数字中波广播发射系统研究
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摘 要 随着科技的进步，传统的中波广播发射面临着挑战，与其他广播方式相比，中波发射有很多优点，如发射成本低、覆盖范围广等。目前我国主要采用的是数字调频广播发射机。本文结合实际的使用情况，分析了数字中波广播发射系统的发展状况、特点及故障与维修。
关键词 数字；中波广播；发射系统
中图分类号G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）136-0072-02
一般的中波广播（MW）都采用调幅（Amplitude Modulation）的方式，很多人因此将中波广播与调幅之间划上了等号。事实上中波广播只是诸多利用AM调制方式的一种，例如在高频3～30MHz中的国际短波广播中使用的调制方式也是AM，甚至比调频广播频率更高的航空导航通讯（116-136MHz）也是采用AM的方式，只是人们日常所说的AM波段指的就是中波广播。
1 中波广播发射现状
中波广播从电台的发射天线到收音机的接收，其距离一般在直径几百千米以内，且中波波长比较长，不容易受到建筑物等障碍的影响，其发射成本也较低。然而近年来，中波广播发射却不断面临着挑战。
1.1 中波广播的发展历史
中波广播发展至今已有一百多年的历史，是人类最早通过无线发射机向观众传输信息的一种方式。中波广播的发展大致分为三个阶段：电子管发射机、晶体管加陶瓷管发射机、数字调幅发射机。
早期的电子管发射机是在发射机的末极进行栅极调幅，其先后采用了屏帘同调和自动屏调技术，但受当时技术限制，使得发射机设备庞大，发射电波效率低，播出质量较差，且成本较高。
70年代到80年代，随着晶体管和陶瓷管的发展与应用，中波发射机的体积得以大幅减小，效率大为提升，音频指标在原基础上也有了很大提升，播出质量也有所提高。
近几年来，全固态化的PSM、DAM、PDM等新型调制中波广播发射机以其运行费用低、可靠性高、音质优、效率高等优点迅速取代了老式的电子管、晶体管发射机。数字中波广播发射机是目前最先进的广播设备。
1.2 数字中波广播发射系统的特点
数字中波广播发射系统是根据数字信号的包络消除和再恢复原理来研制的。所谓数字调制也就是量化调幅，它将幅度调制和数字处理融于一体，采用的原理是先把音频信号进行转换，即每个时刻开通一定数量的功率放大器，以产生此时音频调制信号所对应的射频，再输出电压。数字中波发射机基本由音频调制、射频、控制检测、冷却和供电系统、计算机检测控制系统构成。
数字中波广播发射机的操作简单，几秒内就可进入播出状态。工作状态和故障报警也可直接显示，有利于工作人员掌观察发射机工作是否正常。应用数字中波发射机，工作环境也可得到改善，减轻工作人员的劳动强度，为其塑造一个良好的工作环境。
与传统发射机相比，数字中波发射机电压低，电源出现故障的情况也比较少，原因是两者电路结构有很大区别。电子管发射机采用大功率电子管，所需电压高达12.5kV，而数字调频中波运用变压器功率合成技术来获取功率输出，最高工作电压仅230V。因此，数字调频中波发射机在运行上更安全一些。电子管发射机的运行全靠工作人员对整机工作状态的调整来保证，很难一直保持在最佳状态。而数字调频发射机依靠先进的原理，整机在调试正常后，只需常规维护，就能保持在最佳
状态。
数字中波发射机最大的特点便是经济效益显著。传统发射机平均整机效率约为35%，而数字中波发射机平均效率大于80%。假设一套节目每天播出20小时，每天可节约300度电，一年可节约11万度电。按每度电0.7元，一年就可节约电费7.7万元。对于经费紧张的广播台而言，这是非常重要的，保证了其的正常运转，为安全优质不间断的播出提供了有力的保障。
2 数字中波广播发射系统易出现的故障及维护
2.1 数字中波广播发射系统在使用中易出现的故障
随着广播技术的不断发展，数字中波广播发射机的质量基本都能够达标，但在实际应用中仍会出现一些故障，下面对操作过程中出现的故障进行介绍。
Ⅰ类故障包括发射机关机，门互锁故障、外部互锁故障、电缆互锁故障、散热系统的风故障、高压故障等都会导致发射机直接断高压关机。
Ⅱ类故障指发射机关机后自动重启，假若故障还存在，则转为Ⅰ类故障，此时就要关闭发射机。射频“过推动”将会产生Ⅱ类故障信号，一个约1秒钟时间的高脉冲，会使发射机关机后再重新开机。若在发射机再次开机后，发生了同样的故障，就会使Ⅱ类故障变为Ⅰ类故障。
Ⅲ类故障是指封销射频信号使输出的功率为零，而功放电源未改变。这类故障包括了在模拟输入电路和模数转换电路上出现的电源故障，其中任意一个电源故障都会影响数字数据。一定时间内的“滤波器驻波”或“天线驻波”故障的出现，也归到Ⅲ类故障中。
Ⅳ类故障会降低发射机输出功率。此类故障只包括“滤波器驻波比”和“天线驻波比”故障。重复的电压驻波比"过栽"发生在很短的时间内时，指示出高反射功率，则会产生此类故障。
