梁昆鵬 焦德強(qiáng)

摘 要：本文以澠池骨干高山發(fā)射臺(tái)全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)功放模塊的維修為實(shí)例，分析了全固態(tài)10kW發(fā)射機(jī)功放模塊的工作原理、維修思路和解決方案，以期為相關(guān)學(xué)者的研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：全固態(tài);發(fā)射機(jī);功率放大;場(chǎng)效應(yīng)管

中圖分類號(hào)：TN948.53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）28-0056-03

Maintenance Skills of Last Stage Power Amplifier

for High Power Solid State TV Transmitter

LIANG Kunpeng JIAO Deqiang

（Henan Wireless Transmission Management Center，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： This paper analyzed the working principle， maintenance and solution of all solid state 10kW transmitter power amplifier module， taking the maintenance of all solid state TV transmitter module for Mianchi backbone Alpine launch platform as an example， in order to provide reference for related scholars..

Keywords： all solid state;transmitter;power amplifying;field effect transistor

近年來(lái)，全固態(tài)發(fā)射機(jī)以能耗低、效率高、指標(biāo)好、壽命長(zhǎng)、維護(hù)量少等優(yōu)點(diǎn)逐步成為電視發(fā)射的主流設(shè)備。河南省無(wú)線發(fā)射傳輸管理中心各直屬臺(tái)站擔(dān)負(fù)著河南衛(wèi)視、都市頻道、電視劇頻道和法制頻道等多個(gè)頻道的無(wú)線發(fā)射任務(wù)，直屬三個(gè)臺(tái)站運(yùn)行的發(fā)射機(jī)類型多采購(gòu)10kW的固態(tài)發(fā)射機(jī)?，F(xiàn)以澠池臺(tái)站的10kW全固態(tài)發(fā)射機(jī)維修為實(shí)例對(duì)該機(jī)型的結(jié)構(gòu)、工作原理和故障排除加以分析。

1 整機(jī)概述

澠池發(fā)射臺(tái)使用的是由浙江宏遠(yuǎn)電子有限公司生產(chǎn)的CSD系列全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)。該型號(hào)發(fā)射機(jī)主要由激勵(lì)器、主備激勵(lì)器轉(zhuǎn)換裝置、功率放大組件、硬饋功率合成裝置、冷卻裝置、檢測(cè)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控和保護(hù)電路及電源等部分組成[1]。由微波、光纖、衛(wèi)星等其他信號(hào)源送來(lái)的模擬信號(hào)，分別送到激勵(lì)器的圖像調(diào)制器和伴音調(diào)制器，對(duì)各自的中頻進(jìn)行調(diào)制，得到的圖像中頻信號(hào)被送入校正電路單元進(jìn)行預(yù)校正，再將校正后的圖像中頻信號(hào)和伴音中頻信號(hào)混合后送至上變頻器，將其變頻到發(fā)射機(jī)預(yù)定的工作頻道，再經(jīng)濾波放大以后從上變頻器中輸出。射頻RF信號(hào)經(jīng)信號(hào)分配單元輸入功放組件分路放大后輸出，經(jīng)硬饋合成器進(jìn)一步合成，合成后的射頻信號(hào)再經(jīng)過(guò)輸出濾波濾除放大器中產(chǎn)生的二次諧波及其他無(wú)用頻率分量，以保證帶外無(wú)用發(fā)射達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。該合成的射頻功率經(jīng)由上述輸出濾波器送到天線或假負(fù)載。澠池骨干臺(tái)作為河南省西部高山臺(tái)雷擊頻繁、供電不穩(wěn)，再加之全固態(tài)器件比較脆弱，耐壓能力差，容易被擊穿，所以也出現(xiàn)了一些故障，而故障點(diǎn)出現(xiàn)在1kW功率放大部分，因此，了解其結(jié)構(gòu)和原理對(duì)實(shí)際工作具有重要的指導(dǎo)作用。

2 功率放大器

CSD系列全固態(tài)發(fā)射機(jī)功放系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)1kW/UHF、VHF-60dB組件，沒(méi)有公共的前級(jí)功放部分，不存在因公共前級(jí)功放故障而導(dǎo)致停播。標(biāo)準(zhǔn)1kW/UHF、VHF-60dB組件自帶前級(jí)放大，個(gè)別組件故障不會(huì)導(dǎo)致整體停播，只是發(fā)射功率相對(duì)減少而已，下面以分米波1kW/UHF-60dB為例進(jìn)行討論分析。

