调频发射机异常现象分析与处理讲义.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,调频发射机,异常故障分析与处理,日常维护,20070722,全固态调频发射机的系统概述,产品展示图,FM1kW,FM3,、,5,、,10kW,系统硬件部分,音频处理模块,调频调制器,多级射频功率放大器,监控模块,电源模块,系统软件部分,调频调制器,功放模块,天馈,检测及控制,立体声编码器,前面板显示,ALC,控制,过热、过载、过激励保护,组成,系统框图,10kW,调频发射机原理框图,主激励器,备激励器,中央控制与显示单元,电源与控制,主备切换,风机,分配器,合成器,低通滤波器,定向耦合器,RF out,700W,功放,1,700W,功放,2,700W,功放,N,PC,机,功率放大器,1,功率放大器,2,组成,GME10kW,调频功放,=10*1200W,的热插拔功放模块,+1*,二分配器,+2*,十合成器,+2*,十分配器,+1*,二合成器组成；,10,分配器,700w,功放模块,1,700w,功放模块,3,700w,功放模块,19,10,合成器,图,5-2-9 10Kw,调频发射机功放分配合成示意,10,分配器,700w,功放模块,2,700w,功放模块,4,700w,功放模块,20,10,合成器,2,分配器,2,合成器,功率放大器,3,700W,功放模块,=,单端放大器,+,平衡放大器,热插拔功放单元,=2*700W,功放模块,注：功率晶体管均采用,MOTOROLA,公司生产的,MRF,系列,功放模块,MRF148A,MRF151G,单端放大器,平衡放大器,热插拔功放单元示意图,700W,功放模块示意图,1,、,P2,用于过激励保护设置调节,2,、,P3,：,MRF148A,栅压调节，静态电压,2.8-3.0V,左右，,3,、,P1,用于过载保护设置,4,、,P6,、,P7,：,MRF151G,栅压调节，静态电压,1.8V,左右，,5,、,P8,输出功率指示调节,插拔口的定义,功率放大器,4,1,2,3,4,5,功放模块电路板示意图,模块阐述,-,合成器和滤波器,1,功放低通滤波器，对发射机的高次谐波、杂散发射进行滤波,低通滤波器,带状线二合成器,十分配器,十合成器,二分配器,功率合成器和滤波器,调频发射机控制系统原理,注：调频各型号,GME1F33,、,GME1F53,和,GME1F14,等发射机的控制系统设计原理相同，仅功放测控单元数目不同；显示方式按,GME1F14,设计。,主控单元,激励器管理单元,电控单元,电源测控单元,1,电源测控单元,n,功放测控模块,1,功放测控模块,n,激励器主机,激励器备机,一级测控系统,二级激励器测控子系统,二级电源及冷却测控子系统,系统框图,调频发射机中大功率放大器的设计,平衡放大器与单管放大器特性比较,特,性,平衡放大器,单管放大器,输入输出反射,好,较差,噪声特性,较好,较差,长期稳定性,好,较差,元件离散性对放大电路影响,较小,较大,典型的单管调频功放原理图,功放的调试步骤（参见,功放原理图,）,降低输入信号功率和偏置电压,调节输入微调电容,C1,、,C2,至输入匹配最佳,调节输出微调电容,C3,、,C4,使输出功率最大,各个电容是相关的，调整一个后，必须要调整另一个才能达到最佳状态,改进输出性能推挽工作,推挽电路形式由两个独立且无任何内部连接的单管放大器构成，通过两个巴伦进行功率的矢量分配与合成。