论文部分内容阅读
摘要：随着地面数字电视的广泛普及，接收用户的数量越来越多，承接发射业务的台站安全播出压力也随之提升。由于受工作环境、线路老化等问题的影响，发射系统容易出现各种类型的故障，从而影响到了整个地面数字电视系统的正常运行。因文章通过分析地面数字发射机工作原理，结合个人实际工作经验，对其功放部分常见的故障问题进行了概述，并提出了相应的故障维护意见。
关键词：地面数字电视；发射机；工作原理；故障维护
引言：
虽然发射机在功率、结构上存在一定的差异，但是总体来说其工作原理具有类似性。功放部分作为连接发射机码流输入和功率输出的中间环节，功放部分有无故障问题，直接决定了发射机乃至整个地面数字电视系统的运行状况。而通过实际工作也发现，发射机功放部分也是故障率高发区域，因此探究其故障形成原因和维护措施，成为保障地面数字电视发射机高质量运行的关键。
一、发射机工作原理
数字电视发射系统是由多个设备组成的，包括激励器、分配器、功放单元、定向耦合器以及监控系统等，其基本工作原理为：首先，码流进入激励器，在激励器内进行调制变频，将原来的数字信号转化为射频信号，以保证信号能够被发射机识别并完成内部传输。随后，转换后后的射频信号从激励器串口输出，进入到切换器内。切换器的主要功能是完成射频信号的双激励切换，将单一的激励信号转化为功率大小不同的多个信号，以满足不同数字电视的码率需要。按照设定值完成分配后，分别从不同的功放通路进行射频信号分配，随后分别经过定向耦合器、数字带通滤波器等设备，完成码流转换并最终实现功率输出。整个发射机工作过程中都会被监测控制系统监测，然后对发射机运行过程进行反馈，如果监测器显示存在故障或问题，则及时报警，便于管理人员进行故障维修。
二、地面数字发射机常见故障的维护
随着地面数字电视发射机大规模的应用，对常出现的发射机主要功放部分进行了一些粗浅的技术总结，提高设备的安全稳定性，在设备运行中应该采取一些必要的措施。
1、功率晶体管损坏
现象：常表现在发射机输出功率下降，降至500～600W左右，反射功率显示表现正常。功放组中的其中一个功放输出功率不够（平常约为300W左右），另外，单个功放的电源电流也下降（正常在25A，26A左右），通过发射机控制监测数据面板查阅，可以看到4只功放管（LDMOS）的单管工作电流，其中1只的功放电流下降。
分析处理：一般可以判断为功率晶体管1/2（封装对管）部分损坏，虽另外1/2部分状态还正常，但在工作一段时间后，管子性能也会下降，受损，应该进行功放管更换。图四为使用的双栅型LDMOS管。打开金属盖板，找到电流下降的LDMOS管，为进一步确认晶体管的损坏，可以采用常用的电阻法来确认。用万用表的电阻档，测量LDMOS的输入和输出，输入正常阻值一般在3kΩ（在路）左右，输出阻值很大，就可以判断管子的好坏。另外在损坏的功放管输出端，往往发现输出阻抗匹配网络SMD元器件脱焊和烧焦现象，也要进行更换，如果甚至出现电路基板烧坏覆铜面的现象，整个电路板都要进行更换，以保证电路高频特性要求。
总结：在维修时往往发现在损坏的LDMOS晶体管输出端，都出现SMD脱焊的情况，于是在某些方面可以认为，由于输出特性阻抗等参数的改变而导致LDMOS晶体管的损坏，我们将进一步实验分析这种可能性。
在出现故障，来不及对故障LDMOS功放管进更换处理时，应先降低整体发射功率，以减小其他未损坏功放组件进一步损坏的可能性（为维持功率，工作在大电流状态），在整机功率不低于3dBm基本可以维持主要覆盖区域面积不变。
2、输出合成器输出断路
现象：另外一种情况也表现为发射机输出功率下降，从发射机监测控制面板上看，晶体管工作电流数据大都基本正常，但其中有功放模组功率输出减少，其它功放模组功率输出增大，从功放开关电源上来看，功放组电源电流、基本正常。
