貴州地球站3 kW高功放輸出功率顯示波動(dòng)及解決方法

劉 毅 黃哲宇

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局七五一臺(tái)）

貴州地球站3 kW高功放輸出功率顯示波動(dòng)及解決方法

劉 毅 黃哲宇

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局七五一臺(tái)）

從2014年開始，貴州地球站3 kW高功放B機(jī)的輸出功率出現(xiàn)無(wú)規(guī)律波動(dòng)問題，增加了值班員對(duì)故障處理的難度和延長(zhǎng)故障處理時(shí)間，給我臺(tái)的安全播出工作帶來(lái)很大的安全隱患。通過(guò)一段時(shí)間值班員和技術(shù)維護(hù)人員對(duì)功率波動(dòng)現(xiàn)象的觀察和記錄，筆者認(rèn)真對(duì)高功放工作原理進(jìn)行了分析，進(jìn)行了逐級(jí)排除，最終解決了該問題。

地球站；高功放輸出功率；波動(dòng)；檢波二級(jí)管；貴州

2014年，貴州地球站3 kW速調(diào)管高功放B機(jī)的輸出功率出現(xiàn)無(wú)規(guī)律波動(dòng)問題，并且出現(xiàn)的頻率變得越來(lái)越高，甚至出現(xiàn)一天之內(nèi)有十幾次的情況，給貴州省新聞出版廣電局七五一臺(tái)的安全播出工作帶來(lái)很大的安全隱患。如果3 kW高功放A機(jī)出現(xiàn)故障自動(dòng)倒B機(jī)，而B機(jī)出現(xiàn)功率波動(dòng)情況，會(huì)增加值班員對(duì)故障處理的難度和延長(zhǎng)故障處理時(shí)間。在廣電系統(tǒng)播出事故以秒計(jì)算的情況下，該情況可能會(huì)使小事故變成大事故。3 kW高功放B機(jī)頻繁出現(xiàn)輸出功率波動(dòng)時(shí)，值班員平時(shí)則需要隨時(shí)高度關(guān)注B機(jī)功率變化情況，這樣會(huì)極大地消耗值班員的精力，間接降低了值班員快速處理故障的能力。如果此故障進(jìn)一步加劇使功率不停波動(dòng)，甚至可能會(huì)導(dǎo)致備機(jī)無(wú)法使用。所以筆者決定及時(shí)對(duì)該故障問題進(jìn)行研究和解決。

1　貴州地球站3kW高功放輸出功率顯示波動(dòng)故障描述

通過(guò)值班員和技術(shù)維護(hù)人員對(duì)功率波動(dòng)現(xiàn)象的觀察和記錄，對(duì)該故障現(xiàn)象作出以下總結(jié)：剛開始時(shí)，3 kW高功放B機(jī)的輸出功率出現(xiàn)無(wú)規(guī)律波動(dòng)，波動(dòng)頻次不多，有時(shí)是向上波動(dòng)3 dB，有時(shí)是向下波動(dòng)3 dB。為了提高維修效率，減少對(duì)播出的影響，只能先繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)3 kW高功放B機(jī)觀察研究，用頻譜儀觀測(cè)3 kW高功放的輸入電平值，并每1小時(shí)記錄一次。在接下來(lái)的觀察中發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸出功率波動(dòng)時(shí)輸入電平值無(wú)明顯變化，而且在好幾次要求不急于將輸出功率調(diào)整回正常值的觀察中發(fā)現(xiàn)功率最多上升3 dB或者下降3 dB，有時(shí)會(huì)在幾分鐘內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)正常值，有時(shí)又會(huì)維持十幾個(gè)小時(shí)無(wú)變化，沒有規(guī)律可言。另外，人工回調(diào)功率時(shí)，功率會(huì)多變3 dB，就好像當(dāng)初功率沒有波動(dòng)一樣。以上現(xiàn)象無(wú)法確定故障的確切部位和原因，但隨著時(shí)間的推移，問題出現(xiàn)了惡化的趨勢(shì)，功率波動(dòng)的頻率變得越來(lái)越高，必須盡快處理。

2　波動(dòng)原理分析

從3 kW高功放的電平框圖（如圖1所示）可以看到：輸入高功放的信號(hào)先通過(guò)HY1（輸入隔離器）損耗0.25 dB，然后再線損1 dB進(jìn)入V2（前級(jí)放大器）進(jìn)行一級(jí)放大，最大可放大39 dB；再線損1 dB進(jìn)入HY2（環(huán)路器）損耗0.15 dB；接著進(jìn)入V1（速調(diào)管）進(jìn)行2級(jí)放大，最大可以放大40 dB；最后通過(guò)A4（射頻輸出電路板）損耗0.5 dB。

由信號(hào)的主要傳輸途徑可知HY1、V2、HY2、V1、A4可能是導(dǎo)致功率波動(dòng)的原因。

由于功率波動(dòng)出現(xiàn)的時(shí)間無(wú)規(guī)律，而且從觀察到的現(xiàn)象里無(wú)法分析確定出準(zhǔn)確的故障原因，為了盡快排出故障，保障播出安全，筆者決定用排除法逐一排查相關(guān)元器件。

3　故障排查

3.1HY1（環(huán)路器）

環(huán)路器：濾除誤差電壓中的高頻分量和噪聲。

利用V2（前級(jí)放大器）前的射頻輸入監(jiān)測(cè)口J13（RF INPUT）。

用頻譜儀的最大最小值記錄功能檢查信號(hào)，發(fā)現(xiàn)在功率波動(dòng)時(shí)，監(jiān)測(cè)到的功率值無(wú)明顯變化。因?yàn)楣β什▌?dòng)值達(dá)到3 dB,如果是相關(guān)的功率變換也應(yīng)該是有一倍左右的明顯變化，因此可以排除V2之前的HY1的原因。