,优点：,由于巴伦本身具有变阻的特点，因此大大降低了变阻比带来的阻抗匹配的困难,巴伦对于偶次谐波具有很好的抑制作用,推挽工作原理,变压器式推挽,互补管推挽,调频功放设计实例,指标：,频率范围：,87.5-108MHz,输出功率：,700W,输入功率：,0.5W,增益：,30 dB,输入输出驻波比：,3,推动级功放芯片选型,MRF148A,超高的交调点,30W,的输出功率,典型增益,18dB,效率为,40,可在高驻波比,30,：,1,下工作,调频功率末级放大器设计电路图,推动级功放,射频,输入,末级放大器的芯片选型,-MRF151G,采用,MACOM,公司,151G,作为功放的末级。该芯片在线性、增益和输出能力上相对于器件有较大的提升，使发射机的可靠性和可维护性大大提高。,优点：,高输出功率（,300W,）,可以在高驻波比（,5,：）情况下工作；,增益高（典型值,6,）；,低热阻：,0.35W/,功放管实物照片,调频功放最终版图,GME/FM,发射机合成技术的原理概述,电缆型功分、功合的实例电路分析,电缆型功分、功合电路原理图,采用多路一次合成具有隔离特性的方式，输入端信号为同频同相。,用两个部分加以讨论：,阻抗变换部分,平衡网络部分,多路一次合成的优越性,系统简明，插损小（十合成器,0.3dB(MAX),，二合成器,0.15dB(MAX),），提高了整机效率；,提高了整机性价比，该方式合成路数基本不受限制，即，不受路数多少限制，也不受奇、偶路数的限制，从而减少不必要的功放模块；,在功放模块损坏时，降低功率下降程度；,易满足功率等级系列化、模块化的要求，最大限度地提高效率、降低成本。,异常故障分析和处理,功放单元出现过载保护,1-,故障现象,现象,1,：,功放单元中一个功放出现过载保护，其他功放正常。,现象,2,：,功放单元中多个功放出现过载保护。,功放单元出现过载保护,2-,分析,目前功放保护其实指检测点的反射功率大，造成保护，并不是实际的,VSWR,大保护。,功放负载发生变化时，输出功率恒定情况下，反射功率显示偏大,功放出现保护时，此片功放的推动级功率放大器,MRF148A,的删压为负电压，增益下降，功放达到保护的目点，由于保护电路设计为不可恢复电路，因此过载保护消除办法只有在关闭功放电源情况下实现。,功放过载保护,3-,原理图分析,功放单元出现过载保护,3-,处理,功放输出端热插拔头接触不良（合成器,-,金手指）虚焊，轻微需重新焊接，严重需要更换,功放中用于检测反射功率的耦合器方向性不好。使用扫频仪检查定向耦合器的方向性（大于,20dB,），检查电阻阻值,(50,欧,),，进行更换。,合成器驻波不好，造成反射过大。使用扫频仪测试合成器的输入口的驻波,(,驻波小于,1.1),，如指标不好检查吸收负载的阻值（,100,欧*,2,）为,50,欧。,功放热插拔头和热插拔座之间接触不良。检查簧片的外观，如缺少弹性或损坏，予以更换热插拔座。,功放的输出功率变大。检查功放的分级频响和增益（推动级,20 dB,末级,17dB,）及各级的电流，并进行调整,(,正常输出,500W,，,I1,、,I2,电流为,8A,，,I3,为,0.5A),。,功放输出的驻波不好。使用扫频仪测试功放的输出驻波，正常在使用频道内驻波小于,1.15,。,用于反射功率的检波电路和控制电路器件损坏。检查电路，更换损坏的器件或可以调整电位器,P1,功放单元出现过载保护,4-,处理,功放单元出现过载保护,4,（多个功放）,-,处理,低通滤波器内部器件发生变化，造成低通滤波器指标不好。,天线、馈线指标不好。,同轴开关内部接触不良、切换不到位，造成反射过大。,激励器的频率调整错误，不在设定频道内。,射频连接器、馈管等损坏。,功放出现过激励保护,1-,现象,功放单元过激励显示灯亮，整机输出功率下降。,功放出现过激励保护,2-,分析,设定过激励保护目的是保护功放管在输入功率增加造成功率管损坏。