甘肅省廣播電視局白銀廣播轉(zhuǎn)播臺(tái) 趙淑蘭

本文對(duì)白銀廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)中波雙頻共塔天饋系統(tǒng)兩例故障從故障現(xiàn)象、故障分析與故障處理過程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，供同行借鑒。

中波轉(zhuǎn)播發(fā)射臺(tái)技術(shù)系統(tǒng)由供配電系統(tǒng)、音頻信號(hào)源系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成。發(fā)射機(jī)、天饋線、匹配網(wǎng)絡(luò)及其相應(yīng)的配套設(shè)施構(gòu)成發(fā)射系統(tǒng)。發(fā)射系統(tǒng)中的天饋線、匹配網(wǎng)絡(luò)作為中波發(fā)射臺(tái)的重要組成部分，其作用是將發(fā)射機(jī)輸出的高頻已調(diào)波信號(hào)高效率的傳輸輻射出去?，F(xiàn)在的數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機(jī)，對(duì)天饋系統(tǒng)的要求很高，大多數(shù)中波發(fā)射臺(tái)音頻信號(hào)源系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)、供配電系統(tǒng)均有備份，而天饋線、匹配網(wǎng)絡(luò)大多數(shù)臺(tái)站沒有備份，因此天饋系統(tǒng)故障引發(fā)的停播、劣播事故已嚴(yán)重影響中波發(fā)射臺(tái)的安全播出，各個(gè)臺(tái)站對(duì)于天饋系統(tǒng)的故障處理及日常維護(hù)高度重視。

白銀廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)現(xiàn)轉(zhuǎn)播中央人民廣播電臺(tái)《中國(guó)之聲》和甘肅新聞綜合廣播，頻率分別為540kHz和873kHz，為了節(jié)約資金和減少土地占有面積，我臺(tái)采用雙頻共塔發(fā)射，共有天線為邊寬為0.5m，高度為76m三角拉線桅桿天線。兩臺(tái)發(fā)射機(jī)輸出功率均為10kW、輸出阻抗為50Ω，每臺(tái)發(fā)射機(jī)用各自特性阻抗為50Ω饋線將高頻已調(diào)波信號(hào)傳輸?shù)礁髯缘奶煺{(diào)網(wǎng)絡(luò)，再共塔發(fā)射出去。我臺(tái)雙頻共塔天調(diào)網(wǎng)絡(luò)是成都凌風(fēng)天線設(shè)備有限設(shè)備公司設(shè)計(jì)的，此網(wǎng)絡(luò)主要由預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)、阻塞網(wǎng)絡(luò)、匹配網(wǎng)絡(luò)組成。

預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)的作用：電感L5、L6組成預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)，由于540kHz處于中波段的低頻，天線實(shí)部電阻較小，虛部容抗較大，與共塔的873kHz的實(shí)部電阻值相差較大，兩個(gè)輸入阻抗的模值相差也較大，假如把兩個(gè)信號(hào)從塔底直接分開，天線底部?jī)呻妷合嗖钶^大，泄露電壓相差也大，造成高電壓發(fā)射機(jī)對(duì)低電壓發(fā)射機(jī)的串音。當(dāng)共塔兩頻率的輸入阻抗模值相等時(shí)，兩個(gè)阻塞網(wǎng)絡(luò)的視在功率最小，在共塔天線底部設(shè)計(jì)預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)，通過L5、L6值的有效選取，在共塔兩頻率的阻塞網(wǎng)絡(luò)處改變兩個(gè)頻率的天線輸入阻抗，降低雙頻共塔網(wǎng)絡(luò)的視在功率，使共塔兩頻率的塔底電壓相近。

阻塞網(wǎng)絡(luò)的作用：L4、C4組成的并聯(lián)諧振電路對(duì)頻率為873kHz的高頻信號(hào)進(jìn)行阻塞，L7、C5組成的并聯(lián)諧振電路對(duì)頻率為540kHz的高頻信號(hào)進(jìn)行阻塞。因發(fā)射天線既發(fā)射信號(hào)，同時(shí)也接受本臺(tái)發(fā)射的其他頻率的信號(hào)，鐵塔上接受到的高頻信號(hào)通過天線銅管、天調(diào)網(wǎng)絡(luò)、饋線送到發(fā)射機(jī)功放輸出，損壞功放管。

