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機的輸出功率出現無規律波動問題，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。通過一段時間值班員和技術維護人員對功率波動現象的觀察和記錄，筆者認真對高功放工作原理進行了分析，進行了逐級排除，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速調管高功放B機的輸出功率出現無規律波動問題，并且出現的頻率變得越來越高，甚至出現一天之內有十幾次的情況，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機出現故障自動倒B機，而B機出現功率波動情況，會增加值班員對故障處理的難度和延長故障處理時間。在廣電系統播出事故以秒計算的情況下，該情況可能會使小事故變成大事故。3 kW高功放B機頻繁出現輸出功率波動時，值班員平時則需要隨時高度關注B機功率變化情況，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。如果此故障進一步加劇使功率不停波動，甚至可能會導致備機無法使用。所以筆者決定及時對該故障問題進行研究和解決。

1　貴州地球站3kW高功放輸出功率顯示波動故障描述

通過值班員和技術維護人員對功率波動現象的觀察和記錄，對該故障現象作出以下總結：剛開始時，3 kW高功放B機的輸出功率出現無規律波動，波動頻次不多，有時是向上波動3 dB，有時是向下波動3 dB。為了提高維修效率，減少對播出的影響，只能先繼續加強對3 kW高功放B機觀察研究，用頻譜儀觀測3 kW高功放的輸入電平值，并每1小時記錄一次。在接下來的觀察中發現當輸出功率波動時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整回正常值的觀察中發現功率最多上升3 dB或者下降3 dB，有時會在幾分鐘內自動恢復正常值，有時又會維持十幾個小時無變化，沒有規律可言。另外，人工回調功率時，功率會多變3 dB，就好像當初功率沒有波動一樣。以上現象無法確定故障的確切部位和原因，但隨著時間的推移，問題出現了惡化的趨勢，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進入V2（前級放大器）進行一級放大，最大可放大39 dB；再線損1 dB進入HY2（環路器）損耗0.15 dB；接著進入V1（速調管）進行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可能是導致功率波動的原因。

由于功率波動出現的時間無規律，而且從觀察到的現象里無法分析確定出準確的故障原因，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元器件。

3　故障排查

3.1HY1（環路器）

環路器：濾除誤差電壓中的高頻分量和噪聲。

利用V2（前級放大器）前的射頻輸入監測口J13（RF INPUT）。

用頻譜儀的最大最小值記錄功能檢查信號，發現在功率波動時，監測到的功率值無明顯變化。因為功率波動值達到3 dB,如果是相關的功率變換也應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（速調管）

速調管：在速調管中，輸入腔隙縫的信號電場對電子進行速度調制，經過漂移后在電子注內形成密度調制；密度調制的電子注與輸出腔隙縫的微波場進行能量變換，電子把動能交給微波場，完成放大或振蕩的功能。

進行信號二級放大的V1（速調管）工作產生極高的溫度，使風冷的溫差高達40℃，為延長其使用壽命V1（速調管）每年更換輪休一次，導致出現故障的嫌疑最大，因此最先將其更換。但是更換后第二天，功率波動現象依然出現，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，可提高系統的信噪比，減少外界干擾的相對影響，同時方便電路合理布局,便于調節與使用，還可以實現阻抗轉換和匹配。

圖1　電平框圖

把信號放大了39 dB的V2導致故障的嫌疑很大，因為是放大微弱的電信號，V2其實體積不大，也方便更換，但是更換之后，功率波動現象很快又出現了，因此可排除V2的原因。

3.4HY2（環路器）

環路器：濾除誤差電壓中的高頻分量和噪聲。

對HY2（環路器）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測、反射功率監測。

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

在更換上述元件和電路板時，將從信號輸入到輸出的所有信號連線和接頭都反復檢查并重接過幾次，因此判斷信號的通路很大可能是正常的。結合人工回調功率時功率會多變化3 dB，就好像當初功率沒有波動一樣的現象，表明監測看到的功率顯示在波動時有可能與實際功率不一致，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信號檢出來，再通過后續電路的處理可以得到高頻載波的功率等參數。

更換了CR1（檢波二極管）后功率波動不再出現了，通過兩個月的后續觀察，功率仍然穩定沒有出現波動現象，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　結語

根據對3 kW高功放B機故障現象觀察，進而進行原理分析，然后一步步進行故障排查，得出結論是3 kW高功放B機輸出功率的檢波二級管故障，檢波二級管特性發生變化導致檢測出的原始信號會無規律的產生3 dB的上下波動，從而導致在信號監測系統中輸出功率也會產生3 dB的上下波動。隨著故障程度的加劇，此情況出現的頻率越來越高。而3 kW高功放B機的實際輸出功率是正常。

對此次故障隱患的及時處理，解決了由于檢波二級管故障導致的3 kW高功放B機輸出功率波動現象，防止了故障進一步加劇導致3 kW高功放B機輸出功率無法正常顯示，避免出現地球站自動倒換3 kW高功放B機時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發器的上海臺節目，是否功率過低影響貴州臺節目質量等情況，解除了安全播出工作的一個重大威脅。在對高功放及其器件的故障排查，相關值班人員和維護人員都積極參與，認真學習，對高功放的工作原理和構造都進一步熟悉，增加了工作經驗，增強了維護工作的自信心。