DF-100A短波发射机的信噪比变差原因及分析

摘要本文介绍了DF-100A短波发射机运行中出现信噪比变差的原因,提出改善信噪比的方法。

中图分类号:TN91文献标识码:A

信噪比是发射机的一个重要指标,信噪比变差不仅影响广播的收听效果,而且是发射机器件参数变化或损坏的表现。DF-100A短波发射机运行中会出现信噪比变差的现象,这里介绍一些影响信噪比的原因,并提出改善信噪比的方法。

1 功率开关模块损坏影响信噪比

一部发射机的信噪比变差,用测试仪测得杂音电平仅为-45dB;用示波器观察载波发现有噪声,波形见图1,噪声的频率约为2KHz左右。 将PSM控制器的镇噪板(A3板)拔出,用示波器测载波的波形如图2,噪声的波形为方波,频率约为2KHz,由于噪声频率为开关频率70KHz~120 KHz的48次分频,我们判定噪声来自的功率开关模块,可能是有一块功率开关模块损坏引入了噪声。

图1图2

将功率开关模块分组(4块为一组,分组是为了加快查找速度),拔出功率开关模块控制小板的光发光缆,发射机加高压,用示波器观察载波的波形,看噪声是否消失,如噪声还在就恢复上一组功率开关模块的光发光缆,将下一组功率开关模块的光发光缆拔出,直至用示波器观察到噪声消失为止,将这组功率开关模块的光发光缆逐一插回,观察到噪声再出现时,找出故障功率开关模块。换下功率开关模块,经检测开关模块板上的IGBT(Insulated Gates Bipolar Transistor绝缘门双极晶体管)的开关管(DC管)和保护管(AC管)均已被击穿。

正常工作时,功率开关模块上的IGBT的开关管被击穿时,功率开关控制小板的失步保护电路检测到开关管已被击穿,会断开保护管,保护管被切断后,本板的外电检测电路不再发出37KHz信号通知本机的开关状态板,开关状态板对应电路不动作,开关状态板对应模块工作状态指示灯灭,循环调制器就会自动将这一个功率开关跳过,此功率开关从高压供电系统中脱开,发射机正常工作。而当功率开关模块的IGBT的开关管和保护管均已被击穿的情况,失步保护电路试图断开保护管,而保护管也被击穿,无法断开,本板的外电检测电路依然发出信号,通知开关状态板此功率开关模块在正常工作,开关状态板对应模块工作状态灯指示灯亮着,环形调制器依然按“先合先断,先断先合”的次序让这个功率开关循环通断。功率开关控制器控制功率开关合上时,IGBT的开关管和保护管均已被击穿,这个功率开关输出电压,而当功率开关控制器控制功率开关断开时,由于IGBT的开关管和保护管均已被击穿,无法断开,此功率开关继续供电,此时PSM调制器输出的高压比正常时多出了一个功率开关模块电压(约680V),形成了一个方波的噪声(见图1)。PSM系统用于PDM补偿的三角波信号频率fc约为70K Hz~120 K Hz,单个功率开关模块的通断频率为开关频率的48次分频:fc/48=1.5 KHz~2.5KHz(整机共有48个功率开关模块参加循环通断),所以产生的噪声频率为1.5 KHz~2.5 KHz。由于这个噪声频率是变化的,用示波器观察载波时无法同步信号,这也是一个重要特征。

这个噪声是因为在1.5 KHz~2.5K Hz的频率上多合上一个功率开关,所以产生的噪声是一个1.5 KHz~2.5 KHz的方波。PSM系统的镇噪器按“静态使用,动态停用”的原则工作,在无调制信号时(“静态”),由射频信号通过包络检波器和双向限幅器取得音频噪音分量经反向后加入音频调制信号中,用来抵消原有噪音,来改善整机的杂音电平。这个由于功率开关模块击穿产生的方波噪音信号的平直阶段,镇噪器开始使用,在方波的开始上升和下降阶段,镇噪器尚未来得及停用,在音频通路板中加入了反向的检波信号,由此产生了如图1的波形。

