论文部分内容阅读
随着国家“西新工程”和“农村广播电视大功率无线覆盖工程”的实施和推进，新疆维吾尔自治区基本上完成了全区电视发射机的全固态更新和配备任务并从2013年开始实施地面数字电视工程。所使用的发送设备也是全固态发射机，由于全固态电视发射机功放单元和供电单元采用了积木化、冗余化设计，当某个电源或功放出现故障时，其他功放仍能正常工作，不会造成停播；双激励器配置，可实现主/备激励器的自动和人工切换；状态指示、故障告警保护功能完善，工作稳定可靠等优点，使得全固态电视发射机已成为“地面数字覆盖工程”的主导机型。这就决定了电视发射机的维护理念和维护方式发生了改变，使得发射机功率放大模块成为发射机主要的维护对象。
固态功放的结构和特点
随着射频半导体技术的发展，固态功放技术日趋成熟。与真空管放大器比较，固态放大器具有稳定性好、可靠性高、寿命长、能耗低、维护便利等优点。因此，固态放大器在电子传输领域得到了广泛应用，并成为一种新的发展趋势。
固态高功率放大器通常由输入单元、输出单元、功放模块、微处理器监控系统、电源组件和冷却系统等电路构成。功率放大器的主要部件“功放模块”则由多个LDMOS或VDMOS场效应管并联组成，该类场效应管采用横向或（纵向）扩散金属氧化半导体技术，属电压控制器件，热稳定性好，但热传导性差，击穿电压较低，因此输出功率受到一定的限制，使用中为使功放获得较大输出功率，通常采用功率合成技术。由多个功放管进行功率合成达到所需输出功率、其中个别功放管的损坏，输出功率会减少，但不影响放大器继续工作。
衡量一个高功率放大器的性能，主要有线性、非线性、增益、效率和可靠性等指标。其中非线性将产生载波频率的谐波，导致信道内外出现互调干扰，引起信号畸变，因此，提高固态功放的线性尤为重要。固态高功放中采用的晶体管通常有三种形式，即双极性晶体管、MOSFET场效应管和LDMOS场效应管。双极性晶体管技术相对成熟，但温度稳定性差，难以承受数字电视广播的高线性要求。MOSFET场效应管具有负温度系数特性，无须另加温补电路，但易引发载波寄生相位调制。为求得效率和线性的平衡，晶体管通常工作在AB类，其非线性是不可避免的。近年来，飞利浦等公司相继开发出横向扩散
金属氧化半导体硅场效应管（LDMOS），经UHF电视发射机使用证实，其线性和效率优于双极性晶体管、MOSFET管，特别适合数字电视放大。即使被偏置在AB类，其性能仍接近A类放大特性，由于LDMOS场效应管的优异性能，使其成为UHF波段新型固态发射机的基础。VHF波段功放单元功放管一般采用VDMOS场效应管BLF278，UHF波段功放单元采用横向扩散金属氧化半导体硅场效应管（LDMOS）BLF861A。
MOS管的更换方法和注意事项
由于MOS型场效应管制造工艺中绝缘层很薄，所以栅极和衬底易感应电荷，由栅极、绝缘层和衬底组成的电容器容量很小，感应电荷将在绝缘层上产生很大的电压，易导致场效应管绝缘层被击穿，以致损坏管子，所以在使用、保存，更换MOS管时必须采取防静电措施。因为大功率MOS管目前仍是一种较昂贵的器件，每只管子的价格在一千元左右，因此，掌握大功率场效应管的维护和更换，避免场效应管的人为损坏，对缩短维修时间，降低维护成本都有积极、现实的意义。
操作规程如下：
（1）在焊接MOS管时必须在防静电工作台上进行，操作人员应通过接地将自身静电放掉并带橡胶手套或佩戴接地的金属手环。
（2）手拿MOS管时不得接触MOS管的极片，可拿MOS管的陶瓷部分。
（3）焊接MOS管的烙铁一定要接地，如无良好接地，可以拔掉烙铁电源插头后进行焊接。
