文/楊永才

引言

功放版塊屬于電視裝置中發(fā)射機(jī)部分的重要組成部分，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)真分析該版塊出現(xiàn)故障的原因，結(jié)合文獻(xiàn)資料與常年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，制定有效的維護(hù)措施，提高該板塊的運(yùn)行效率與運(yùn)行時(shí)間。本文對(duì)此進(jìn)行研究分析，以期為同行提供參考借鑒。

1.地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)演變過(guò)程

與傳統(tǒng)模擬電視發(fā)射機(jī)相比，地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)運(yùn)行情況更加穩(wěn)定和可靠。當(dāng)今時(shí)代，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的模擬電視發(fā)射機(jī)逐漸被地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)所取代，國(guó)家對(duì)于數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的相關(guān)研究也更加重視，使其迎來(lái)良好的發(fā)展機(jī)遇。我國(guó)疆域遼闊、地勢(shì)復(fù)雜多樣的地理特點(diǎn)，導(dǎo)致近年來(lái)仍有許多偏遠(yuǎn)地區(qū)和山區(qū)的地面數(shù)字電視發(fā)射臺(tái)的技術(shù)相對(duì)落后，也有許多地面數(shù)字電視發(fā)射臺(tái)利用遠(yuǎn)監(jiān)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的自動(dòng)化。這些狀況提示如今的地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的整體工作效率仍有待提高。

2.發(fā)射機(jī)及功放版塊的器件組成結(jié)構(gòu)與運(yùn)行原理

地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的組成部分主要包括調(diào)制器、激勵(lì)放大單元、主控單元、開(kāi)關(guān)與電源、無(wú)源部件、冷卻系統(tǒng)、自動(dòng)切換單元、末級(jí)功放單元。其中，主控單元還包括主控板、整機(jī)檢測(cè)板和觸摸屏。地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)主控單元里面的液晶屏能夠顯示出所有地面數(shù)字發(fā)射機(jī)自身運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)和輸出發(fā)射的功率。激勵(lì)器能夠自動(dòng)識(shí)別信號(hào)并進(jìn)行切換。地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)常具有兩個(gè)激勵(lì)器，因而可以接收并識(shí)別兩路信號(hào)。激勵(lì)器會(huì)將接收到的信號(hào)進(jìn)行編碼，以使數(shù)字電視發(fā)射機(jī)接受到的信號(hào)不容易受到干擾而能夠正確地接收信號(hào)。激勵(lì)器常會(huì)對(duì)接受到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制并加強(qiáng)，從而高質(zhì)量地傳輸信號(hào)。當(dāng)溫度較高和駐波比較大時(shí)，地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)會(huì)關(guān)機(jī)，并向主控單元傳送主機(jī)狀態(tài)。為了隔離輸入電源，會(huì)將隔離變壓器接入在低壓配電盤(pán)的輸入端上。當(dāng)風(fēng)機(jī)在工作過(guò)程中發(fā)生異常時(shí)，風(fēng)機(jī)傳感器能夠生成模擬的電壓信號(hào)來(lái)控制系統(tǒng)控制器發(fā)出信號(hào)，切斷電源。

目前較為常用的功放版塊為400W，結(jié)構(gòu)主要包括前端擴(kuò)大結(jié)構(gòu)、信號(hào)調(diào)配結(jié)構(gòu)、雙末端功率增強(qiáng)結(jié)構(gòu)以及信號(hào)處理結(jié)構(gòu)，功率增強(qiáng)結(jié)構(gòu)屬于功放版塊的核心結(jié)構(gòu)。完整的功放版塊在此基礎(chǔ)上常外加熱能耗散結(jié)構(gòu)以及包裝殼。在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，激勵(lì)器首先對(duì)碼流進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)并以RF信號(hào)的形式進(jìn)行傳輸。之后，由切換器對(duì)其進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，其中的一路信號(hào)經(jīng)過(guò)分配器傳輸至400W功放版塊。前置功放單元會(huì)將經(jīng)過(guò)的高頻信號(hào)進(jìn)行接收，從而使末級(jí)功率放大器正常運(yùn)行，再將信號(hào)發(fā)送到天線。其中合成器可以隔離射頻信號(hào)，功放散熱系統(tǒng)可以增加導(dǎo)熱的速度，提高散熱的效果。在功放版塊中，RF信號(hào)的功率得以增強(qiáng)，并通過(guò)版塊內(nèi)的信號(hào)處理結(jié)構(gòu)傳輸至天線裝置，由此完成信號(hào)的傳輸工作[1]。