匹配網(wǎng)絡(luò)的作用：L1、C1、L2、C2、L3、C3組成頻率為540kHz的高頻信號(hào)的匹配網(wǎng)絡(luò)，C6、L8、L9組成頻率為873kHz的高頻信號(hào)的匹配網(wǎng)絡(luò)。匹配網(wǎng)絡(luò)使天線復(fù)數(shù)阻抗中的實(shí)部阻抗等于饋線的特性阻抗，使天線的虛部阻抗趨于零，即使天線阻抗與饋線阻抗匹配。

只有當(dāng)天線的輸入阻抗與饋線阻抗、發(fā)射機(jī)功放輸出阻抗匹配，發(fā)射機(jī)輸出的高頻已調(diào)波信號(hào)才能通過天線有效輻射出去，而天線的輸入阻抗隨季節(jié)溫度變化，周圍地面土壤、感應(yīng)場(chǎng)的變化其復(fù)數(shù)阻抗也發(fā)生變化，如不及時(shí)跟進(jìn)調(diào)整，天線與發(fā)射機(jī)阻抗失諧，反射電壓過大、駐波比越限，將引起發(fā)射機(jī)自動(dòng)降功率或關(guān)功放保護(hù)。

下面就我臺(tái)發(fā)生的兩例天饋系統(tǒng)故障進(jìn)行具體的分析。

故障現(xiàn)象一：輸出功率為10kW、載波頻率為540kHz的數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機(jī)在運(yùn)行中天線駐波比、網(wǎng)絡(luò)駐波比偏高，發(fā)射機(jī)自動(dòng)降功率至2kW播出。

故障檢查：發(fā)射機(jī)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)，值班員從監(jiān)控視頻上看見載波頻率為540kHz，高頻信號(hào)的天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的阻塞網(wǎng)絡(luò)C4（兩只容量為1000pF電容并聯(lián)），與匹配網(wǎng)絡(luò)連接的一端打火，發(fā)射機(jī)自動(dòng)降功率至2kW播出，等播出結(jié)束后，維修人員到天調(diào)室仔細(xì)查看，發(fā)現(xiàn)打火處的阻塞電容C4、匹配電容C3已輕微炸裂，與其相連的一段銅皮燒壞。

故障處理：將燒壞的阻塞電容換成相同型號(hào)的新電容，連接銅皮換成新的，發(fā)射機(jī)工作正常?？砂l(fā)射機(jī)運(yùn)行幾天后，新?lián)Q的電容和匹配網(wǎng)絡(luò)中的電容C3都被燒壞炸裂。本臺(tái)技術(shù)人員與安裝天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的廠家技術(shù)人員共同分析發(fā)生此次故障的原因，決定對(duì)電容C4、C3在總?cè)萘坎蛔兊那闆r下首先增大其額定無功功率，再通過兩個(gè)或兩個(gè)以上相同型號(hào)電容串、并混聯(lián)提高電路的耐壓，分流能力。

匹配電容C3原電路中是一只1000pF電容。改動(dòng)后由四只1000pF電容先兩兩相串聯(lián)后再并聯(lián)，總?cè)萘坎蛔?。即：C3=1000pF/2+1000pF/2=1000pF。

阻塞電容C4原來是由兩只相同型號(hào)的1000pF電容并聯(lián)，總?cè)萘繛?000pF。改動(dòng)后為：兩只相同型號(hào)1500pF電容串聯(lián)后再與兩只相同型號(hào)2500pF串聯(lián)后的電容并聯(lián)，總電容仍為2000pF。即：C4=1500pF/2+2500pF/2=2000pF。

故障分析：天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的電容要承受大電流、高功率及網(wǎng)絡(luò)諧振形成尖峰電壓的沖擊，又由于構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的電容、電感已使用多年，自身材質(zhì)老化等原因而造成發(fā)熱爆裂，使天線輸入阻抗和饋線特性阻抗失諧。改動(dòng)后的電路采取的是把電容進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)進(jìn)行混聯(lián)，電容串并混聯(lián)具有分壓分流的作用，減輕了電感、電容的承載能力。