（4）拆卸MOS管时，先拆除固定螺钉，再用50W接地烙铁或吸锡器吸掉极片周围的焊锡，烙铁与管极的接触时间每次应小于10S。
（5）拆卸和安装时管脚的焊接顺序为：拆卸时，按先D（漏）极再G（栅）极后S（源）极顺序焊开，安装时按先S极再G极后D极顺序焊接。
（6）安装MOS管前先用干酒精棉球擦干净安装面。在MOS管的法兰底面加上薄薄一层导热硅脂，以改善散热效果。导热硅脂不能多，多了反而会降低散热效果。管子放平整后，安装紧固螺钉。
（7）场效应管更换焊接完成后，再用三用表测量管子的GD和GS极间电阻，确认功放模块上的两对管子各极间阻值彼此接近，数值正常。
至此MOS管更换基本成功，可以接到发射机上通电，试机时要逐渐加大功率，直至正常。
4、大功率场效应管好坏的判定
（1）在没有专用检测仪器的情况下，准确判定较为困难，但可以用电阻法对其各极对地电阻进行测试，并与正常值进行比较来做大致的判断，上机后再用电压法做进一步的判断，就比较准确了。如果测试可疑组件管脚对地电阻时，差值明显，可将该器件拆下来检查判断其好坏。电阻法是维修工作的常用方法，只要根据检测原理灵活运用，许多故障是完全可以通过这种方式来判定清楚的。图1、图2分别是BLF861A与BLF278的外形图。表1列出了管脚与电极的对应关系。
（2）用MF500-B型万用表测量电阻时，黑表笔接源极S（地），红表笔分别接各管脚，三用表置于10Ω档，表2列出来BLF861A与BLF278管的参考值。
（3）值得指出的是：BLF861A的漏极1与漏极2之间本身是短路的。不要误以为它们之间短路了，就认为管子已经损坏了。BLF278的漏极1与漏极2之间是开路的，它们之间短路了，则表明管子内部已经存在问题。通常情况下，用三用表测试场效应管的栅极与源极之间的电阻为0时，该管的G-S（栅源极间）极间内部已击穿。
（4）电流法就是用测量取样电阻两端的电压，计算出该电流通路中的电流，举例说明如下：图3是BLF861功率放大器的供电电路。在静态工作状态下，用三用表测量R4两端的电压为V4，则该只功放管的静态电流IDS=V4/R4。同理，动态工作时iDS=V4/R4，通常iDS的电流为5～8安。正常工作时VD和VG电压正常。R4两端无电压，说明该管已损坏，或取样电阻R4已烧坏。
5、功放模块的故障检修
（1）对功放模块进行静态检查时，应用原配型号规格的电源供电，连线关系一定不要搞错，否则，会造成功率管的损坏。在输出端口应接上一个50W/50Ω的负载，以防止功率放大器自激振荡，损坏功放管。
（2）末级功放管型号为：BLF861，其漏极工作电压VD=32V，栅极对地电压VD=4.6～5.3V，静态工作电流I=600～1000mA，取样电阻（0.05Ω）两端电压应在10～60 mV左右。
（3）末级功放管型号为：BLF278， 其漏极工作电压VD=48V，栅极对地电压VD=2.6～3.2V，静态工作电流I=150～400mA，取样电阻（0.1Ω）两端电压应在15～40 mV左右。
（4）功放管的工作电压、电流参数不正常时应分别检查：
1）检查开关电源有无32V或48V输出，如果不正常应检查供电通路中的电阻、电容、电感、连线等关联器件有无损坏。
2）功放模块不加电，用三用表电阻档检查栅极对地电阻应为1.5～1.8KΩ左右，若栅源极间电阻为零，则栅源极间可能已被击穿或短路，此时应取下功放管再检查。
3）用三用表检查每只功放管对应的取样电阻两端的电压，若无电压，则说明该管无工作电流，取样电阻或功放管可能已损坏。
4）功放模块加电，不送激励信号，用三用表检查功放管，栅极无控制电压，应检查偏压供给电路的器件有无损坏。如LM7808有无8V输出电压。偏压调整电位器有无虚焊，原调参数有无变化的情况发生。