Ⅴ类故障指清除了调制编码器的数据。模数转换电路发生错误转换，清除了全部调制编码器的数据，致使发射机功效关闭。
Ⅵ类故障指功放单元出现问题，由熔断管熔断造成。功放单元加电时，故障指示灯会变成红色，给予操作者提示。
Ⅶ类故障是因交流电压过低而使发射机不能正常
开机。
2.2 对数字中波广播发射系统故障的解决
1）发射机无法加高压。该故障一般发生于发射机关机重启时，最常见的故障原因是控制开关机的逻辑电路出现问题。逻辑控制电路电缆和交流接触器连接不好也是主要原因。由于交流接触器本身有一定的使用寿命，频繁开关机会导致接触不好，使其无法正常吸和。 2）数字中波发射机显示系统故障。导致该故障的原因有：（1）由于AC电源的保修开路或烧毁导致没有AC电源或低压开关在关闭上。（2）LCD显示屏及电源故障，一般是连接插座松动造成。另外一种状况是LCD显示屏亮着，但会出现花屏、滚屏现象，这可能是由于显示屏接地不良，应做好接地处理，并增加去耦电容。还有可能是显示屏与控制板之间的电缆问题。而出现滚屏是由于显示屏本身的故障，例如挤压导致显示屏损坏，这种情况应更换显示屏。
3）发射机无功率输出，功放电压可以显示但却没有功放电流。导致该故障的主要原因是“功放OFF”被触发。应该首先检查调制编码的电路，确定是否是控制系统输出的关闭命令，因为电源重启会使控制系统输出关闭功放命令。使用时间较长会使控制系统电量耗尽，导致发射机无法输出功率。而模拟输入和模数转换电路故障也会产生功放关闭命令，会清除调制编码的数据。
4）发射机无法开机，显示屏上显示“电源”
故障。该故障主要由三相线的电压不平衡导致。查看三相线电压时，相对电压差应该小于百分之五，而电源熔断器出现故障也会使显示器显示“电源”故障。若熔断器断路，则和其相关的电路及模块都要检查。若一切正常，则可能是功放电源的变压器被烧坏，可以用对比的方法检测绕组的阻值，找到发生故障的地方。
5）“失真”指标下降。该故障主要是因为多个功放模块出现了故障，应对出现故障的功放模块进行检修和更换。天线带较窄也是一个重要原因，可以把发射机的输出连接到假负载上，若此时失真指标正常，那么问题就是由天线造成的。
6）发射机的功率低于正常值。该故障一般是“滤波器”和“天线”的保护功能启动所致。观察到发射机的显示屏显示“零位”幅值较大时，说明表面天线、滤波器系统出现驻波问题。若是因天气原因导致，可按“复位”键恢复。若仍不能修复，就应检查滤波器和天线及其相关元件是否出现打火，连接的铜带是否牢固。如果检测没有问题则应用电桥仪或网络分析仪检测滤波网络和天线的调配是否满足要求，再重新调整。
7）RF功放模块故障。出现故障首先要确定是模块自身的问题还是所处位置的问题。可用示波器测量RF模块的驱动信号，和正常信号对比，若无论在什么位置，模块的晶体管都被烧坏，那么可确定是模块自身的问题；若同一个位置上不同的模块都存在晶体管烧毁现象，则可能是该位置的母板插座或驱动变压器的电缆接触不好导致。确定了是位置问题后，观察射频驱动信号是否正常，若正常，就检查驱动编码电路的开关控制信号是否正常。
8）“互锁”障碍。“互锁”障碍分为多种，其中门互锁障碍是由于为门互锁电源提高电压的电源电路到门继电器间的电缆接触不良或是门开关继电器损坏造成的。电缆互锁障碍是由于调制编码的电缆没插好或射频功放模块未插牢造成。间歇性的风互锁障碍是因为空气过滤棉太脏导致通风不畅而造成的。
9）其他故障。在操作过程中发现，数字中波广播发射系统对发射机与天馈系统抗阻匹配要求，反射功率越限，将会造成发射机保护性的停机。天调系统是为了匹配天线与馈线特性阻抗，若天调系统网络维护不好，容易造成串音。由于功放模块的位置和结构等因素，模块上容易覆盖灰尘，要及时清理。发射机箱接触电阻比较大，不可能都与地面良好接触。在运行过程中，机箱的门与开合处易出现打火现象。要改善这一情况，可用铜皮焊接，将机箱各部分连接好，并用铜线将机箱门与内部连接好。全固态机有一大弱点――怕雷击，雷击会造成功放模块的损坏，必须要定期监测接地系统状况，查勘天馈系统与各放电球的工作状况。
发射机的部分焊点接触不良，制造工艺有所欠缺，易引发重大事故。例如功放模块的功率输出磁环和功放母板的接点没有焊接好，会导致工作中发热甚至烧毁母板。为防止此类事故发生，在修复好发射机后，需将所有焊点加焊一短导线。
发射机的部分元件由于质量较差而导致性能不好，使发射机无法正常工作。这种情况也不容易查找出故障的起因。要改善元件的质量并加强备用元件管理，以保障安全优质播出。
3 结论
随着科技的不断发展，中波广播不断受到挑战，但数字技术的出现，让重新使用中波成为可能。数字中波广播发射机是目前较成熟的系统，其发生故障的几率比较低，且系统中设计了完善的故障检测及保护程序，采用显示屏代替了传统的仪表，使故障一目了然，大大提高了广播播出的质量及可靠性。
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