3.發(fā)射機(jī)功放版塊的常見(jiàn)故障以及維護(hù)措施

功率晶體管被損壞或合成器出現(xiàn)輸出短路故障常會(huì)導(dǎo)致發(fā)射機(jī)的輸出功率出現(xiàn)明顯的下降?？梢酝ㄟ^(guò)檢測(cè)面板顯示的數(shù)據(jù)來(lái)確定功率晶體管是否被損壞。若功放部分的輸出功率出現(xiàn)異常時(shí)，功放部分的開(kāi)關(guān)電源的電流和晶體管的工作電流均處于正常狀態(tài)，則提示輸出合成器存在短路故障，應(yīng)及時(shí)調(diào)整電流功率，并對(duì)問(wèn)題部位進(jìn)行檢查。

故障的發(fā)現(xiàn)排除首先要構(gòu)建良好的維修平臺(tái)。該平臺(tái)應(yīng)主要包括數(shù)據(jù)傳輸裝置、功放版塊連接端口以及備用電源。通過(guò)連接端口給電源連接空氣開(kāi)關(guān)，并接入380伏特的電源。在配置的計(jì)算機(jī)上安裝調(diào)試界面，使用數(shù)據(jù)傳輸線與其進(jìn)行連接，以保證運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)與計(jì)算機(jī)顯示數(shù)據(jù)間的一致性。此類(lèi)維修平臺(tái)雖然較為簡(jiǎn)便，但也可以起到很好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)分析以及故障的排除作用。

3.1 功率晶體管損耗

功率晶體管出現(xiàn)損耗時(shí)，版塊整體的功率會(huì)出現(xiàn)異常，具體表現(xiàn)為輸出功率降低同時(shí)反射功率維持平穩(wěn)狀態(tài)。單一功放版塊的電流強(qiáng)度會(huì)隨著功率晶體管損耗導(dǎo)致的輸出功率減弱而下降，具體常會(huì)降至25A左右，因而此類(lèi)故障?？梢酝ㄟ^(guò)數(shù)字信號(hào)監(jiān)測(cè)平臺(tái)來(lái)發(fā)現(xiàn)。

功率晶體管雖然在早期通常為封裝部分的損耗，但損耗的器件長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后會(huì)出現(xiàn)整體性能的下降，因此，應(yīng)及時(shí)排查并進(jìn)行器件整體的更換。以雙柵LDMOS形功率晶體管為例，在打開(kāi)蓋板以后可以通過(guò)萬(wàn)用表的電阻模塊來(lái)測(cè)量LDMOS的電阻值。常規(guī)晶體管的阻值多在3000歐姆附近，阻值異常升高常表明晶體管受到損耗。晶體管的輸出部位常會(huì)伴發(fā)SMD器件的燒毀與脫落現(xiàn)象，當(dāng)整體的基板燒毀并損壞銅面時(shí)，為滿足電路的高頻需求，需要進(jìn)行電路板的更替。當(dāng)功率晶體管出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p耗而又無(wú)法及時(shí)更換時(shí)，為減輕損害結(jié)構(gòu)對(duì)其余正常組件的損壞，可以將整體的功率調(diào)低。當(dāng)裝置的功率維持在3dBm以上時(shí)，可以保證被覆區(qū)域面積維持大體穩(wěn)定[2]。

3.2 輸出合成器的線路阻斷

該類(lèi)故障與功率晶體管損害的具體表現(xiàn)類(lèi)似，二者在數(shù)字信號(hào)監(jiān)測(cè)平臺(tái)上都會(huì)出現(xiàn)輸出功率下降的現(xiàn)象，但晶體管的電流強(qiáng)度會(huì)維持在正常水平。此外，發(fā)生故障區(qū)域的功放版塊輸出功率下降會(huì)伴隨其余功放版塊功率的升高，且常會(huì)升高至600W附近。功放版塊的電流強(qiáng)度也整體維持在平穩(wěn)、正常水平。