（5）功放模块加电，在有激励推动信号的状态下，功放管过热，应检查微带合成器中匹配电阻有无损坏或参数偏离太大，信号通路中耦合贴片电容有无漏电，击穿的情况发生。
（6）在没有专业仪器的情况下维修功放，一定要换上同型号功放管，不要随便调整其他元件，功放相位一般是可以满足要求的。
固态功放的结构和特点
随着射频半导体技术的发展，固态功放技术日趋成熟。与真空管放大器比较，固态放大器具有稳定性好、可靠性高、寿命长、能耗低、维护便利等优点。因此，固态放大器在电子传输领域得到了广泛应用，并成为一种新的发展趋势。
固态高功率放大器通常由输入单元、输出单元、功放模块、微处理器监控系统、电源组件和冷却系统等电路构成。功率放大器的主要部件“功放模块”则由多个LDMOS或VDMOS场效应管并联组成，该类场效应管采用横向或（纵向）扩散金属氧化半导体技术，属电压控制器件，热稳定性好，但热传导性差，击穿电压较低，因此输出功率受到一定的限制，使用中为使功放获得较大输出功率，通常采用功率合成技术。由多个功放管进行功率合成达到所需输出功率、其中个别功放管的损坏，输出功率会减少，但不影响放大器继续工作。
衡量一个高功率放大器的性能，主要有线性、非线性、增益、效率和可靠性等指标。其中非线性将产生载波频率的谐波，导致信道内外出现互调干扰，引起信号畸变，因此，提高固态功放的线性尤为重要。固态高功放中采用的晶体管通常有三种形式，即双极性晶体管、MOSFET场效应管和LDMOS场效应管。双极性晶体管技术相对成熟，但温度稳定性差，难以承受数字电视广播的高线性要求。MOSFET场效应管具有负温度系数特性，无须另加温补电路，但易引发载波寄生相位调制。为求得效率和线性的平衡，晶体管通常工作在AB类，其非线性是不可避免的。近年来，飞利浦等公司相继开发出横向扩散
金属氧化半导体硅场效应管（LDMOS），经UHF电视发射机使用证实，其线性和效率优于双极性晶体管、MOSFET管，特别适合数字电视放大。即使被偏置在AB类，其性能仍接近A类放大特性，由于LDMOS场效应管的优异性能，使其成为UHF波段新型固态发射机的基础。VHF波段功放单元功放管一般采用VDMOS场效应管BLF278，UHF波段功放单元采用横向扩散金属氧化半导体硅场效应管（LDMOS）BLF861A。
MOS管的更换方法和注意事项
由于MOS型场效应管制造工艺中绝缘层很薄，所以栅极和衬底易感应电荷，由栅极、绝缘层和衬底组成的电容器容量很小，感应电荷将在绝缘层上产生很大的电压，易导致场效应管绝缘层被击穿，以致损坏管子，所以在使用、保存，更换MOS管时必须采取防静电措施。因为大功率MOS管目前仍是一种较昂贵的器件，每只管子的价格在一千元左右，因此，掌握大功率场效应管的维护和更换，避免场效应管的人为损坏，对缩短维修时间，降低维护成本都有积极、现实的意义。
操作规程如下：
（1）在焊接MOS管时必须在防静电工作台上进行，操作人员应通过接地将自身静电放掉并带橡胶手套或佩戴接地的金属手环。
（2）手拿MOS管时不得接触MOS管的极片，可拿MOS管的陶瓷部分。
（3）焊接MOS管的烙铁一定要接地，如无良好接地，可以拔掉烙铁电源插头后进行焊接。
（4）拆卸MOS管时，先拆除固定螺钉，再用50W接地烙铁或吸锡器吸掉极片周围的焊锡，烙铁与管极的接触时间每次应小于10S。
（5）拆卸和安装时管脚的焊接顺序为：拆卸时，按先D（漏）极再G（栅）极后S（源）极顺序焊开，安装时按先S极再G极后D极顺序焊接。
（6）安装MOS管前先用干酒精棉球擦干净安装面。在MOS管的法兰底面加上薄薄一层导热硅脂，以改善散热效果。导热硅脂不能多，多了反而会降低散热效果。管子放平整后，安装紧固螺钉。