,功放过激励保护检测点是输入功率检波电压的大小，一般在正常输入功率的,125%,左右。,过激励保护电路启动时，推动极栅压变成负电压，增益下降，功放保护，由于过激励保护电路设计为可返转电路，因此只要降低激励功率，过激励可以消除。,功放出现过激励保护,2-,原理图,功放出现过激励保护,2-,（单一）处理,功放的输入阻抗变化，造成过激励检波电压升高。使用扫频仪检查功放的输入驻波和推动级,MRF148A,器件的好坏（使用指针表）。,检波电路或控制电路中元器件损坏。检查控制板和检波电路，将损坏器件进行更换。可以适当调整,P2,点电压,功放输出阻抗变化，造成功放输入阻抗发生变化，输入检波电压升高。,功放出现过激励保护,3,（多个）,-,处理,环路控制失控造成激励器输入功率增加。检查环路控制线。,其中个别功率放大器不工作或工作不正常，在大环,ALC,作用小，激励器输出功率变大。在主控单元检查各功放单元工作情况。,一个开关电源不工作，在均流作用下，其他开关电源的电压下降，末级功放增益下降，激励器在大环,ALC,作用下输出功率升高，造成功放过激励保护。,功放出现过热保护,1-,现象,一个功放面板过热保护指示灯亮。,多个功放面板保护指示灯亮。,主控单元显示,PA-HEATHOT,，此时激励器输出功率下降，整机功率下降，故障排除后，激励器缓慢升高功率，达到正常满功率需要大约,30,分钟左右时间。如需要快速恢复到额定功率，需要重新启动整机。,功放出现过热保护,2-,分析,功放单元温度超过,67,度时过热保护电路启动。,功放保护电路启动后将推动级,MRF148A,栅压变成负电压，达到保护作用。,功放保护电路启动后，转换成数字信号发主控单元，程序按设定处理方法进行处理。,过热保护后，功率恢复到正常范围需要大约,30,分钟左右时间。,功放出现过热保护,4-,处理,冷却系统问题,风机损坏造成功放过热，需要更换风机。,风机转速减慢，造成功放过热，需要检查风机是否缺相、风扇叶是否变形。,风机反转，正常应该是后门进风，前门出风。,风道没有形成，主要检查后门是否关闭，是否有功放没有插入造成风分配不均匀。,风机滤尘网长时间没有清洗，造成进风量不够。,热风没有使用风道排到室外或风道堵塞，需要清洁风道，有条件的安装适量的空调，保证机房环境温度在,30,度左右。,需要定期的检查风道和风机运转情况！,功放出现过热保护,4-,处理,射频通路问题,功放内部的合成器损坏，功率不能进行正常的合成，造成散热器温度升高。检查功放内部的功率合成器。,功放的射频通道中元器件损坏，整个功率放大器的效率下降，温度升高。需要检查功放运行时各个功率管的电流情况。,正常情况下功放单管（,MRF151G,）效率为,75%,；双管为,70%,；,1KW,（,4*MRF151G,）,65%,；,3KW,（,12*MRF151G,）在,60%,；,5KW,（,20*MRF151G,）在,55%,；,10KW,（,40*MRF151G,）在,50%,左右。,功放出现过热保护,5-,处理,其他部分,用于保护的,68,度热继电器（,67F070,）损坏，造成功放误保护。更换热继电器。,控制电路元器件损坏。检查控制板，对损坏的器件进行更换。,10KW,功放单元中一个功放的输出功率偏大,功放中推动级或末级的静态电流变大。调整偏置电路中控制栅压的电位器（,P3,、,P6,、,P7,），使推动级电流为,0.3A,，末级静态电流为,0A(,栅压为,1.8V),推动级的增益变高，造成输出功率变大。检查,MRF148A,的配置电路中的电容,C66,，并进行更换,10KW,发射机在天线工作正常，增加多工器后，出现过载保护,多工器带宽不够，当频偏增加时造成过载保护。