PDM中波发射机调制器板原理及故障分析

PDM中波发射机调制器板原理及故障分析

  ,卢培通

广东省饶平中波转播台    

摘要：广东省饶平中波转播台现使用的是哈尔滨广播器材有限公司GZ-G3K-VII型中波发射机，其中调制器板在PDM中波广播发射机中起着重要的作用，其主要发挥着输出给调制驱动板所需调制信号的作用。本文主要对PDM中波发射机调制器板的工作原理、故障分析进行详细的论述。

关键词：PDM中波发射机；调制器板；工作原理；故障分析

1 调制器板的作用和工作原理

   1.1 调制器板的作用

我台使用的PDM中波发射机功率为1Kw和3Kw，两者使用的调制器板相同，它属于发射机中的调制系统（低频）部分。简而言之，它的主要作用就是将输入的600Ω平衡音频信号，经处理加工得到脉宽调制输出级所需的调制推动信号。

  1.2 调制器板的工作原理

按照发射机说明书上调制器板的电路原理图，我们主要可以将其分为四大部分：音频处理电路、多路混合电路、脉冲形成电路和输出监测电路。

1.2.1 音频处理电路

音频处理电路主要由平衡/不平衡放大器、音频处理器（音频压缩器、窗口比较器、线性检波器)组成。工作原理是先将接收到的600Ω平衡音频信号变换成不平衡放大的音频信号，然后音频处理器将音频信号在小于起限电平0db的时候进行放大，超过0db时进行压缩。

其中音频处理电路常见故障的是音频压缩器部分，下面重点分析下音频压缩器的工作原理。音频压缩器由N2(NE570)和外围元件组成。N2(NE570)是专门用于对音频信号实现压缩或扩展处理的集成电路，内有两个相同的通道。其中A是运算放大器，△G是变增益单元，它的输出电流与输入电流IC成比例，本质上是具有失真与温度补偿的电流放大器。REC原本是整流器与电流镜像器的组合，在这里因控制电压UC已经是直流，所以只起到电压电流变换器的作用。NE570是单电源工作的器件，所以在运算放大器的同相输入端接有1.8V稳压电源作为参考电压，因此输出端的交流零电平即为1.8V，以适应交流放大的要求。

本机采用( NE570)对音频信号进行放大处理，其增益受直流控制电平决定，输入的音频信号幅度增大时，其增益降低，幅度较小时，其增益保持不变，达到对音频小信号放大、压缩大信号的目的，从而可提高调幅信号的平均调制度。

1.2.2 多路混合电路

多路混合器原理图如图3所示，其由N8、N9、N10、N11和周围器件组成，将低通滤波器输出的音频信号（UΩ+U直）、控制板X7-12脚输出的增益控制信号（U控）和B-VDC采样电压（UB-VDC）加到多路混合器中，合成叠加音频的直流电压。多路混合器中起关键作用的是N10（RC4200N），它是一只模拟乘除法器。按照其数据手册进行计算，简略其计算过程，可以得到叠加直流的音频信号U0的表达式，U0=K1(UΩ+U直)K2U控/K3 UB-VDC K4；其中K1、K2、K3、K4均为比例系数。由此表达式我们可以得知，①输出功率和增益控制电压成正比；②此电路具有外电变化时功率自动补偿功能，可以维持发射机载频输出功率稳定。 

图1  多路混合器原理图

1.2.3 脉冲形成电路

由副载波发生器、分频器、三角波发生器、可变脉冲宽度发生器组成，先由副载频发生器产生一个4.608MHz，幅度为4.5V的正弦波，经N5-2缓冲后送入分频器64分频后，输出我们所需要的频率为72KHz，幅度为15V的方波，从N12-13脚输出。然后再由三角波发生器将N12-13脚输出的方波转化为线性三角波，由N13-6脚输出，其幅度为+4VDC。最后将多路混合电路输出的叠加直流的音频信号，三角波发生器输出的三角波电压分别输入到脉冲发生器的同、反向输入端。将两个信号进行相比较，产生一个幅度+15VDC、脉冲宽度可调的方波信号，由N14-12脚输出。