分析处理：在这种现象下，一般会认為，发射机输出部分问题，检查发射机吸收负载、天馈硬馈、多工器等部分。经过检查并触摸关键部位，没有出现部件温度升高、发热、发烫的情况。只有打开各功放模组逐个检查，才发现其中一个模组功放输出合成器板基板烧毁，从而导致整个功放模组功率不能有效输出，从而出现发射机整机输出功率下降，而整机各个功放模组电源工作电流不变的情况。
为实现大功率输出，发射机和功放模组都必须通过多个放大器合成功率，而合成器板是实现功率相加和隔离的必要部件，其端口阻抗为50Ω，隔离大于20dB。经过更换合成器板，并使用矢量分析仪调整整个功放模组的功放相位，发射机功率输出恢复正常。该故障相对于功放管直接损坏相比，在技术判断上具有较强的迷惑性。
3、其他故障预防措施
首先是机房的工作环境，应严格控制机房的温度、湿度、灰尘，特别是温度、湿度，他们对高频设备的安全稳定运行有着很大的影响，过高地温度会影响设备内部元器件的效率和可靠性，过大的地湿度影响电路的高频特性，导致元器件损坏；其次，对于大型的数字发射设备在使用一段时间后，应该使用专业仪器进行统调，特别对多次进行维修过的高功放部分，更应该进行工作点等参数调整，保证高频性能。最后，要提高信息检测系统的故障响应速率，发现故障后第一时间报警。同时，也要树立动态检测意识，对于潜在的故障隐患能够及时发现并有效处理，达到防患于未然的处理效果。
结语：
考虑到地面数字电视系统中包含设备较多且工况复杂，为了确保整个系统的正常运行，就需要定期做好日常管理和检修维护。发射机作为地面数字系统中的重要组成部分，一旦出现故障将会干扰数字电视的正常使用，因此在出现故障后及时进行维修显得十分重要。通过分析发射机功放部分的工作原理，可以找出其中故障率较高的部分，今后工作中进行重点监控和防护，从而提高数字电视的使用质量。
参考文献：
[1]刁克鑫，刘吉山，齐克勤，等.M2W型100kW中波发射机功放模块组件供电保险故障和改进策略解析[J].科技展望，2015（10）：131-133.
[2]赵维民，吴勇珍.全固态调频及地面数字电视发射机功率放大器维修方法[J].广播与电视技术，2015，32（11）：115-117.
[3]王玉山，苏晓燕.706台44频道1KW数字电视发射机末级功放合成器电路的调试和维护方法[J].数字传媒研究，2015，32（7）：81-83.
关键词：地面数字电视；发射机；工作原理；故障维护
引言：
虽然发射机在功率、结构上存在一定的差异，但是总体来说其工作原理具有类似性。功放部分作为连接发射机码流输入和功率输出的中间环节，功放部分有无故障问题，直接决定了发射机乃至整个地面数字电视系统的运行状况。而通过实际工作也发现，发射机功放部分也是故障率高发区域，因此探究其故障形成原因和维护措施，成为保障地面数字电视发射机高质量运行的关键。
一、发射机工作原理
数字电视发射系统是由多个设备组成的，包括激励器、分配器、功放单元、定向耦合器以及监控系统等，其基本工作原理为：首先，码流进入激励器，在激励器内进行调制变频，将原来的数字信号转化为射频信号，以保证信号能够被发射机识别并完成内部传输。随后，转换后后的射频信号从激励器串口输出，进入到切换器内。切换器的主要功能是完成射频信号的双激励切换，将单一的激励信号转化为功率大小不同的多个信号，以满足不同数字电视的码率需要。按照设定值完成分配后，分别从不同的功放通路进行射频信号分配，随后分别经过定向耦合器、数字带通滤波器等设备，完成码流转换并最终实现功率输出。整个发射机工作过程中都会被监测控制系统监测，然后对发射机运行过程进行反馈，如果监测器显示存在故障或问题，则及时报警，便于管理人员进行故障维修。
二、地面数字发射机常见故障的维护
随着地面数字电视发射机大规模的应用，对常出现的发射机主要功放部分进行了一些粗浅的技术总结，提高设备的安全稳定性，在设备运行中应该采取一些必要的措施。
1、功率晶体管损坏
现象：常表现在发射机输出功率下降，降至500～600W左右，反射功率显示表现正常。功放组中的其中一个功放输出功率不够（平常约为300W左右），另外，单个功放的电源电流也下降（正常在25A，26A左右），通过发射机控制监测数据面板查阅，可以看到4只功放管（LDMOS）的单管工作电流，其中1只的功放电流下降。
