哈里斯3DX100發(fā)射機的構(gòu)成及常見故障處理

尹顯東

哈里斯3DX100發(fā)射機是具有世界先進(jìn)水平的全固態(tài)機，其調(diào)制方式是基于信號合成原理、以數(shù)字信號處理方法實現(xiàn)的一種全新的調(diào)制制式。

1 3DX100發(fā)射機的基本構(gòu)成

首先介紹一些3DX100發(fā)射機的基本構(gòu)成和原理，便于下面故障的講述，這也是處理故障必備的基礎(chǔ)知識。

1.1 發(fā)射機的基本構(gòu)成

3DX100發(fā)射機由電源柜（PS），功放柜 1（PA1），功放柜 2（PA2）和輸出網(wǎng)絡(luò)柜（ONC）組成。這四個機柜加上連接它們的控制電路組成發(fā)射機，不同的機柜實現(xiàn)不同的功能。最左邊的機柜是電源柜。它包括了AC 電源電路，DC 電源電路和部分發(fā)射機控制電路。另外激勵器，對外I/O 接口板和控制面板也都在機柜的正面。中間的兩個機柜是功放柜（PA1 和PA2）。機柜里包括RF 放大模塊，用來安裝模塊的母板，環(huán)形線圈RF 合成棒，以及用來“開”“關(guān)”放大模塊的調(diào)制編碼器。最右邊的機柜是輸出網(wǎng)絡(luò)柜（ONC）。機柜中的輸出網(wǎng)絡(luò)將功率合成器送來的的低輸入阻抗轉(zhuǎn)換為 50Ω的輸出阻抗。

1.2 電源柜

1.2.1 電源控制器

電源控制器接收初級電源電壓采樣信號，初級電源電流采樣信號和次級電源電壓采樣信號，這些信號均來自高電平接口板。電源控制器的主要功能是調(diào)節(jié)電源電路，同時還進(jìn)行風(fēng)扇控制和狀態(tài)/電壓動態(tài)的顯示。

1.2.2 二進(jìn)制電源

一個從+300V分離出來的電源為二進(jìn)制 PA 模塊供電。這個電源包括兩個電路：為 MSB二進(jìn)制 PA（1/2，1/4和1/8）供電的 150V電源以及為 LSB二進(jìn)制 PA（1/16，1/32和 1/64）供電的 75V電源。

1.2.3 AC電源

發(fā)射機的工作需要一個單一的AC電源。主電源變壓器被設(shè)計為380/400/480/415V，三相，50/60Hz AC 輸入。

1.2.4 300V直流分配

3DX100發(fā)射機的主電源是 300V直流，它通過濾波線圈 L1并且分配到每個功放柜中的保險板A49和 A50，然后經(jīng)母板送到：每個功放柜的功放模塊。每個功放柜的二進(jìn)制功放模塊。

1.3 功放柜

3DX100 發(fā)射機是全固態(tài) 100kW的中波發(fā)射機。全部控制電路都是模塊化的，器件在電路板上實現(xiàn)的。RF輸出臺階由 96個產(chǎn)生一樣的大的調(diào)制臺階的模塊和3個一樣的小的調(diào)制臺階的模塊組成。一個數(shù)調(diào)分配器監(jiān)視輸出并自動根據(jù)需要進(jìn)行模塊的再分配。

3DX100 發(fā)射機使用的功放（PA）模塊的平均調(diào)制功率為3KW。通過一個專用的診斷 KEY模塊實現(xiàn)了功放模塊的熱拔插。92個功放模塊用于提供 100kW時的 145%調(diào)制度。每個功放柜有 3塊頂部母板和 3塊底部母板，全機的 92個功放模塊分別插在這 6套母板上。每套母板插有 16個功放模塊和 1個二進(jìn)制功放模塊。全機有 96個功放模塊插槽，但是實際上只需 92個功放模塊即可實現(xiàn)滿功率、滿調(diào)幅度，另外4個插槽被鎖定，無法使用。