下面對(duì)電容的串并聯(lián)的分流分壓作用進(jìn)行詳細(xì)分析：

電容串聯(lián)分壓原理分析：電容串聯(lián)的容抗是所有串聯(lián)電容容抗的總和，即電容串聯(lián)時(shí)容抗增大。容抗增大就會(huì)使電流減小，電流減小又會(huì)使每個(gè)電容容抗產(chǎn)生的電壓降減小，這樣電容串聯(lián)就像電阻串聯(lián)分壓一樣，所以電容器串聯(lián)具有分壓的作用。在發(fā)生故障的匹配網(wǎng)絡(luò)中，我們首先用相同型號(hào)、相同容量的電容器串聯(lián)后容量減少了，但是它的耐壓值增加了，再通過并聯(lián)電容使總?cè)萘坎蛔?。N個(gè)相同型號(hào)的電容串聯(lián)后的總?cè)萘渴瞧渲幸恢浑娙萑萘康谋?，總的耐壓值是其中一只電容的耐壓值得n倍。計(jì)算公式是：C總=C，U總=nU。在此次故障處理中我們用多個(gè)電容器代替一個(gè)或兩個(gè)電容，提高了電路的耐壓能力。

電容并聯(lián)分流原理分析：電容并聯(lián)時(shí)，相當(dāng)于極板的面積增大了，又因電容和面積成正比，面積增大，電容容量增大。容量相等、耐壓相等的n個(gè)電容并聯(lián)，總?cè)萘康扔谄渲幸恢浑娙萑萘康膎倍，總電流等于其中一只電容電流的n倍，電容并聯(lián)后，支路增加，如同電阻并聯(lián)具有分流作用一樣，電容并聯(lián)同樣有分流作用。

故障現(xiàn)象二：發(fā)射頻率為540kHz、輸出功率為10kW的DAM數(shù)字調(diào)幅發(fā)射機(jī)在運(yùn)行中，前面板天線駐波比和網(wǎng)絡(luò)駐波比顯示紅燈，同時(shí)發(fā)射機(jī)掉高壓，無法開機(jī)。

故障檢查：從發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)及面板顯示初步判斷，發(fā)射機(jī)掉高壓可能是由于發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)與天調(diào)網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)重失配引起的。維護(hù)人員在天調(diào)室天調(diào)網(wǎng)絡(luò)架上發(fā)現(xiàn)540kHz匹配網(wǎng)絡(luò)中的串聯(lián)電感線圈L3下端的支撐膠木板支架（靠近柜架邊沿）燒焦碳化。

故障原因分析：本臺(tái)技術(shù)人員會(huì)同天調(diào)網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)廠家（四川凌豐責(zé)任有限公司）調(diào)機(jī)專家對(duì)故障進(jìn)行了研判，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷分析應(yīng)該是“回路渦流效應(yīng)”造成的。

“回路渦流效應(yīng)”是指某高頻信號(hào)在一個(gè)閉合回路中瞬間形成一高頻電流，起始狀態(tài)電流比較小，但是不斷的像渦流那樣電流逐漸增大，最后形成使電器設(shè)備擊穿或破壞性電流。

我臺(tái)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)形成“回路渦流效應(yīng)”的根源是頻率為540kHz的高頻載波信號(hào)在深度調(diào)制狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生高頻大電流，這時(shí)通過電感線圈L3（直立在桌面上）的下支撐膠木與桌面的邊沿角鋼（橫邊、左豎、右豎）及側(cè)面拉撐，四邊都在同一個(gè)側(cè)面形成長(zhǎng)方形渦流回路，形成回路電流。

天饋系統(tǒng)中的匹配網(wǎng)絡(luò)各器件要承載大電流，在高功率情況下電感線圈與放置天饋網(wǎng)絡(luò)支架桌子桌面的角鋼形成回路電流，產(chǎn)生拉弧，將其一端的絕緣材料膠木板支架燒焦，天饋網(wǎng)絡(luò)與天線輸入阻抗嚴(yán)重失諧，從而導(dǎo)致駐波增大，發(fā)射機(jī)保護(hù)電路動(dòng)作強(qiáng)制關(guān)機(jī)。

故障處理：因發(fā)生故障的天饋系統(tǒng)為獨(dú)立播出使用，無備用天饋系統(tǒng)替代，為了盡快恢復(fù)播出，用一根木棒代替膠木板將L3支撐起來，暫時(shí)維持播出。等播出結(jié)束后再進(jìn)行維修處理。維修人員通過對(duì)發(fā)射機(jī)故障原因分析，做了以下改動(dòng)：用兩根長(zhǎng)2m、寬12cm、厚1.2cm的膠木板替換上下兩層網(wǎng)絡(luò)支架桌同一側(cè)的上下兩根橫著的角鋼以阻斷電流回路。回路電流1通過桌面四根角鐵形成；回路電流2通過固定支架桌中間平拉的四根角鋼（與地面平行）形成，同時(shí)對(duì)L3接觸點(diǎn)的螺絲緊固，發(fā)射機(jī)開機(jī)后正常運(yùn)行，故障排除。