發(fā)射機(jī)傳輸版塊的損壞常引起此類(lèi)故障，故而應(yīng)著重檢查該版塊的器件結(jié)構(gòu)，并逐一檢查，具體檢查可以用手接觸器件部位判斷其有無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象。發(fā)射機(jī)的高功率傳輸需要功率增強(qiáng)器的合成作用，其端口的電阻值需在50歐姆以上，并維持隔離在20dB上，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)功率的增強(qiáng)以及分隔。在對(duì)其進(jìn)行更換之后，工作人員應(yīng)借助矢量分析儀對(duì)功放相位進(jìn)行調(diào)控，直至其功率回升至正常水平[3]。

3.3 功放版塊平衡功率升高

平衡功率是判斷功放版塊功能情況的重要參考數(shù)據(jù)，其數(shù)值的高低取決于各功放版塊之間的相位匹配程度與功率高低。常用的固態(tài)發(fā)射器型號(hào)為10kW分米波，該類(lèi)發(fā)射器由32個(gè)功放版塊構(gòu)成，其正常平衡功率應(yīng)維持在2W附近。

功放版塊輸出部位以及線路節(jié)點(diǎn)部位的變質(zhì)常會(huì)導(dǎo)致部分電路的電流強(qiáng)度異常浮動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)平衡功率的異常升高。盡管在早期階段不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的脫焊問(wèn)題，但卻會(huì)造成非常嚴(yán)重的安全威脅，因此，應(yīng)在將連接部位的灰塵清理之后再次焊接。

3.4 微動(dòng)開(kāi)關(guān)的損耗

該裝置一般被安裝在功放版塊外部的保護(hù)殼上，因此很容易受到外界的力學(xué)干擾而出現(xiàn)接觸位置的靈敏度下降以及斷裂等問(wèn)題。微動(dòng)開(kāi)關(guān)主要控制前端的增強(qiáng)器柵極電壓，該裝置的損壞很容易引起與之相連的電容的破壞，造成柵極電壓強(qiáng)度的異常變化，從而干擾功放版塊的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，維修人員應(yīng)該增大巡查力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)損耗的開(kāi)關(guān)并進(jìn)行更換。此外，還要在保護(hù)殼上附加開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置，減少外界因素對(duì)開(kāi)關(guān)的損壞，從而延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)使用壽命。

3.5 功放管損壞

功放管工作狀態(tài)的評(píng)價(jià)可以根據(jù)靜息狀態(tài)下的電流強(qiáng)度以及柵、漏極電壓強(qiáng)度的綜合分析來(lái)進(jìn)行。功放管出現(xiàn)損壞多會(huì)影響PC部位的功放情況，功放版塊的電源在其內(nèi)部經(jīng)過(guò)并聯(lián)的4個(gè)電阻（0.05歐姆）與漏極相連，因此，功放管靜息狀態(tài)下的電流強(qiáng)度可以通過(guò)對(duì)電阻部位電壓強(qiáng)度的測(cè)試推理得出。當(dāng)兩極的電壓強(qiáng)度維持在正常數(shù)值范圍，而電流強(qiáng)度確顯著高出正常范圍時(shí)，提示功放管存在損壞可能。

功放管部位的損壞通常通過(guò)替換的方式來(lái)維護(hù)。為保護(hù)功放管周?chē)碾娫M件與電流通路，一般先對(duì)兩極附近的組件進(jìn)行拆離。在確保周?chē)鷽](méi)有重要組件之后，使用螺絲刀把用來(lái)固定的螺絲拆卸下來(lái)。拆卸過(guò)程中產(chǎn)生的碎錫屑片要使用專(zhuān)業(yè)的錫片粘附器或者電烙鐵來(lái)清理。為了保證人身安全，工作人員在用手觸碰功放管前要確認(rèn)身體正確觸地，以此來(lái)消除身上自帶的靜電。事先使用蘸有乙醇的棉團(tuán)將管座清理干凈，并在其表面覆蓋散熱硅脂，要注意硅脂層的厚度不宜過(guò)大。在上述工作完成后將用來(lái)替換的器件放在相應(yīng)位置上，并對(duì)其進(jìn)行按壓以保證其與電極有良好的接觸。最后，使用螺絲來(lái)進(jìn)行固定，并以此焊接?xùn)?、漏極。焊接時(shí)要嚴(yán)格把握好焊接時(shí)間，過(guò)短難以確保功放管的穩(wěn)定，過(guò)長(zhǎng)則很有可能會(huì)破壞線路板。功放管常常成組使用，因而對(duì)其進(jìn)行單一替換可能會(huì)造成功率失衡，因此優(yōu)先選擇功放管的整體替換。若受條件限制只能進(jìn)行部分替換，則需要通過(guò)在預(yù)先通電加熱的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)柵段的電壓強(qiáng)度，以此來(lái)保持功放管之間相同靜息狀態(tài)的電流強(qiáng)度與均衡的輸出功率。