（7）场效应管更换焊接完成后，再用三用表测量管子的GD和GS极间电阻，确认功放模块上的两对管子各极间阻值彼此接近，数值正常。
至此MOS管更换基本成功，可以接到发射机上通电，试机时要逐渐加大功率，直至正常。
4、大功率场效应管好坏的判定
（1）在没有专用检测仪器的情况下，准确判定较为困难，但可以用电阻法对其各极对地电阻进行测试，并与正常值进行比较来做大致的判断，上机后再用电压法做进一步的判断，就比较准确了。如果测试可疑组件管脚对地电阻时，差值明显，可将该器件拆下来检查判断其好坏。电阻法是维修工作的常用方法，只要根据检测原理灵活运用，许多故障是完全可以通过这种方式来判定清楚的。图1、图2分别是BLF861A与BLF278的外形图。表1列出了管脚与电极的对应关系。
（2）用MF500-B型万用表测量电阻时，黑表笔接源极S（地），红表笔分别接各管脚，三用表置于10Ω档，表2列出来BLF861A与BLF278管的参考值。
（3）值得指出的是：BLF861A的漏极1与漏极2之间本身是短路的。不要误以为它们之间短路了，就认为管子已经损坏了。BLF278的漏极1与漏极2之间是开路的，它们之间短路了，则表明管子内部已经存在问题。通常情况下，用三用表测试场效应管的栅极与源极之间的电阻为0时，该管的G-S（栅源极间）极间内部已击穿。
（4）电流法就是用测量取样电阻两端的电压，计算出该电流通路中的电流，举例说明如下：图3是BLF861功率放大器的供电电路。在静态工作状态下，用三用表测量R4两端的电压为V4，则该只功放管的静态电流IDS=V4/R4。同理，动态工作时iDS=V4/R4，通常iDS的电流为5～8安。正常工作时VD和VG电压正常。R4两端无电压，说明该管已损坏，或取样电阻R4已烧坏。
5、功放模块的故障检修
（1）对功放模块进行静态检查时，应用原配型号规格的电源供电，连线关系一定不要搞错，否则，会造成功率管的损坏。在输出端口应接上一个50W/50Ω的负载，以防止功率放大器自激振荡，损坏功放管。
（2）末级功放管型号为：BLF861，其漏极工作电压VD=32V，栅极对地电压VD=4.6～5.3V，静态工作电流I=600～1000mA，取样电阻（0.05Ω）两端电压应在10～60 mV左右。
（3）末级功放管型号为：BLF278， 其漏极工作电压VD=48V，栅极对地电压VD=2.6～3.2V，静态工作电流I=150～400mA，取样电阻（0.1Ω）两端电压应在15～40 mV左右。
（4）功放管的工作电压、电流参数不正常时应分别检查：
1）检查开关电源有无32V或48V输出，如果不正常应检查供电通路中的电阻、电容、电感、连线等关联器件有无损坏。
2）功放模块不加电，用三用表电阻档检查栅极对地电阻应为1.5～1.8KΩ左右，若栅源极间电阻为零，则栅源极间可能已被击穿或短路，此时应取下功放管再检查。
3）用三用表检查每只功放管对应的取样电阻两端的电压，若无电压，则说明该管无工作电流，取样电阻或功放管可能已损坏。
4）功放模块加电，不送激励信号，用三用表检查功放管，栅极无控制电压，应检查偏压供给电路的器件有无损坏。如LM7808有无8V输出电压。偏压调整电位器有无虚焊，原调参数有无变化的情况发生。
（5）功放模块加电，在有激励推动信号的状态下，功放管过热，应检查微带合成器中匹配电阻有无损坏或参数偏离太大，信号通路中耦合贴片电容有无漏电，击穿的情况发生。
（6）在没有专业仪器的情况下维修功放，一定要换上同型号功放管，不要随便调整其他元件，功放相位一般是可以满足要求的。