3.2V1（速調(diào)管）

速調(diào)管：在速調(diào)管中，輸入腔隙縫的信號(hào)電場(chǎng)對(duì)電子進(jìn)行速度調(diào)制，經(jīng)過(guò)漂移后在電子注內(nèi)形成密度調(diào)制；密度調(diào)制的電子注與輸出腔隙縫的微波場(chǎng)進(jìn)行能量變換，電子把動(dòng)能交給微波場(chǎng)，完成放大或振蕩的功能。

進(jìn)行信號(hào)二級(jí)放大的V1（速調(diào)管）工作產(chǎn)生極高的溫度，使風(fēng)冷的溫差高達(dá)40℃，為延長(zhǎng)其使用壽命V1（速調(diào)管）每年更換輪休一次，導(dǎo)致出現(xiàn)故障的嫌疑最大，因此最先將其更換。但是更換后第二天，功率波動(dòng)現(xiàn)象依然出現(xiàn)，因此可排除V1的原因。

3.3V2（前級(jí)放大器）

前級(jí)放大器：專門放大微弱的電信號(hào)，可提高系統(tǒng)的信噪比，減少外界干擾的相對(duì)影響，同時(shí)方便電路合理布局,便于調(diào)節(jié)與使用，還可以實(shí)現(xiàn)阻抗轉(zhuǎn)換和匹配。

圖1　電平框圖

把信號(hào)放大了39 dB的V2導(dǎo)致故障的嫌疑很大，因?yàn)槭欠糯笪⑷醯碾娦盘?hào)，V2其實(shí)體積不大，也方便更換，但是更換之后，功率波動(dòng)現(xiàn)象很快又出現(xiàn)了，因此可排除V2的原因。

3.4HY2（環(huán)路器）

環(huán)路器：濾除誤差電壓中的高頻分量和噪聲。

對(duì)HY2（環(huán)路器）采取了用跳線將其跳開的方式，但依然沒有解決功率波動(dòng)問題，HY2也排除了。

3.5A4（射頻輸出電路板）

射頻輸出電路板：選擇性諧波濾波，連接其他電路板和輸出功率監(jiān)測(cè)、反射功率監(jiān)測(cè)。

最后一個(gè)可能會(huì)影響輸出功率的重要部分是A4（射頻輸出電路板），但是當(dāng)花了較長(zhǎng)時(shí)間找來(lái)原廠原裝電路板更換之后，功率波動(dòng)還是繼續(xù)出現(xiàn)，A4也排除了。

在更換上述元件和電路板時(shí)，將從信號(hào)輸入到輸出的所有信號(hào)連線和接頭都反復(fù)檢查并重接過(guò)幾次，因此判斷信號(hào)的通路很大可能是正常的。結(jié)合人工回調(diào)功率時(shí)功率會(huì)多變化3 dB，就好像當(dāng)初功率沒有波動(dòng)一樣的現(xiàn)象，表明監(jiān)測(cè)看到的功率顯示在波動(dòng)時(shí)有可能與實(shí)際功率不一致，問題極其可能出在信號(hào)的檢測(cè)上。連接A4（射頻輸出電路板），對(duì)輸出功率取樣的CR1（檢波二極管）就很可能是問題的源頭。

3.6CR1（檢波二極管）

檢波二極管：把疊加在高頻載波上的相應(yīng)信號(hào)檢出來(lái)，再通過(guò)后續(xù)電路的處理可以得到高頻載波的功率等參數(shù)。

更換了CR1（檢波二極管）后功率波動(dòng)不再出現(xiàn)了，通過(guò)兩個(gè)月的后續(xù)觀察，功率仍然穩(wěn)定沒有出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象，功率波動(dòng)問題得以徹底解決。因此確定故障原因是CR1（檢波二極管）。

4　結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)3 kW高功放B機(jī)故障現(xiàn)象觀察，進(jìn)而進(jìn)行原理分析，然后一步步進(jìn)行故障排查，得出結(jié)論是3 kW高功放B機(jī)輸出功率的檢波二級(jí)管故障，檢波二級(jí)管特性發(fā)生變化導(dǎo)致檢測(cè)出的原始信號(hào)會(huì)無(wú)規(guī)律的產(chǎn)生3 dB的上下波動(dòng)，從而導(dǎo)致在信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中輸出功率也會(huì)產(chǎn)生3 dB的上下波動(dòng)。隨著故障程度的加劇，此情況出現(xiàn)的頻率越來(lái)越高。而3 kW高功放B機(jī)的實(shí)際輸出功率是正常。

對(duì)此次故障隱患的及時(shí)處理，解決了由于檢波二級(jí)管故障導(dǎo)致的3 kW高功放B機(jī)輸出功率波動(dòng)現(xiàn)象，防止了故障進(jìn)一步加劇導(dǎo)致3 kW高功放B機(jī)輸出功率無(wú)法正常顯示，避免出現(xiàn)地球站自動(dòng)倒換3 kW高功放B機(jī)時(shí)值班員不能正確判斷輸出功率是否正常，是否功率過(guò)高影響同轉(zhuǎn)發(fā)器的上海臺(tái)節(jié)目，是否功率過(guò)低影響貴州臺(tái)節(jié)目質(zhì)量等情況，解除了安全播出工作的一個(gè)重大威脅。在對(duì)高功放及其器件的故障排查，相關(guān)值班人員和維護(hù)人員都積極參與，認(rèn)真學(xué)習(xí)，對(duì)高功放的工作原理和構(gòu)造都進(jìn)一步熟悉，增加了工作經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了維護(hù)工作的自信心。