SW―100FPSM广播发射机的典型故障探析

摘 要 本文简要介绍了PSM短波广播发射机调制方式及工作原理，分析了PSM短波广播发射机优点。针SW-100FPSM广播发射机运行维护中出现的典型故障进行了分析研讨，提出了解决对策。

关键词 短波 PSM 发射机 故障分析

中图分类号：TN934.1 文献标识码：A

SW - 100 FPSM Typical Fault Analysis of Broadcast Transmitter

LIU Liang

（State General Administration of Press and Publication， Radio and Television QiLiuYiTai， Yongan， Fujian 366000）

Abstract This paper briefly introduces the PSM shortwave broadcast transmitter modulation mode and working principle， analyses the PSM shortwave radio transmitter. It analyzed and put forward countermeasure for the typical fault in the maintenance counter the SW-100FPSM shortwave broadcast transmitter.

Key words shortwave； PSM； transmitter； fault analysis

0 引言

短波发射机因为其传播距离远，覆盖面积大以及中短波调幅广播的接收设备低廉等原因直到现在还经久不衰而。而最早进入实用化的是乙类屏级调幅发射机，其有着音质优良，稳定可靠，技术成熟易于维护等优点。但也存在由于发射机设备庞大，大功率应用下整机效率不理想等缺点。所以乙类屏级调幅发射机逐渐被更新的PDM/PSM发射机，数字调制发射机所取代。实际上现今国内主流大功率短波调幅发射机都已广泛采用PSM制式发射机。在此，笔者介绍了PSM发射机调制方式和优点，针对SW-100FPSM广播发射机运行维护中出现的故障尤其杂音故障进行了分析探讨，提出了解决方法。

1 PSM发射机的的脉冲阶梯调制方式

在实际应用中大功率PSM（脉冲阶梯调制）短波发射机早已经将普通的短波乙类屏调机和PDM制式取代，PSM发射机的射频系统与PDM发射机、乙类屏调机相同，其关键技术在于脉冲阶梯调制系统。它将主整和调制器合二为一，主整电压化整为零，由48个功率模块串联而成，每个功率模块的输出电压分别受到绝缘门双极晶体管（Insulated Gates Bipolar Transistor，即IGBT）组成的电子开关控制，而这些开关受控于数字化的的音频信号和直流信号，即用音频调制信号幅度来控制合断功率模块的数量来实现调制，它的输出经过低通滤波器（即解调器）将脉冲阶梯音频调制信号平滑后加到射频被调级电子管的屏极，从而使射频被调级得到直流屏压和高电平的音频调制电压，实现了调幅。图1是PSM调制器示意图。

2 SW-100FPSM发射机常见故障分析

2.1 故障现象

发射机出现高末帘栅流过流保护，掉高压，同时出现高末栅流表有瞬间增大现象。

图2 SW-100FPSM发射机高末电路图

故障原因分析：如图2是SW-100FPSM发射机高末电路图。它的末级帘栅回路包括：高频线圈、帘栅泄放电阻、音频调制电感、电压和电流取样、个穿心电容C18和C19、电感L7以及放电球、帘栅薄膜电容等。引起高末帘栅流过荷故障的原因较多，应根据电路特点及时发现故障点。当电流取样电阻R2、R3阻值变大时也会引起高末帘栅流过荷。 为避免出现异常高电压打到帘栅薄膜电容上，必须使帘栅放电球充分发挥作用，可根据季节的变化来调整放大球的距离。

故障处理：提高试验判断为高末帘栅电容击穿或高末帘栅电源回路中存在通地故障。排除方法可拆开末级机箱中帘栅电源的引线，将引线悬空，测量帘栅对地电阻，若阻值正常则为电源回路中某处发生通地，否则为高末帘栅电容击穿，确定是高末帘栅极有通地现象，拆下电子管，更换帘栅薄膜电容。