發(fā)射機的數(shù)字調(diào)制方式是通過改變工作的輸出模塊的數(shù)量來改變被調(diào)制的輸出波形的。RF 載波的頻率由 AM 激勵器設(shè)定，并且像調(diào)節(jié) 300V供電一樣保持不變。來自功放模塊的RF 電壓由每一個模塊上的鐵氧體磁環(huán)變壓器通過一個串聯(lián)的合成銅棒合成到一起的。

調(diào)制編碼器插在頂部母板底部的插槽和底部母板頂部的插槽上。調(diào)制編碼器的高度是功放模塊的一半，同功放模塊一樣插在母板上。一條用于串行通信的五類線（CAT5）把調(diào)制編碼器和激勵器連接起來。

系統(tǒng)使用一個開關(guān)電源向二進(jìn)制功放模塊供電。每個電源供應(yīng)高有效位（MSB）模塊和低效位（LSB）二進(jìn)制模塊。MSB模塊和 LSB模塊是相同的，模塊的功能由被插入的插槽決定。二進(jìn)制電源向 MSB模塊提供 300V電壓的一半（150V），向 LSB模塊提供 300V電壓的四分之一（75V）。

3DX100 系統(tǒng)有一套可選的備用二進(jìn)制模塊和二進(jìn)制電源模塊，它們可以自動替換損壞的模塊。當(dāng)需要拔掉備用的二進(jìn)制模塊和二進(jìn)制電源模塊時，必須將3DX100 發(fā)射機關(guān)機。

采用二極管的辦法將主備低壓電源（有一套備用的）并聯(lián)在一起向發(fā)射機提供低壓供應(yīng)。低壓電源通過發(fā)射機系統(tǒng)向模塊提供低壓。來自+300V電源的210V低壓被送到每個功放模塊用于驅(qū)動EFTS場效應(yīng)管。這個210V低壓同樣有備份（有一套備用的）并且并聯(lián)在一起。

1.4 輸出網(wǎng)絡(luò)柜

輸出網(wǎng)絡(luò)的所有部件都裝在輸出網(wǎng)絡(luò)機柜里。輸出網(wǎng)絡(luò)由輸出和調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)（要求在指定的工作頻率下將 6Ω的合成阻抗匹配到 50Ω的發(fā)射機標(biāo)準(zhǔn)輸出阻抗），三次諧波抑制器，輸出監(jiān)視電路板組成。

2 3DX100發(fā)射機的常見故障

2.1 點火板板故障

故障現(xiàn)象：發(fā)射機自動掉機，掉機后無法開啟。主機故障顯示為M01-M06 FET DRV（轉(zhuǎn)換電源電壓驅(qū)動低于190Dvc）；EXC BINARY FLT（所需的二進(jìn)制模塊數(shù)量超過目前可用的數(shù)量）；MODULE LIMIT（功放模塊不夠用）； PS CAB FLT（電源機柜故障）；FB SLOW INHIB（點火板慢慢禁止）；CHOPPER FAULT（轉(zhuǎn)換電源A 和B 同時故障）。

根據(jù)故障顯示，判斷為電源柜故障。首先進(jìn)行了電源柜入線端電壓的測量為410V，經(jīng)過主變壓器后變?yōu)?45V。在經(jīng)過次級變壓器出來后便無輸出。發(fā)現(xiàn)是整流器沒工作，導(dǎo)致無300V直流電壓輸出，而使次級變壓無輸出。

查圖紙發(fā)現(xiàn)整流器工作需要點火板（A7）發(fā)出一個指令，而這個指令需要電源控制器（A3）發(fā)出一個軟啟動信號到點火板。現(xiàn)在查出電源控制器板并無指令給點火板，導(dǎo)致整流器無法工作。

通過以上檢查初步推斷為電源控制器板故障。為進(jìn)一步確定該故障原因，對機器高低壓供電系統(tǒng)，進(jìn)行了檢查，+30V、+5V、+12V、+3.3V等均正常，最終判定為電源控制器板損壞，對其進(jìn)行更換后發(fā)射機回復(fù)正常。

