行波管高功放的维护及故障案例

北京地球站 张金虎 王馨铭

一、引言

在卫星通信地球站中，高功率放大器是上行系统中的一个关键设备，其主要作用是将经过变频后的低电平射频信号进行放大，通过天线发到卫星上。随着各地球站的业务的不断增加，需要一种投资较少、维护方便且能满足多载波业务上行的高功放设备。行波管高功放（TWTA）因具有宽频带、高功率的特性，适用于我国广播电视业务上行，特别是多载波业务上行。

二、行波管功放的运行维护

行波管高功放由于体积小、占地面积小、维护方便的优点被广泛用于多载波业务上行的地球站，本文以某公司生产的2.25kW行波管高功放为例对其维护进行介绍。

2.25kW行波管高功放主要由电源单元和射频单元组成，电源单元主要负责为高功放提供电源供给，射频单元则主要是对信号进行放大。其运行维护主要做好以下几点：

1.维护的基本任务

（1）保证高功放正常工作。保证高功放的机械性能、电气性能的技术指标实时满足要求；合理配置系统，延长设备的使用寿命，发挥设备的最大效能；及时准确排除故障隐患，避免造成设备的损坏，减少设备故障损失。

（2）做好日常维护工作。保证设备的运行环境；记录高功放运行的主要参数；检查散热风扇、风机的运行情况；检查高功放带功率输出时波导的发热情况。

2.维护周期及内容

表1 维护周期及内容

3.维护的具体事项

（1）日常巡视检查项目

⊙ 巡视环境的温湿度情况，电源及设备的连接线连接紧固情况，波导有无变色和发热情况以及设备的清洁情况。

⊙ 运行参数值的巡查记录，对微小变化进行关注，加以分析。

⊙ 散热风扇和风机的检查，主要是查看有无卡滞现象，有无异响，风扇和风机的寿命一般在40000小时左右。

⊙ 空气滤尘网的定期清洁及更换，滤尘网每周清洁一次，每二周清洗一次，可以定期更换空气滤尘网，以保证滤尘效果。

（2）停机检查项目

⊙ 检查各部件之间的连接是否正常，各部件的接头是否有松动或损坏情况。

⊙ 检查电源线是否有退变色、绝缘不良和损坏情况。

⊙ 检查内外部连接线缆有无破损或污垢现象。

⊙ 检查波导连接情况，查看波导有无掉漆、变色、裂缝及密封不严的情况。

⊙ 检查各部件有无破损、断线及腐蚀情况并进行处理。

⊙ 内部清洁主要是对射频单元和电源单元进行内部除尘和内部清洁，至少每半年进行一次，有条件的可以每季度进行一次。

（3）功能检测。主要包括LED灯检测、波导电弧检测和开机检测。LED灯检测和波导电弧检测在系统菜单下进行相应操作，至少每季度进行一次，有条件的可以每个月进行一次；建议每季度进行一次完整的初始化开机检测程序。

（4）参数校准。建议每半年必须对参数进行校准一次，参数主要有输出功率、螺旋电压、螺旋电流等，有条件的可以每季度校准一次。

（5）指标测试。主要有功放饱和输出功率、1dB压缩点、增益、杂散和交调。

（6）备用真空管上机热运行，至少每半年上机运行24小时。

四、故障案例

【案例一】散热风机故障

故障现象：高功放运行中出现温度过高告警，功放掉高压，功放自动切换至备机。

故障处理：本地查看高功放告警掉高压，清除告警后，重新加高压，加高压后故障重现，检查高功放的出风口无风，查看散热风机停转，打开功放的射频单元检查散热风机，用手转动散热风机，风机有卡滞现象，对散热风机进行更换，开机后功放工作正常。

故障分析：高功放出现温度过高告警有两种可能，一是散热风机系统故障，导致无法散热；二是检测电路故障。本地查看高功放的出风口无风，风机停转且有卡滞现象，判断为风机故障。

维护注意事项：高功放的散热系统要定期进行维护，必要时对风机轴承添加润滑油，散热风机要定期更换轴承或更换风机，同时要加强对滤网清洁，平时巡视时注意风机的运转响声，出现异常及时处理。在高功放出现过温告警时，不要盲目开机加高压，避免对管子造成损坏。

【案例二】线性器故障

故障现象：高功放的输出功率出现降低，一段时间后功率又出现回升，功率反复出现变化，且无规律性，功放本身也无告警。

故障处理：将在播业务倒换至备用系统播出，检查高功放的输入信号线缆连接紧固情况良好，对高功放输入信号进行测试无变化，对高功放的工作的各个环节的信号进行测试，测试线性器输出处信号时，信号电平有较正常值有变化，对线性器进行更换，并进行测试调整后，高功放工作正常。