2.1 1kW/UHF-60dB功放組件及原理

標(biāo)準(zhǔn)1kW/UHF-60dB功放組件如圖1所示。

CSD系列UHF基本功放單元是由兩只BLF861A對(duì)管組成的射頻功率放大器即所謂的功放模塊，BLF861A對(duì)管可用于400～860MHZ射頻范圍的功率放大，還具有輸出功率大、效率高的特點(diǎn)，具體工作原理如下。

如圖1所示，射頻輸入信號(hào)RF經(jīng)過(guò)3dB雙芯帶狀線耦合器后，首先進(jìn)入第一級(jí)的BGD714集成放大器，BGD714的工作電流為0.4A，直流工作電壓為24V，增益20dB;然后進(jìn)入第二級(jí)功放BLF861A管，此管的靜態(tài)電流為0.7～1A，工作在AB類，增益為11～13dB;再有第三級(jí)1只BLF861A管放大，此管的靜態(tài)電流為2～3A，共組在A類，增益為13～16dB;最后進(jìn)入末級(jí)功放。末級(jí)功放是由三微帶分配與三微帶合成電路、檢測(cè)電路和三組基本功放模塊單元組成的。每組基本功放模塊單元由2只BLF861A組成，末級(jí)功放組件共有6只BLF861A功放管，增益為13～16dB。前級(jí)放大的信號(hào)進(jìn)入末級(jí)，經(jīng)微帶三路分配電路，將射頻信號(hào)分為3路，分別推動(dòng)三組基本功放模塊的6只BLF861A功放對(duì)管，每只BLF861A功放管的靜態(tài)工作電流均為0.7～1A，工作電壓為32V，增益均為13～16dB。三組基本功率模塊單元放大經(jīng)三路微帶合成，輸出功率達(dá)到1kW后輸出[2]。

2.2 故障分析和檢修

澠池骨干臺(tái)運(yùn)行的該型號(hào)發(fā)射機(jī)投入使用以來(lái)，運(yùn)行狀態(tài)保持穩(wěn)定，發(fā)射功率穩(wěn)定在95%以上，幾乎沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)停播現(xiàn)象。但自2009年來(lái)，故障率開(kāi)始逐漸變多，整機(jī)功率均有不同程度下降，發(fā)射功率只能穩(wěn)定在40%左右，初步判斷為末級(jí)功放異常。由于CSD系列全固態(tài)發(fā)射機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)1kW/UHF組件前級(jí)功放部分是對(duì)立設(shè)計(jì)的，因此，公共前級(jí)功放故障不會(huì)導(dǎo)致停播，也不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別組的末級(jí)功放故障而導(dǎo)致整機(jī)停播。由此，查看液晶顯示屏后發(fā)現(xiàn)，一部分功放組件末級(jí)電流很小，放大功率只能達(dá)到100W，以上觀察也基本支持了筆者的初步判斷。

對(duì)照電路圖和實(shí)物，根據(jù)功放的日常運(yùn)行參數(shù)分析產(chǎn)生故障的原因，進(jìn)而判斷故障部位。

2.2.1 故障部位詳細(xì)檢測(cè)定位。故障部位詳細(xì)檢測(cè)定位如下所示。

①32V電源正常，工作電流變?yōu)樵瓉?lái)的1/2，單個(gè)功放模塊輸出功率為100W。故障分析：在功放模塊輸出端口接50W/50Ω假負(fù)載以防自激，對(duì)照功放電路圖，檢查兩LDMOS場(chǎng)效應(yīng)管BLF861A的在線工作電壓和電阻，正常時(shí)BLF861A漏極工作電壓為32V，柵極對(duì)地電壓為4.6～5.4V;紅表筆測(cè)漏極D對(duì)地電阻應(yīng)為3kΩ左右，紅表筆測(cè)柵極G對(duì)地電阻應(yīng)為1.8kΩ左右。如果電壓、電阻均正常，工作一段時(shí)間，用手觸摸會(huì)發(fā)現(xiàn)有一個(gè)BLF861A管子無(wú)工作溫度，取下該管發(fā)現(xiàn)柵源極間開(kāi)路。這個(gè)功放模塊屬于單管工作。

②工作電流不正常，輸出功率減小。功放模塊不加電，檢查兩組LDMOS場(chǎng)效應(yīng)管BLF861A的在線電阻，如果柵源極間電阻為零，說(shuō)明柵源極間可能擊穿或短路。功放模塊加電時(shí)，測(cè)漏極和柵極工作電壓，如不正常，檢查供電電路的電阻、電容、電感等相關(guān)器件。柵極無(wú)控制電壓，檢查供電LM7809，易損壞。