同時還對天饋線系統(tǒng)、連鎖系統(tǒng)、功放柜、輸出網(wǎng)絡(luò)柜、阻抗變換柜均進(jìn)行了檢查和測試，指標(biāo)均正常。

在檢修過程中，隨時通過電話聯(lián)系廠家技術(shù)人員（包括美國工程人員），根據(jù)他提出的問題進(jìn)行了檢查，均未解決問題。

現(xiàn)在因無電源控制器板和點火板的圖紙以及相關(guān)測試設(shè)備無法進(jìn)行下一步的檢修。

2.2 模塊故障

故障現(xiàn)象：功放控制分配板POWER/FAULT亮紅燈亮，主機故障顯示功放柜模塊故障。

2.2.1 一組功放模塊故障

當(dāng)功放柜內(nèi)同組的四個功放同時故障，主要原因是保險放電板的相應(yīng)保險燒毀，保險斷開后引起功放電壓故障。保險放電板在每個PA 機柜后面，兩側(cè)各有一個，每個保險為4 個模塊提供保護。出行該故障后，測試相對應(yīng)的保險，對損壞的保險進(jìn)行更換。

2.2.2 單個功放模塊故障

（1）單個功夫模塊保險燒毀。確定功放模塊僅為保險故障，更換保險即可。

（2）單個功放模塊場效應(yīng)管故障。一般情況下功放模塊保險燒毀的故障都是由場效應(yīng)管（MOSFET）短路引起的。燒保險說明該半橋的一個或兩個場效應(yīng)管有問題，需將其從電路板上焊下，檢查此器件。由于場效應(yīng)管的柵極十分脆弱，接觸它的時候必須加倍小心。一旦靜電通過場效應(yīng)管釋放，柵極連接就會被擊穿。

去掉場效應(yīng)管和散熱片上的固定螺絲。一般情況下，場效應(yīng)管上的散熱片都粘著封模。要取下散熱片必須先破壞掉這些封模。再把固定散熱片的螺絲取下，然后將散熱片輕輕從場效應(yīng)管上撬下。

場效應(yīng)管是否正常要用歐姆表來測試，其電池電壓應(yīng)在 3到 18伏之間。通過對場效應(yīng)管的柵極進(jìn)行充放電來“開”“關(guān)”。用歐姆表的正表筆接 場效應(yīng)管漏極 D（中間管腳），用負(fù)表筆接 場效應(yīng)管源極 S（右管腳），用一個跳線器短接源極和柵極 G（左管腳），使 場效應(yīng)管開通，之后用跳線器短接漏極 D和柵極 G，使場效應(yīng)管關(guān)斷。開通時表頭讀數(shù)應(yīng)小于90K，關(guān)斷時表頭讀數(shù)無窮大（至少在 2M以上）。執(zhí)行這個測試時不要接觸管腿。

在維修功放模塊時，建議更換故障半橋上的所有場效應(yīng)管，即使4個之中只有1到2只場效應(yīng)管出現(xiàn)損壞。剩余的管子也可能內(nèi)部損傷，當(dāng)重新加電時可能會損壞。放大器的這一半損壞不會影響到模塊的另一邊。

換新場效應(yīng)管上去時，最好同時更換絕緣墊，并確認(rèn)使用場效應(yīng)管中管腳上套有磁環(huán)。將晶體管插回原位，將場效應(yīng)管用螺絲固定到散熱器上，但不要太緊。場效應(yīng)管更換好后，再更換因場效應(yīng)管引起的故障保險管。

2.3 前面板黑屏

（1）當(dāng)顯示屏處于省電模式時，前面板就會黑屏。檢查前可以按任意鍵來退出省電模式。

（2）如果顯示屏不處于省電模式，按下位于主控制器上的微模塊上的復(fù)位按鍵。復(fù)位按鍵在小的微模塊上，該微模塊驅(qū)動前面板屏幕。如果主控制器復(fù)位開關(guān)按下后，發(fā)射機將全面復(fù)位并立即停播。

（3）微模塊的LED 燈為紅色時，說明微芯片故障，請更換微模塊。

（4）如果顯示屏仍然黑屏，請檢查主控制器的 DS9的 LED 是否點亮以確定3.3 V電壓是否正常。

（6）如果以上檢查都正常，就是面板的液晶顯示屏出現(xiàn)故障，需要一個新的液晶顯示屏進(jìn)行更換。