3.6 散熱與灰塵堆積

發(fā)射機(jī)的功放版塊由于涉及功率的轉(zhuǎn)換，在常規(guī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱能。如果不能及時(shí)對(duì)這些熱能進(jìn)行耗散，熱能區(qū)域累積導(dǎo)致的溫度升高會(huì)加快各種電元組件的氧化反應(yīng)，嚴(yán)重影響版塊正常運(yùn)行的同時(shí)還會(huì)縮短電元器件的使用壽命。發(fā)射機(jī)常常通過(guò)施加冷風(fēng)的方式來(lái)耗散熱能。為進(jìn)一步提高散熱效能，可以在制冷風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上外加制冷空調(diào)?？照{(diào)通常設(shè)置在發(fā)射機(jī)工作機(jī)房的兩側(cè)，以此來(lái)提高空氣流動(dòng)的均勻程度。為促進(jìn)熱能的及時(shí)耗散，可以使用鐵作為風(fēng)道材料制成的通風(fēng)口，并安置在發(fā)射機(jī)的出風(fēng)部位，并將冷風(fēng)發(fā)生機(jī)安裝在通風(fēng)管道的出口處。

但這樣的散熱方式很有可能會(huì)將空氣環(huán)境中的微塵顆粒一并帶入版塊內(nèi)部。若相關(guān)清理工作不到位則會(huì)造成灰塵的積累，再加上天氣環(huán)境帶來(lái)的空氣濕度因素，很有可能導(dǎo)致電路板的短路。維護(hù)工作人員除了應(yīng)定期進(jìn)行塵土的清理工作外，還要對(duì)散熱冷風(fēng)的進(jìn)風(fēng)模式進(jìn)行優(yōu)化。首先，對(duì)散熱冷風(fēng)進(jìn)行清濾處理。維護(hù)人員要保證發(fā)射機(jī)工作環(huán)境中的封口密閉性，除了散熱冷風(fēng)進(jìn)風(fēng)外，其余的縫隙應(yīng)嚴(yán)格封閉以防止塵風(fēng)的進(jìn)入，從源頭減少塵土顆粒。

除溫度與塵土問(wèn)題以外，維護(hù)人員還應(yīng)重視工作機(jī)房中空氣濕度的控制。空氣中的水分含量較高時(shí)，會(huì)對(duì)功放版塊的高頻率性能造成損耗，從而造成電元組件的損耗，因此，通常要保持機(jī)房干燥清潔。

4.地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的常規(guī)維護(hù)措施

功放單元只是地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的一部分，而發(fā)射機(jī)整體容易出現(xiàn)的問(wèn)題還有以下幾個(gè)方面:發(fā)射機(jī)開(kāi)機(jī)后電源指示燈處于熄滅狀態(tài)，控制開(kāi)關(guān)機(jī)的電路不受控制；手動(dòng)開(kāi)啟地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)后發(fā)射機(jī)自動(dòng)關(guān)機(jī)；顯示器處于黑屏狀態(tài)，頻道接收機(jī)無(wú)法正常工作；地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的激勵(lì)器發(fā)出警告；電視屏幕沒(méi)有圖像信號(hào)且處于黑屏狀態(tài)等。這些故障出現(xiàn)時(shí)需要對(duì)其整體進(jìn)行維護(hù)來(lái)提高發(fā)射機(jī)整體的工作效率。根據(jù)維護(hù)施行的時(shí)間間隔可以進(jìn)一步細(xì)分為日度維護(hù)、月度維護(hù)、季度維護(hù)、年度維護(hù)以及整體維護(hù)。

4.1 日常維護(hù)