分析处理：一般可以判断为功率晶体管1/2（封装对管）部分损坏，虽另外1/2部分状态还正常，但在工作一段时间后，管子性能也会下降，受损，应该进行功放管更换。图四为使用的双栅型LDMOS管。打开金属盖板，找到电流下降的LDMOS管，为进一步确认晶体管的损坏，可以采用常用的电阻法来确认。用万用表的电阻档，测量LDMOS的输入和输出，输入正常阻值一般在3kΩ（在路）左右，输出阻值很大，就可以判断管子的好坏。另外在损坏的功放管输出端，往往发现输出阻抗匹配网络SMD元器件脱焊和烧焦现象，也要进行更换，如果甚至出现电路基板烧坏覆铜面的现象，整个电路板都要进行更换，以保证电路高频特性要求。
总结：在维修时往往发现在损坏的LDMOS晶体管输出端，都出现SMD脱焊的情况，于是在某些方面可以认为，由于输出特性阻抗等参数的改变而导致LDMOS晶体管的损坏，我们将进一步实验分析这种可能性。
在出现故障，来不及对故障LDMOS功放管进更换处理时，应先降低整体发射功率，以减小其他未损坏功放组件进一步损坏的可能性（为维持功率，工作在大电流状态），在整机功率不低于3dBm基本可以维持主要覆盖区域面积不变。
2、输出合成器输出断路
现象：另外一种情况也表现为发射机输出功率下降，从发射机监测控制面板上看，晶体管工作电流数据大都基本正常，但其中有功放模组功率输出减少，其它功放模组功率输出增大，从功放开关电源上来看，功放组电源电流、基本正常。
分析处理：在这种现象下，一般会认為，发射机输出部分问题，检查发射机吸收负载、天馈硬馈、多工器等部分。经过检查并触摸关键部位，没有出现部件温度升高、发热、发烫的情况。只有打开各功放模组逐个检查，才发现其中一个模组功放输出合成器板基板烧毁，从而导致整个功放模组功率不能有效输出，从而出现发射机整机输出功率下降，而整机各个功放模组电源工作电流不变的情况。
为实现大功率输出，发射机和功放模组都必须通过多个放大器合成功率，而合成器板是实现功率相加和隔离的必要部件，其端口阻抗为50Ω，隔离大于20dB。经过更换合成器板，并使用矢量分析仪调整整个功放模组的功放相位，发射机功率输出恢复正常。该故障相对于功放管直接损坏相比，在技术判断上具有较强的迷惑性。
3、其他故障预防措施
首先是机房的工作环境，应严格控制机房的温度、湿度、灰尘，特别是温度、湿度，他们对高频设备的安全稳定运行有着很大的影响，过高地温度会影响设备内部元器件的效率和可靠性，过大的地湿度影响电路的高频特性，导致元器件损坏；其次，对于大型的数字发射设备在使用一段时间后，应该使用专业仪器进行统调，特别对多次进行维修过的高功放部分，更应该进行工作点等参数调整，保证高频性能。最后，要提高信息检测系统的故障响应速率，发现故障后第一时间报警。同时，也要树立动态检测意识，对于潜在的故障隐患能够及时发现并有效处理，达到防患于未然的处理效果。
结语：
考虑到地面数字电视系统中包含设备较多且工况复杂，为了确保整个系统的正常运行，就需要定期做好日常管理和检修维护。发射机作为地面数字系统中的重要组成部分，一旦出现故障将会干扰数字电视的正常使用，因此在出现故障后及时进行维修显得十分重要。通过分析发射机功放部分的工作原理，可以找出其中故障率较高的部分，今后工作中进行重点监控和防护，从而提高数字电视的使用质量。
参考文献：
[1]刁克鑫，刘吉山，齐克勤，等.M2W型100kW中波发射机功放模块组件供电保险故障和改进策略解析[J].科技展望，2015（10）：131-133.
[2]赵维民，吴勇珍.全固态调频及地面数字电视发射机功率放大器维修方法[J].广播与电视技术，2015，32（11）：115-117.
[3]王玉山，苏晓燕.706台44频道1KW数字电视发射机末级功放合成器电路的调试和维护方法[J].数字传媒研究，2015，32（7）：81-83.