播隐患。

2.3 功放盘内部故障引起的功率下降

排除了供电电源和信号放大流程中的可能造成的故障，那么就只有从功放盘内部找原因。查阅300W功放模块的电路包括：输入匹配电路、放大管、输出匹配电路和栅极偏置电路。输入匹配回路：放大器信号经5分配器来的功率首先进入二分配器HC-1，一分为二后再进入两个二分配器HC-3、HC-4，每个二分配器其中有一路移相90°。这样激励器来的射频功率被一分为四，分别进入四块300W功放模块输入端，激励功率一般为15W～20W。分到每个模块的激励功率首先进入模块的输入匹配回路，L1、C16在每个模块独立调整时已调到最佳匹配状态，T1为1：9阻抗转换器，1/4的激励功率通过MRF151G功率放大管后将功率放大到300W，T2为4：1阻抗转换器，将300W功率送到合成网络HC-3、HC-4及HC-2。四路功率模块的输出两两经90°相移合成后再合成就得到了大于1kW的输出功率。二分配器HC-1中的R9为100Ω/50W的不平衡吸收电阻，所以二分配器HC-3、HC-4中的R10、R11采用与其90度相移后二合成器HC-4、HC-3中的R12和R13相同的100Ω/250W的不平衡吸收电阻。由于合成输出功率较大，末端二合成器HC-2中的R14采用了100Ω/500W的不平衡吸收电阻。

如故障1所述，排除了盘内4个MRF151G放大管故障，经对放大管射频输入、栅极电流测量，电压为的1.1V-1.3V仅为正常工作电压的1/2，说明功放盘信号输入端电压过小。检查二分配器HC-1、HC-3、HC-4不平衡匹配分配回路，由微带线和不平衡电阻组成。

3 故障现象分析

由以上几例具体的故障分析我们可以得到结论：1）在此合成电路中，若不平衡吸收电阻R10和R11其一故障，二分配器HC-3、HC-4对应的4个功放模块中的2个射频功率降低。都会导致四路功放模块射频功率输出有明显的差异，而前面测量显示四路模块输出功率均大致相同，所以排除了不平衡吸收电阻R10和R11故障。2）若不平衡吸收电阻R9异常，相应4路功放模块均会收到影响，符合故障现象，不平衡吸收电阻R9出现故障的几率较大所以先从不平衡吸收电阻R9进行更换测试。测量R9显示与标称较小，由于这种矩形片状电阻内为膜介质，损坏后使电平产生波动且故障不易测量。更换不平衡吸收电阻R9后，开机加电加功率测试，故障排除。

4 结论

北广TF520-10kW调频发射机，在我台已运行近五年时间，实际使用效果良好。值班人员可根据播出的具体情况在控制台远程设置和查看发射机工作运行状态，没有出现过因发射机故障造成停播的情况。在“上合组织峰会”“省两会”等重要安全播出和设备检修测试期间该系统发挥了重要作用。通过对于此类全固态10kW调频发射机有了逐步的了解，已经能够及时解决常见故障。通过上述故障分析，加深了对调频发射机信号放大流程的认识，便于今后发射机的维护，既保证了安全播出工作又节约了大量的维修资金，实现了经济效益和社会效益双提升。

参考文献

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