贵州地球站3 kW高功放输出功率显示波动及解决方法

刘 毅 黄哲宇

（作者单位：贵州省新闻出版广电局七五一台）

贵州地球站3 kW高功放输出功率显示波动及解决方法

刘 毅 黄哲宇

（作者单位：贵州省新闻出版广电局七五一台）

从2014年开始，贵州地球站3 kW高功放B机的输出功率出现无规律波动问题，增加了值班员对故障处理的难度和延长故障处理时间，给我台的安全播出工作带来很大的安全隐患。通过一段时间值班员和技术维护人员对功率波动现象的观察和记录，笔者认真对高功放工作原理进行了分析，进行了逐级排除，最终解决了该问题。

地球站；高功放输出功率；波动；检波二级管；贵州

2014年，贵州地球站3 kW速调管高功放B机的输出功率出现无规律波动问题，并且出现的频率变得越来越高，甚至出现一天之内有十几次的情况，给贵州省新闻出版广电局七五一台的安全播出工作带来很大的安全隐患。如果3 kW高功放A机出现故障自动倒B机，而B机出现功率波动情况，会增加值班员对故障处理的难度和延长故障处理时间。在广电系统播出事故以秒计算的情况下，该情况可能会使小事故变成大事故。3 kW高功放B机频繁出现输出功率波动时，值班员平时则需要随时高度关注B机功率变化情况，这样会极大地消耗值班员的精力，间接降低了值班员快速处理故障的能力。如果此故障进一步加剧使功率不停波动，甚至可能会导致备机无法使用。所以笔者决定及时对该故障问题进行研究和解决。

1　贵州地球站3kW高功放输出功率显示波动故障描述

通过值班员和技术维护人员对功率波动现象的观察和记录，对该故障现象作出以下总结：刚开始时，3 kW高功放B机的输出功率出现无规律波动，波动频次不多，有时是向上波动3 dB，有时是向下波动3 dB。为了提高维修效率，减少对播出的影响，只能先继续加强对3 kW高功放B机观察研究，用频谱仪观测3 kW高功放的输入电平值，并每1小时记录一次。在接下来的观察中发现当输出功率波动时输入电平值无明显变化，而且在好几次要求不急于将输出功率调整回正常值的观察中发现功率最多上升3 dB或者下降3 dB，有时会在几分钟内自动恢复正常值，有时又会维持十几个小时无变化，没有规律可言。另外，人工回调功率时，功率会多变3 dB，就好像当初功率没有波动一样。以上现象无法确定故障的确切部位和原因，但随着时间的推移，问题出现了恶化的趋势，功率波动的频率变得越来越高，必须尽快处理。

2　波动原理分析

从3 kW高功放的电平框图（如图1所示）可以看到：输入高功放的信号先通过HY1（输入隔离器）损耗0.25 dB，然后再线损1 dB进入V2（前级放大器）进行一级放大，最大可放大39 dB；再线损1 dB进入HY2（环路器）损耗0.15 dB；接着进入V1（速调管）进行2级放大，最大可以放大40 dB；最后通过A4（射频输出电路板）损耗0.5 dB。

由信号的主要传输途径可知HY1、V2、HY2、V1、A4可能是导致功率波动的原因。

由于功率波动出现的时间无规律，而且从观察到的现象里无法分析确定出准确的故障原因，为了尽快排出故障，保障播出安全，笔者决定用排除法逐一排查相关元器件。

3　故障排查

3.1HY1（环路器）

环路器：滤除误差电压中的高频分量和噪声。

利用V2（前级放大器）前的射频输入监测口J13（RF INPUT）。

用频谱仪的最大最小值记录功能检查信号，发现在功率波动时，监测到的功率值无明显变化。因为功率波动值达到3 dB,如果是相关的功率变换也应该是有一倍左右的明显变化，因此可以排除V2之前的HY1的原因。

3.2V1（速调管）

速调管：在速调管中，输入腔隙缝的信号电场对电子进行速度调制，经过漂移后在电子注内形成密度调制；密度调制的电子注与输出腔隙缝的微波场进行能量变换，电子把动能交给微波场，完成放大或振荡的功能。

进行信号二级放大的V1（速调管）工作产生极高的温度，使风冷的温差高达40℃，为延长其使用寿命V1（速调管）每年更换轮休一次，导致出现故障的嫌疑最大，因此最先将其更换。但是更换后第二天，功率波动现象依然出现，因此可排除V1的原因。

3.3V2（前级放大器）

前级放大器：专门放大微弱的电信号，可提高系统的信噪比，减少外界干扰的相对影响，同时方便电路合理布局,便于调节与使用，还可以实现阻抗转换和匹配。

图1　电平框图

把信号放大了39 dB的V2导致故障的嫌疑很大，因为是放大微弱的电信号，V2其实体积不大，也方便更换，但是更换之后，功率波动现象很快又出现了，因此可排除V2的原因。

3.4HY2（环路器）

环路器：滤除误差电压中的高频分量和噪声。

对HY2（环路器）采取了用跳线将其跳开的方式，但依然没有解决功率波动问题，HY2也排除了。

3.5A4（射频输出电路板）

射频输出电路板：选择性谐波滤波，连接其他电路板和输出功率监测、反射功率监测。

最后一个可能会影响输出功率的重要部分是A4（射频输出电路板），但是当花了较长时间找来原厂原装电路板更换之后，功率波动还是继续出现，A4也排除了。

在更换上述元件和电路板时，将从信号输入到输出的所有信号连线和接头都反复检查并重接过几次，因此判断信号的通路很大可能是正常的。结合人工回调功率时功率会多变化3 dB，就好像当初功率没有波动一样的现象，表明监测看到的功率显示在波动时有可能与实际功率不一致，问题极其可能出在信号的检测上。连接A4（射频输出电路板），对输出功率取样的CR1（检波二极管）就很可能是问题的源头。

3.6CR1（检波二极管）

检波二极管：把叠加在高频载波上的相应信号检出来，再通过后续电路的处理可以得到高频载波的功率等参数。

更换了CR1（检波二极管）后功率波动不再出现了，通过两个月的后续观察，功率仍然稳定没有出现波动现象，功率波动问题得以彻底解决。因此确定故障原因是CR1（检波二极管）。

4　结语

根据对3 kW高功放B机故障现象观察，进而进行原理分析，然后一步步进行故障排查，得出结论是3 kW高功放B机输出功率的检波二级管故障，检波二级管特性发生变化导致检测出的原始信号会无规律的产生3 dB的上下波动，从而导致在信号监测系统中输出功率也会产生3 dB的上下波动。随着故障程度的加剧，此情况出现的频率越来越高。而3 kW高功放B机的实际输出功率是正常。

对此次故障隐患的及时处理，解决了由于检波二级管故障导致的3 kW高功放B机输出功率波动现象，防止了故障进一步加剧导致3 kW高功放B机输出功率无法正常显示，避免出现地球站自动倒换3 kW高功放B机时值班员不能正确判断输出功率是否正常，是否功率过高影响同转发器的上海台节目，是否功率过低影响贵州台节目质量等情况，解除了安全播出工作的一个重大威胁。在对高功放及其器件的故障排查，相关值班人员和维护人员都积极参与，认真学习，对高功放的工作原理和构造都进一步熟悉，增加了工作经验，增强了维护工作的自信心。