浅析DX数字调幅发射机射频功放模块

    王燃　周安军

    

    摘要：目前数字化全固态调幅中波发射机在逐渐取代电子管发射机，重庆广播发射台建台时引进了美国哈里斯的DX-10和DX-50型全固态数字中波发射机，在使用过程中，经常出现一些问题，现在总结维修经验，对故障率较高的射频功放模块的原理进行详细介绍，并给出了维修实例。

    关键词：DAM；射频功就模块；NOSFET管；D类放大器

    XD发射机是数字化发射机，它是美困哈里斯公司于上世纪80年代后期发明并生产的新式发射机，有不同功率等级，其发射机的主要区别在于射频模块总数和单块功率不同，系统中的其他它设备大致相同或相似，数字化调幅发射机取消了传统的高电平音频功率放大器，直接用数字化音频控制信号控制一系列射频功放模块，经功率合成后在末级实现高电平调幅。它把主整、调制和射顿功放三合一，具有失真度小、音质好、功放率高的特点。整机效率大大高于其它调制制式的发射机，随着技术的进步，目前50KW以下（包括50KW）的数字中波发射机发已经国产化，成本大大下降，销售价格十分低廉，逐渐得到推广应用。

    数字调幅发射机的功放模块，是发射机的心脏，它是构成发射机末级最重要的器件，不同机型的发射机所采用的功放模块数不同，DX-10和DX-50发射机功放模块使用用情况，如表1所示。

    所有射频功放都采用场效应管的D类开关放大器，它不仅用于射频末级的大台阶等压功放和二进制小台阶不等压功放，还用于前置激励级和射频驱动级。

    1射频功放模块的基本原理

    以哈里斯DX-50发射机为倒进行介绍。DX-50型发射机共用了143个“插入式”射频功放模块，1个用于前置激励级，14个用于驱动级（D1-D14），128个用于功放级（RFI-RF128）。在射频放大级有123个等压功放模块和4个二进制模块。

    每个放模块的直流电压如下：

    RF1-RF123工作于+230V电源。

    RF124和RF125放大器工作于+115V。

    RF126、RF127、RF128放大器工作于+60V。

    1.1射频功放模块的基本理论

    射频合成器和射频放大模块在合成器输出时产生射频阶梯电压，在任何时候每个射频放大器的输出功率取决于工作模块的总数。双倍的射频放大器开启，那么将产生两倍电压输出和四倍功率输出，如果少数模块被开启，那么每一个模块输出功率较小。如果大量的模块在工作，那么每个模块输出的功率也大。

    DX-50是通过12位数字码来控制射频放大器的，如果功放状态由二进制加权的放大器组成，那么每一位将要控制一个放大器，并且它将要求12个射频放大器来体现该数字码，然而当12个模块都开启时，放大器产生的有效电压是射频峰值电压的1/2，主一个射频电压组合器的全部射频电压被串联，通过负载的电流是一样的，并且峰值电主的1/2也是峰值功率的1/2，最高的阶梯将必须达到150KW，否则到不了75KW，以之类推。所以，用许多小功率的功率放大器是很有效的。

    开启的放大器越多，发射的功率就越大，DX-50用123个相同的射频电压“大阶梯”放大器和5个“二进制阶梯”放大器来形成已调制的射频包络线，此调制射频输出由相同的电压组成，而不是相同的能量级组成，假定供给电压保持相同，由于组合器的二次线圈是串联的，在组合器上感应的射频电压将按放大器开启的数量按级增加，合成器的阻抗一般为8欧姆，射频电压的增长，将增加组合的射频电流和增加功率，来自于每一放大器模块的功率输出，依赖于发射机开启总放大器的数量。