2.2 故障现象

播音中发射机保护掉高压。降功率重加高压时，功率表指示无。M3和M4手动调谐时，V2阳流表有变化，调M5时V2阳流表无变化，双指针功率表无指示。用点温计对C24进行测温，C24电容过热。关机摸温度发现C24电容有过热现象。

故障原因分析：当图2中C24电容击穿后，高末输出回路处于失谐状态，大电流通过C24到地，导致电容发热，高末级无功率输出。

故障处理：降功率用手动调谐M3、M4、M5判断击穿电容位置，或用点温计来测量电容温度。确定故障电容后，按程序落高压，拉开机保开关，拆除电容连接线，拧开电容固定镙丝，拆出故障电容。新电容上机前须检查外观及行程，将伺服调至适当的工作频率，对照电容表将电容容量调至相应位置。装上新电容，且按上述相反步骤恢复。

图3 阶梯型输出电压

图4 带PDM补偿脉冲的输出电压

2.3 故障现象

灯丝升到正常后，加偏压，高末栅流反打；如果加高压时高末帘栅过荷。播音中碰极现象是：掉高压，高末帘栅过荷。检查高末栅流反打，栅偏压低。

故障原因分析：高末管正常工作时，高末级工作在丙类弱过压状态。栅极加有直流负偏压，当栅、阴碰极时，栅极和阴极同电位，于是形成很大的电流，因帘栅保护小，先于阳流出现过荷保护，电流方向与原正常方向相反，通过栅流表时就是反打。栅极通地时同样如此。

故障处理：在处理中应注意区分是电子管碰极还是偏压回路通地，应先断开电子管的栅偏压回路，加偏压试，如故障现象依旧则是偏压回路通地。如故障现象消失则是电子管栅阴碰极。

关机待风水停后进行换管。在处理中应对管座进行检查，防止是管座问题引起故障。在换完电子管后应对管座上各个极进行测量，防止安装过程中出现问题。处理方式为：电子管碰极，换管；管座短路，处理管座；栅极回路有通地点，找出通地点断开。

2.4 故障现象

加灯丝V1灯丝正常灯不亮（红灯）。高前电子管无灯丝电流。测灯丝两端电压正常。

故障原因分析：电子管灯丝电压正常，灯丝断丝或灯丝供电电路开路，都会造成无灯丝电流。电子管瓷壳不亮，高前灯丝变压器次级是空载，没有形成电流回路，内外环间有灯丝电压而无灯丝电流，灯丝电流不正常，使取样板中的继电器不吸合，所以灯丝正常灯不亮。比较常见的故障是灯丝取样回路断路。原因极有可能是检修时不小心使灯丝取样回路断开或者线路被小动物（如老鼠）等咬断。

故障处理：关机换管。在处理中应注意区分是高前管断灯丝还是灯丝监测回路故障。如是灯丝监测回路故障可强制V1灯丝完成维持播音，待播音结束后在处理。

3 PSM发射机工作状态与杂音分析

PSM发射机的调制级实现了晶体管化，工作于丁类放大状态，它使整机效率达到70%以上，明显高于乙类屏调机（约50%）和脉宽调制机的60%。同时，由于PSM机的主整化为48个功率模块串联而成，主整滤波器上的储能很少，即使在高压负载出现放电打火短路时，其所存储的能量通过故障点泄放，器件损坏的危险性也大大降低。正因为PSM发射机的储能较小，所以没有必要加很复杂的保护电路，线路变得简单。PSM发射机同时省去了有寿命限制的调制级大型电子管，使整机的可靠性和稳定性得到了进一步提升。PSM的输出电压由48级PSM开关串联组成，其中有6级PSM开关是在线备用，即使有几级PSM开关损坏，既不会造成停播，也不会劣播。此外，因为PSM的调制级工作在开关状态，且有PDM补偿信号，使得整机具有频响好、失真小的特点。

