貴州地球站3 kW高功放輸出功率顯示波動及解決方法

劉 毅 黃哲宇

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局七五一臺）

貴州地球站3 kW高功放輸出功率顯示波動及解決方法

劉 毅 黃哲宇

（作者單位：貴州省新聞出版廣電局七五一臺）

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)無規(guī)律波動問題，增加了值班員對故障處理的難度和延長故障處理時(shí)間，給我臺的安全播出工作帶來很大的安全隱患。通過一段時(shí)間值班員和技術(shù)維護(hù)人員對功率波動現(xiàn)象的觀察和記錄，筆者認(rèn)真對高功放工作原理進(jìn)行了分析，進(jìn)行了逐級排除，最終解決了該問題。

地球站；高功放輸出功率；波動；檢波二級管；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)無規(guī)律波動問題，并且出現(xiàn)的頻率變得越來越高，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的安全播出工作帶來很大的安全隱患。如果3 kW高功放A機(jī)出現(xiàn)故障自動倒B機(jī)，而B機(jī)出現(xiàn)功率波動情況，會增加值班員對故障處理的難度和延長故障處理時(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，甚至可能會導(dǎo)致備機(jī)無法使用。所以筆者決定及時(shí)對該故障問題進(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故障描述

通過值班員和技術(shù)維護(hù)人員對功率波動現(xiàn)象的觀察和記錄，對該故障現(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)無規(guī)律波動，波動頻次不多，有時(shí)是向上波動3 dB，有時(shí)是向下波動3 dB。為了提高維修效率，減少對播出的影響，只能先繼續(xù)加強(qiáng)對3 kW高功放B機(jī)觀察研究，用頻譜儀觀測3 kW高功放的輸入電平值，并每1小時(shí)記錄一次。在接下來的觀察中發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸出功率波動時(shí)輸入電平值無明顯變化，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)會在幾分鐘內(nèi)自動恢復(fù)正常值，有時(shí)又會維持十幾個(gè)小時(shí)無變化，沒有規(guī)律可言。另外，人工回調(diào)功率時(shí)，功率會多變3 dB，就好像當(dāng)初功率沒有波動一樣。以上現(xiàn)象無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，功率波動的頻率變得越來越高，必須盡快處理。

2　波動原理分析

從3 kW高功放的電平框圖（如圖1所示）可以看到：輸入高功放的信號先通過HY1（輸入隔離器）損耗0.25 dB，然后再線損1 dB進(jìn)入V2（前級放大器）進(jìn)行一級放大，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級放大，最大可以放大40 dB；最后通過A4（射頻輸出電路板）損耗0.5 dB。

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

由于功率波動出現(xiàn)的時(shí)間無規(guī)律，而且從觀察到的現(xiàn)象里無法分析確定出準(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（前級放大器）前的射頻輸入監(jiān)測口J13（RF INPUT）。

用頻譜儀的最大最小值記錄功能檢查信號，發(fā)現(xiàn)在功率波動時(shí)，監(jiān)測到的功率值無明顯變化。因?yàn)楣β什▌又颠_(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，輸入腔隙縫的信號電場對電子進(jìn)行速度調(diào)制，經(jīng)過漂移后在電子注內(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進(jìn)行能量變換，電子把動能交給微波場，完成放大或振蕩的功能。

進(jìn)行信號二級放大的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，功率波動現(xiàn)象依然出現(xiàn)，因此可排除V1的原因。

3.3V2（前級放大器）

前級放大器：專門放大微弱的電信號，可提高系統(tǒng)的信噪比，減少外界干擾的相對影響，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?，V2其實(shí)體積不大，也方便更換，但是更換之后，功率波動現(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、反射功率監(jiān)測。

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

在更換上述元件和電路板時(shí)，將從信號輸入到輸出的所有信號連線和接頭都反復(fù)檢查并重接過幾次，因此判斷信號的通路很大可能是正常的。結(jié)合人工回調(diào)功率時(shí)功率會多變化3 dB，就好像當(dāng)初功率沒有波動一樣的現(xiàn)象，表明監(jiān)測看到的功率顯示在波動時(shí)有可能與實(shí)際功率不一致，問題極其可能出在信號的檢測上。連接A4（射頻輸出電路板），對輸出功率取樣的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)信號檢出來，再通過后續(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）后功率波動不再出現(xiàn)了，通過兩個(gè)月的后續(xù)觀察，功率仍然穩(wěn)定沒有出現(xiàn)波動現(xiàn)象，功率波動問題得以徹底解決。因此確定故障原因是CR1（檢波二極管）。

4　結(jié)語

根據(jù)對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管故障，檢波二級管特性發(fā)生變化導(dǎo)致檢測出的原始信號會無規(guī)律的產(chǎn)生3 dB的上下波動，從而導(dǎo)致在信號監(jiān)測系統(tǒng)中輸出功率也會產(chǎn)生3 dB的上下波動。隨著故障程度的加劇，此情況出現(xiàn)的頻率越來越高。而3 kW高功放B機(jī)的實(shí)際輸出功率是正常。

對此次故障隱患的及時(shí)處理，解決了由于檢波二級管故障導(dǎo)致的3 kW高功放B機(jī)輸出功率波動現(xiàn)象，防止了故障進(jìn)一步加劇導(dǎo)致3 kW高功放B機(jī)輸出功率無法正常顯示，避免出現(xiàn)地球站自動倒換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，是否功率過高影響同轉(zhuǎn)發(fā)器的上海臺節(jié)目，是否功率過低影響貴州臺節(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。