在日常維護(hù)工作中，首先要檢查地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的天線連接狀態(tài)，無(wú)論發(fā)射機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)還是休息狀態(tài)都不要輕易改變天線的狀態(tài)。要將地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)在處于工作狀態(tài)時(shí)顯示器屏幕所顯示的內(nèi)容記錄下來(lái)，作為與出廠數(shù)據(jù)對(duì)比的依據(jù)，需要特別管制激勵(lì)器的顯示信息，當(dāng)與廠家提供的數(shù)據(jù)存在較大區(qū)別時(shí)應(yīng)對(duì)其適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。排除天饋系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，特別是當(dāng)氣候條件發(fā)生如雷雨天氣、風(fēng)雪天氣、沙暴天氣等比較惡劣的天氣變化時(shí)需要特別重視饋線的運(yùn)行狀態(tài)，查看其有無(wú)發(fā)生變形或松動(dòng)斷裂，維持其穩(wěn)定的工作狀態(tài)。雷雨季節(jié)要著重檢查天饋系統(tǒng)饋線的接地狀態(tài)，排除接觸不良問(wèn)題。地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的相關(guān)技術(shù)人員需要定時(shí)、定期地對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢查，對(duì)發(fā)射機(jī)上的灰塵要及時(shí)清理。地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)工作的穩(wěn)定性的提高需要使發(fā)射機(jī)在一個(gè)良好的環(huán)境中運(yùn)行，維持適宜的溫度、濕度。

4.2 月度維護(hù)

月度維護(hù)需要分析發(fā)射機(jī)相關(guān)工作人員的工作記錄，對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，排除質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)電源保護(hù)器的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查，當(dāng)指示燈變紅時(shí)提示需進(jìn)行及時(shí)更換。對(duì)地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的功率進(jìn)行檢查，要經(jīng)常用手觸摸檢查地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)同軸設(shè)備的表面溫度是否異常。定期對(duì)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)行清理，保持地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)電源進(jìn)風(fēng)口的空氣流暢，每月至少清理進(jìn)風(fēng)口過(guò)濾網(wǎng)一次。同時(shí)還需清理風(fēng)機(jī)的風(fēng)罩、葉片和散熱器，并檢查風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)是否正常。

4.3 年度維護(hù)

年度維護(hù)時(shí)要檢查地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的所有風(fēng)機(jī)的風(fēng)力是否減弱，若處于不正常的工作狀態(tài)就需要及時(shí)更換確保發(fā)射機(jī)的正常運(yùn)行。地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)濾波器的工作有周期性，因此應(yīng)檢查濾波器是否能正常工作，若不能就需要進(jìn)行調(diào)試。檢查觸摸屏的連接狀態(tài)，若接觸不良就需要重新連接或者更換連接線。檢查地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的電壓，更換開(kāi)關(guān)的電源或者電解電容更換配電盤(pán)上面的交流接觸器。對(duì)發(fā)射機(jī)上接觸不良或者不能夠正常顯示的觸摸屏要及時(shí)進(jìn)行更換。

結(jié)語(yǔ)

功放版塊故障的分析以及排除是電視裝置維護(hù)的重要部分，對(duì)相關(guān)故障的分析總結(jié)有助于為行業(yè)相關(guān)人員提供很好的參考。本文首先對(duì)發(fā)射機(jī)功放版塊的器件組成結(jié)構(gòu)以及工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述，然后針對(duì)實(shí)際使用中常出現(xiàn)的功率晶體管損耗、輸出合成器線路阻斷、平衡功率升高、微動(dòng)開(kāi)關(guān)損耗、功放管損耗以及散熱與灰塵堆積等問(wèn)題進(jìn)行了深入分析，對(duì)故障發(fā)生時(shí)的表現(xiàn)以及原因進(jìn)行論述，并提出了對(duì)應(yīng)的維護(hù)手段。除及時(shí)維護(hù)以外，相關(guān)人員還應(yīng)借助專(zhuān)業(yè)的設(shè)備對(duì)功放版塊尤其是更換過(guò)器件的部分，對(duì)工作時(shí)的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)整，以確保設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行。

現(xiàn)階段，地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的質(zhì)量已經(jīng)有了很大的提高，運(yùn)行狀態(tài)更加穩(wěn)定，但仍存在各種類(lèi)型的故障問(wèn)題。這就需要相關(guān)的工作人員能夠了解并熟悉地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的工作原理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的故障，定期對(duì)地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)進(jìn)行維護(hù)。地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的相關(guān)人員要認(rèn)真、負(fù)責(zé)地對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修和維護(hù)，要特別注意發(fā)射機(jī)功放部分的維護(hù)，不斷進(jìn)行相關(guān)理論知識(shí)的深入學(xué)習(xí)，全面提升自身素質(zhì)，以適應(yīng)新時(shí)期提出的各種需求。