故障分析：引起高功放功率变化多为输入信号不稳造成的，或是信号线缆接触不良，也可能是线性器故障导致的。对高功放的输入信号进行测试未发现变化，检查信号线缆连接牢固，逐级测试高功放各点的信号电平，发现在线性器输出处信号电平有变化，判断为线性器故障。

维护注意事项：高功放的各点信号电平应定期进行测试并记录，高功放的重要参数应定期进行校准，线性器也应该定期核实工作情况，出现异常及时进行更换或调整，在更换新的线性器时要进行测试，必要时进行调整。

【案例三】检波二极管故障

故障现象：高功放的网管系统和高功放面板输出功率无显示，节目上行载波正常，节目播出正常。

故障处理：将在播业务倒换至备用系统播出，对高功放进行逐级检查，测量高功放的前面板耦合输入口和输出口的电平值正常，判断为功率显示单元连接线缆或检波二极管故障，检查线缆连接无异常，测试检波二极管断路，对检波二极管更换后，功放功率显示正常。

故障分析：高功放无功率显示有两种可能，一是管子故障确实没有功率输出，另外一种可能是检测电路故障。载波正常，说明上行载波正常，测量功放的前面板耦合监测口功率显示正常也证明管子工作正常，问题在检测电路上，检查线缆连接没问题，故障点在检波二极管上。

维护注意事项：高功放的显示数据应定期校准，定期对线缆连接情况进行检查和紧固。

【案例四】中功放故障

故障现象：运行中播出业务的载波大幅度降低，业务出现中断，高功放无告警，输出功率远远低于正常值。

故障处理：将业务倒换至备用系统上行，对高功放进行逐级检查。检查各设备的信号输入输出线缆连接牢固，对上变频器输入的中频信号电平进行测试，信号电平正常；对上变频器输出电平进行测试，电平正常；对中功放输出进行测试，发现电平低于正常值；判断为中功放故障，更换中功放后，高功放工作正常。

故障分析：出现播出业务中断，载波大幅度降低，说明输出功率不正常，低于正常值。这种情况可能为信号线缆接触不良造成的，可能出现在中频信号电平降低，也就是调制器故障导致输出信号降低；也可能出现在上变频器故障上，导致输出信号降低；还有可能是高功放本身的中功放和管子故障导致输出信号降低。对设备输入输出线缆进行检查，信号的线缆连接牢固，对信号的中频电平和上变频器输出电平进行测量电平无变化，对中功放输出测量电平异常，低于正常值，判断为中功放故障。

维护注意事项：高功放运行中要定期对信号电平进行测量记录，定期对显示参数进行校准，同时要注意高功放的输入信号电平大小，避免信号电平过大造成功放的器件损坏。

【案例五】高压模块工作异常

故障现象：同一机房内三部功放相继出现Helix Under-voltage Fault，将功放STANDBY重新加高压，高压逐渐降低，3～5分钟后重新出现故障。

故障处理：将功放高压故障门限调低后设备可以工作一段时间，经过逐级测试发现由于机房环境湿度较大，导致功放内部有结露现象，导致高压模块中的电压检测耦合电阻（恰好同一批次生产的功放未作防潮涂层）受潮，检测高压降低所致。在加高压期间，高压随环境的温湿度变化呈周期性变化。在机房增加除湿设备后，故障消除，设备运行稳定，后又对高压模块做了防潮处理，故障未再出现。

故障分析：功放出现Helix Under-voltage Fault，故障应该在电源单元，主要是高压模块，一种是高压模块故障无高压输出，另一种是检测电路故障。在测试中发现调整高压门限后功放可以加上高压，而且能正常工作，在湿度变大后故障又会重现。经对机房环境进行调整，增加除湿设备，故障消除，测试功放的工作电压和输出电压正常。经测试后主要是高压模块中的电压检测耦合电阻（未作防潮处理时）在湿度变大后检测高压变低所致。

维护注意事项：机房严格保证设备的运行环境，主要是温度在23±2℃，湿度在30%～65%的范围内，保持环境的洁净度，这样对设备的稳定运行和延长管子的寿命都有好处。

五、结束语

2.25kW的行波管高功放因其独有的特点得到了推广和应用，经过几年的使用，从运行情况表明运行比较稳定，是一款不错的功放，但在运行中也出现过上述一些故障。高功放稳定运行的基础是做好运行维护工作，各单位可以根据自身的条件制定合适的运行维护周期，并在高功放的运行维护中不断地进行完善，进而保证高功放的稳定运行。