1.2.4 输出监测电路

输出监测电路如图4所示，当工作正常时，N14-9脚的电压低于基准电压4.3V，电压比较器N14-7脚输出低电平，而此时调制驱动启动端XS1-4端为+15V，K1线包两端电压差为15 V左右，继电器吸合，调制驱动信号经XS1-3端输出，送到调制驱动板。

图2  输出监测部分电路原理图

以下几种情况，监测电路会启动保护作用，调制驱动信号被封锁：①当调制驱动信号为高阻或驱动脉冲的平均宽度异常时，N14-9脚的电压高于基准电压4.3V，N14-7脚输出高电平，K1线包两端均为高电平，K1不吸合，调制驱动信号不会输出到调制驱动板。②当控制板输出到XS1-5的信号为高电平(+15VDC)时，三极管V14导通，N14-12脚输出的PDM脉冲相当于被V14接地，无脉冲信号输出。③刚开机时，各部分电路还未正常运转，因此在开机初始阶段会对调制信号予以短暂封锁。其原理是利用电压比较器N15-3脚外接电容C88，N15-3电压会随开机时间由+15V规律下降直至低于设定的基准电压1.87V，N15-6脚的输出在此过程中由高电平变成低电平；利用三极管V14高电平导通，低电平截止特性，对调制驱动信号短暂箝位，达到保护目的。

2 调制器板故障分析

2.1 发射机正常开机，但没有调制信号。

首先要检查音频信号是否到达音频输入端，确定前端音频调制信号正常送到。音频调制信号进入发射机调制器电路后和功率控制直流电压进行叠加，产生“音频+直流”信号，如果功率控制功能正常，仍然没有调制信号，我们可以判定为调制器板音频部分发生故障，检查调制器板的音频通道，尤其是音频通路的最初几级。

在我台一次发生此种故障时，发射机面板上没有调制信号，其他现象正常。检查调制器板的XS1-3端没有输出调制驱动信号，测得监测保护电路、三角波输出均正常的前提下，发现N14-1的4脚没有“音频+直流”的信号输入。最后检测音频通道，发现音频压缩器增益可变运算放大器N2的各脚电压不正常，更换N2后机器恢复正常。

2.2 调制器板无三角波信号。

调制器板的单运算放大器LM356（N13）对输入的方波信号进行放大，通过调整输入电位器的阻值来改变增益，输出4V左右的三角波信号。在有测量到输入方波信号的前提下，用示波器测量LM356的输出端（N13-6脚），如果没有三角波信号则更换集成芯片LM356，如果仍然没有三角波信号，检查LM356周围器件。例如周围器件积分电容C73损坏也会导致输出的三角波出现失真。

2.3 调制器板上有三角波信号，但仍然没有调制信号输出。

调制器板的直流功率控制信号不正常，功率不随升降变化，脉冲宽度不可调，会导致无调制信号输出。监测保护电路中由三极管2N2222和其他器件组成的调制信号驱动放大电路故障也会导致无调制信号输出。保护电路启动也会封锁调制信号，当脉冲过宽或电压比较器电路出现故障后将导致调制器板上的继电器释放，封锁调制信号的输出。

结束语

PDM中波发射机中调制器板故障率相对比较高，作为中波发射台的值机人员或技术维护人员，掌握调制器板原理及故障分析，是做好技术维护工作的基本要求。本文针对调制器板原理及故障分析进行了分析和总结，希望借此可以和同行进行交流。

参考文献

[1]庄涛.PDM中波发射机故障汇编350例[M].成都：电子科技大学出版社.2016.

[2]PDM3KW中波发射机技术说明书.哈尔滨广播器材有限责任公司.