    每个射插放大模块是一个典型的D类开关放大器，用4对N沟道场效应管组成桥式电路。场效应管采用塑料封装，固定在散热片上。

    功放级可以看作一个数模转换器，那里输出的是一个高功率的已被调幅的射频信号。

    来自射顿撒励分配器的两个等幅同向激励信号，分别送给一个射频激励变压器，每个变压器分别供给给相差180度的MOS开关激励信号。

    1.2射频功放模块的工作原理

    放大器由8个场效应管组成4个MOSFET开关分布于电桥的4个臂。相应的场效应管是交替截止或导通的，其交替频率是激励信号的频率，也是发射机的载被频率。

    2射频功放模块的故障排除

    2.1MOSFET的处理

    由于MOS管的栅极易于损坏，在处置它们时要特别小心，如果静电通过MOS管放电，则会损坏管子的栅级，例如1个人走在地毯上去检取一无防静电包装的MOSFET管，将会使MOSFET管损坏。一个人在毛毯上走过时会在身上产生静电，这些静电最终将放电，对MOSFET管的放电将会损坏MOSFET管，但电路中的管子不会受此损坏。MOSFET管运送时来用防静电包装，直到应用这些管子或测试时才应拆开包装。

    2.2MOSFET管的测试

    测试MOSFET管时可以用万用表欧姆档进行测试，但是用时应注意，若万用表蓄电池电压太低。（3V以下）或太高（20V以上）则此表不能用，电池电压太低不能对MOSFET管进行在常检测，电池电压高则很可能会对MOSFFT管造成损坏。可利用9V电压供电的数字万用表，例如FLUKE 70型万用表，或者是模拟万用表，如MF47型，使用10K档可安全测试。

    当维修射频放大器时，建议的半个模块中的四个场效应管全进行更换，使四个中仅有一个或两个损坏，其余的场效应管很可能已内部受压损坏，当重新供电时会出现故障。

    放大器上的一半保险丝熔断不影响另一半工作。

    场效应管测试：

    （1）场效应管正常。

    红接G、黑接S一两秒后，红接S、黑接D，DS电阻应大于40M欧姆。

    （2）场效应管击穿。

    红接S、黑接D，DS电阻很小，被击穿。（可在功放板上测得）。

    总结：场效应管以DS判断好坏。

    2.3MOSFET管维修实例

    故障现象：发射机前面板射频放大器（RF AMP）红灯报警，射频放大板DSI红灯报警。

    故障判断：保险坏或场效应管换。

    维修过程：停机后检修，首先将有故障的放大模块更换下来，在路检查保险管是否熔断，检查场效应管是否击穿。如击穿，更换场效应管。

    场效应管的更换应先拆卸散热片，拆卸散热片后，检查散热垫片是否损坏，更换损坏垫片。保存好场效应管的铁氧体环。

    测试场效应管“开”“关”特性或是否击穿判断管子好坏，更换场效应管后，将铁氧体环安装到原管脚处，把管子插进PCB板，装上散热片并调整好散热片位置，直到散热片位置调整并安装好后，才能焊接场效应管。

    焊接场效应管应注意所选烙铁必须接地线，焊接完后，检查有无管脚短路，虚焊，漏焊现象，并注意更换熔断的保险管。维修后，将维修的射频放大板安装回发射机，并开机测试。

    注意：MOS管可在射频放大板上直接在路测试正反向电阻，以判断场效应管的好坏。

    2.4检查射频放大模块工作状态

    射频放大模块是否修好最普遍的方法是把修好的模块代换至造成运行的发射机模块处，并加电测试。这样很快就能告知你是模块位置引起的故障还是放大模块本身的故障。

    当发射机出现故障，在进行维修时，应多观察，多留心，多想一下到底是不是发射机故障的原因。如维修射频放大模块时，射频放大器的A、B两部分激励信号是否正常，放大器是否从调制编码板收到正确的开、关信号，放大器的输出部分是否有短路现象，场效应管更换后，模块上是否有其他元件损坏，虽然大多数放大器故障都是场效应管击穿所致，但仍应检查其他问题，以免同一位置、同一故障多次反复出现，并避免场效应管的第二次损坏。

    3结语

    现在电子技术的发展方向是模块化，集成化。而作为DX发射机的核心技术功放电路更是不断更新进步。为保障设备的稳定工作播出，只有掌握功放模块的原理与维护，才能更好的为广播电视事业服务。