③功放模塊過(guò)流、過(guò)熱、駐波比過(guò)大保護(hù)時(shí)，除了檢查場(chǎng)效應(yīng)管故障外，應(yīng)著重檢查功率合成電路中微帶匹配電阻有無(wú)損壞、參數(shù)變化是否過(guò)大、耦合電容有無(wú)漏電或擊穿的情況。

2.2.2 LDMOS場(chǎng)效應(yīng)管BLF861A的參數(shù)及測(cè)量。BLF861A的外形和電路符號(hào)如圖2所示，管腳與電極的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。通常測(cè)試可疑器件管腳對(duì)地電阻與正常值進(jìn)行對(duì)比，來(lái)做大致判定。BLF861A在路測(cè)量法：MF500-B萬(wàn)用表Rx1K檔，黑表筆接地或源極S，紅表筆接漏極D時(shí)電阻應(yīng)為3kΩ左右，紅表筆接?xùn)艠OG時(shí)電阻應(yīng)為1.8kΩ左右。如果阻值與其相差較大，說(shuō)明器件有問(wèn)題，應(yīng)焊下后判斷其好壞：MF500-B萬(wàn)用表Rx10檔，黑表筆接源極S，紅表筆分別接各管腳測(cè)其對(duì)應(yīng)阻值，與圖2參考電阻值對(duì)比即可判斷管子的好壞。

2.2.3 場(chǎng)效應(yīng)管的更換方法和注意事項(xiàng)?？紤]到MOS型場(chǎng)效應(yīng)管的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，帶有靜電體接近場(chǎng)效應(yīng)管的柵極G時(shí)，瞬間感應(yīng)電壓很容易將柵源極間的絕緣層擊穿而導(dǎo)致管子損壞。因此，在維修和拿放MOS管時(shí)必須采取多種靜電防護(hù)措施。具體來(lái)說(shuō)，需要考慮以下事項(xiàng)。

①M(fèi)OS管要放置在出廠自帶的防靜電盒內(nèi)。

②維修時(shí)，要使用防靜電工作臺(tái)，維修人員要先進(jìn)行接地放電，并且在操作過(guò)程中全程佩戴接地的防靜電手環(huán)。

③功放管從出廠自帶防靜電盒取出以后，必須做到使用導(dǎo)線連接?xùn)艠O與機(jī)房接地線路。

④在更換電路板壞掉的功放管時(shí)，使用的電烙鐵要接地，如果不具備接地條件，也可以將電烙鐵拔掉電源以后使用。

⑤MOS功放管對(duì)高溫有一定的敏感性，接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能導(dǎo)致?lián)p壞，因此，最好拔掉電源后焊接，而且不能將電烙鐵頭與功放管管腳接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

⑥更換新的MOS功放管時(shí)，首先要清理電路板，建議使用純酒精擦洗底座，使用導(dǎo)熱硅膠確保功放管散熱均勻，管子放平整后，安裝好緊固螺絲。

⑦M(jìn)OS管更換以后，使用帶有防靜電措施的萬(wàn)用表對(duì)管腳進(jìn)行電阻測(cè)量，柵極和漏極的不帶電阻值都非常大，可以作為判斷MOS管正常與否的標(biāo)準(zhǔn)，也可以加電測(cè)試，檢查指標(biāo)是否正常。

4 結(jié)語(yǔ)

全固態(tài)發(fā)射機(jī)使用的大功率功放管具有性能好、耐用的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于廣播電視的發(fā)射機(jī)設(shè)備。隨著本單位業(yè)務(wù)不斷發(fā)展，維修模擬和數(shù)字發(fā)射機(jī)功放模塊的作用越來(lái)越為重要，不僅可以節(jié)約維修成本、縮短維修時(shí)間，而且可以培養(yǎng)一大批技術(shù)骨干人員，保證技術(shù)隊(duì)伍整體素質(zhì)的穩(wěn)步提升，同時(shí)也為發(fā)射臺(tái)技術(shù)從業(yè)人員提供了展示個(gè)人創(chuàng)新能力、業(yè)務(wù)水平和動(dòng)手能力的平臺(tái)，最終達(dá)到保障本單位直屬臺(tái)站播出任務(wù)安全高效完成。

參考文獻(xiàn)：

[1]王誠(chéng)忠.全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)末級(jí)功放故障檢修一例[J].西部廣播電視，2002（12）：48-49.

[2]張延峰.10kW全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)功放單元故障及維修[J].數(shù)字傳媒研究，2017（7）：76-78.