当有调制时，PSM调制器输出电压波形如图3所示，形成一个以每个阶梯为Us的阶梯波电压，它含有较大的阶梯纹波分量，必须通过低通滤波器予以滤除。但当发射机处于小信号的低调幅或低音频调制时，其阶梯纹波的频率也很低，且都处在低通滤波器的通带内，难以滤除，从而导致明显的量化失真。为了改善这种失真，将在每个阶梯电压上加上PDM的补偿脉冲。经PDM补偿后的输出电压波形如图4所示。其脉冲频率和谐波分量由于被调制器输出端的低通滤波器波除，所以将到失真很小的调制电压。

根据上述分析在目前器件水平条件下，PSM调制方式将可能产生如下几种乙类屏调没有的特殊杂音。

4 SW-100FPSM发射机典型杂音故障分析

（1）分频杂音：PSM发射机为了降低开关管的工作频率、减少损耗，并使48级PSM开关的平均负载功率平衡，其开关模块无论是在载波状态，还是在有调制时，都按照PDM补偿脉冲频率（即开关频率fc，通常选fc=70kHz）循环通断。在48级PSM开关的输出电压完全平衡的情况下，载波输出电压中的残波只有开关频率及其谐波频率信号，这样将很容易被调制级输出端的低通滤波器滤除。然而，实际上48级PSM开关模块的输出电压也不会完全的相等。造成48级PSM开关模块不平衡的原因主要有以下两点：

（2）两台PSM移相变压器共48个次级绕组，分别接到48个功率模块板上，对每一个功率模块来说，都是一个独立的三相全波整流器。由于变压器中次级绕组的位置不同，使得其漏感不同，边缘绕组靠近中间绕组漏感要大，导致同一台变压器的不同次级绕组输出电压不同。同时，由于制造工艺等原因，两台变压器相同位置绕组的输出电压也不可能完全相同。所以在开关频率周期内，循环通断的21级PSM开关模块在载波状态时的合成电压也互不相等。如果把这种含有脉动的直流电压输出到射频被调级，就将产生相应寄生调制，从而产生杂音。其频率为：fc/48=1.46kHz（fc为PDM补偿脉冲频率，一般取70kHz，48为总的PSM开关级数），即分频杂音，这种杂音落入音频范围，是调制级输出端解调器所不能滤除的杂音，也是其它调制制式发射机所没有的杂音。这是PSM发射机杂音产生的主要原因。

（3）PSM开关所用元器件（如硅桥、IGBT管、电解电容）的电参数的离散性不同，也会引起每一级PSM开关电源输出电压的互不相等。

（4）对分频杂音，目前我们主要的解决办法有以下几种：

①提高工艺的制作水平，使主整变压器的绕制方法更合理，精确各绕组的漏感尽量一致，使其动态电压的一致性得到提升。

②对两台PSM变压器，我们可以让其次级绕组的输出电压一台超前输入电压15。

③在已确定的两台PSM变压器情况下，可通过合理排列光缆的顺序来解决。其原则是在载波状态下，将电压输出高的功率模块与电压输出低的功率模块交替排序，使得功率模块叠加后输出的主整电压在单位时间内的平均值尽可能保持稳定，由于是两台移相变压器交替工作，所以使变压器I边缘绕组、中间绕组分别与变压器II的中间绕组、边缘绕组交替排序。

排序后，原有杂音电平为乙级的PSM发射机，信噪比将得到改善（3～4dB），达到甲级水平（-58～-60dB）。原有杂音电平不能达到乙级的PSM发射机，可能得到更大幅度的改善。

④通过对元件的测试筛选来解决因元器件离散性造成的杂音。适当地选择电容量大一些的滤波电容，也能克服其参数差别的影响。

5 结语

通过对SW-100FPSM发射机典型故障的分析研究，使我们深刻体会到，在平时的运行维护工作中要勤于思考，善于总结，敢于大胆突破和技术改进实践，就能总结出实用、可靠，方便发射机运行维护方法，就能有效地保证安全播音任务的完成。

参考文献

[1] 航天部二十三所通信工程部.100KW短波发射机技术说明书.

[2] 无线电台管理局.广播发送技术.