图3 高末中和电桥 图4 Iao与Ig2o中和关系

2 由于中和不良影响信噪比

DF100A短波发射机高末级的中和电路采用桥式中和电路,如图3所示,由3C33、中和电容3C34、高末管跨路电容Cag1和电子管输入电容Cin构成中和电桥,调整中和电容3C34使电桥满足平衡条件时,即中和良好时,能消除因电子管跨路电容造成的直通和反作用。

DF100A发射机中和电容3C34是由一块铝板做成,质地比较软,在维护和检修发射机时,触碰到中和电容3C34,会使之变形,改变了中和电容的容量,致中和不良,形成自激振荡,发射机的信噪比变差,在示波器观察载波的波形时,可以看到杂音,严重时发射机会出调制器过荷故障掉高压。有时在更换了高末电子管后也会中和不良,形成振荡,影响发射机的信噪比。

中和的调整有冷调和热调两种方法。冷调的方法可以在末级屏极槽路加一个小的激励信号,在栅级检测射频信号的大小,调整中和电容3C34,使检测到频信号的最小,同时调整末级屏极槽路使检测到频信号的增大,再调整中和电容3C34,使检测到频信号的最小,如此反复调整找到最小值,就是中和点。用热调的方法就是开启发射机使高末级直流屏流Iao的最小值和帘栅流Ig2o的最大值在同时出现,如图4所示,可以据Iao和Ig2o的变化趋势找到最佳中和点。

在实际的维护中,我们有个更简单而实用的方法。在经过热调后,使高末级直流屏流Iao的最小值和帘栅流Ig2o的最大值基本在同时出现,但由于人眼观察的误差和刻度表的精度原因,而无法达到最佳中和点。实际调整时,可以在发射机播音频段内用示波器观察载波,看是否出现寄生振荡,如果中和不良,很可能在高频端或低频端出现寄生振荡或杂音。如在高频端出现寄生振荡,而其它频段正常,则可能是过中和了,应减小中和电容3C34,将铝板面积稍微减小,或稍微将铝板向远离隔直电容方向调整,直至寄生振荡消失。如在低频端出现寄生振荡,而其它频段正常,则可能是欠中和,应增大中和电容3C34,将铝板面积稍微增大,或稍微将铝板向靠近隔直电容方向调整。

3 自动增益放大器、宽放不良影响信噪比

DF100A发射机的自动增益放大器(1A9)、宽放不良也会引入寄生振荡,而且振荡频率与发射机工作频率相近,发射机防振系统难以消除这个振荡,会使发射机的信噪比恶化,严重时会使发射机会出调制器过荷故障或阴流过荷故障掉高压。

我机房一部发射机的信噪比变差,示波器观察载波,波形如图5,寄生频率约为播音频率的三分之一,检查了很多地方没有发现问题。最后用示波器从频率合成器到高末逐级测量,发现噪声来自宽带放大器。更换了对管Q3:MRF141G(宽放见图6),噪声消失。

图6

自动增益放大器的采样输入端E8、E9有一个防止高频干扰的L-C低通滤波器,(见图7:L3、C15,L4、C14),电解电容C14和C15在使用一段时间后,容量会下降,L-C低通滤波器的性能下降,在某些频段可能会引入干扰信号,发射机的载波出现噪声,发射机的信噪比下降。我们一部发射机在11MHz频段出现噪声,但在7MHz频段和9MHz频段都正常,检查自动增益放大器的电解电容C14和C15,发现它们表面稍鼓起,测其容量已由100F降至70F,更换电容后开发射机,11MHz频段出现的噪声消失了。

图7

4 结束语

发射机在运行后,设备的参数发生一些变化,影响发射机信噪比,其原因还很多,如防振电阻变化等,甚至是PSM控制器的输入/输出板变脏,附着灰尘,也影响了信噪比,我们用酒精清洁后,信噪比竟有2dB的提升。在这里我们只列举一二。我们要加强发射机的运行、维护、管理,加强预检、预查,保证设备处于最佳运行状态。通过发射机参数的变化,查找发射机的故障,将故障消灭在萌芽状态,并改善发射机的播出效果。

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