检查多工器的带宽，是否满足设置要求,F200KHz,。,多工器的频率不准，造成反射过大。检查多工器的频率是否和发射机频率偏差在允许的范围内。,有的多工器厂家在设计时已考虑温度补偿电路。,10KW,发射机在天线工作正常，增加多工器后，出现过载保护,多工器带宽不够，当频偏增加时造成过载保护。检查多工器的带宽，是否满足设置要求,F200KHz,。,多工器各端口之间的隔离度不够，其它端口有发射机工作，因隔离度不够，发射机的反射功率检测到串扰来的功率，造成发射机过载保护。,多工器的频率不准，造成反射过大。检查多工器的频率是否和发射机频率偏差在允许的范围内。,注意：有的多工器内部增加了稳度补偿器件。,！定向耦合器方向性是保证过载保护电路稳定工作的关键部分。,10KW,发射机的十合成器温度高,二合成器的输入驻波高，造成两个十合成器的功率不能正常合成。使用扫频仪检查二合成器的输入驻波（频带范围内小于,1.1,）。,十合成器的插损大。使用扫频仪测量十合成器的插损（输入口,输出口插损小于,0.3dB,），并进行调整。,合成器各合成口之间的相位相差太大，造成合成时损耗大。正常相位相差小于,3,度,电缆线的长度和阻抗是保证相位的关键，发射机射频通道中射频电缆不可随意进行更换。,功放中两个电流不平衡,功放中的合成器的驻波不好。检查功放内部二合成器的各项指标,(,各端口驻波小于,1.15),，一般为吸收电阻（,BED/TC250/50,）和瓷片电容损坏造成。,功放中电流取样电路器件损坏。检查取样电路中的元器件（,MAX4080,），并进行更换。,天线负载指标不好。,控制部分常见故障及解决办法,1,主控单元液晶显示不正常,液晶显示出现缺行,/,列；字暗,/,行暗；无背光等现象时，需更换液晶显示器。,液晶显示“白屏”时，需调整对比度；,液晶显示,“,黑屏,”,主控电路板,M&C7,“,看门狗,”,插针,JP1,松动。,显示器与,M&C7,连接线松动或脱焊；,M&C7,程序芯片损坏，需更换。,液晶显示,“,复位,”,或,“,频繁闪烁,”,。检查,M&C7,供电,+9V,是否正常；单独取下主控单元通电，观察，如果故障解除，是系统干扰，需检查主控机箱接地及采取防干扰措施。,“,无故障报警，数据出现几千甚至上万的异常指示,”,，主控单元,M&C7,电路板存储器损坏，需更换。,控制部分常见故障及解决办法,2,控制部分常见故障及解决办法,3,现象：,AC380V,缺相,确认,AC380V,是否缺相；,如供电无问题，检查主控单元,MM2B,电路板保险丝和变压器是否损坏,检查主控单元,M&C7,缺相检测接口的电压，正常的对地电压应大于,5V,。,一般出现此现象主要是发射机受到雷击和电源电压瞬间太大造成，需要增加电网避雷措施。,控制部分常见故障及解决办法,4,故障现象：功放不在线,观察功放测控电路板通信指示灯是否正常；,检查系统连线；,更换功放测控电路板,PA16B03,的,MAX485/3085,通信芯片,控制部分常见故障及解决办法,5,现象：手动不能开机,将电控单元手动旋钮转到“手动”位置：,测试电控单元电路板,FGFDYKZ3,的,J4,是否短路，如不短路，检查旋钮及内部走线；,测试总电源交流接触器控制端是否有,220V,；如没有，检查电控单元到配电单元的走线；如有,220V,，更换交流接触器。,控制部分常见故障及解决办法,5,现象：手动能开机，而自动不能开机,观察电控单元,FGFDYKZ3,电路板通信指示灯，检查通信是否正常；,如不正常,更换,FGFDYKZ3,通信芯片,MAX485/3085,；,按下绿色按键，检查,FGFDYKZ3,的,J6,的,1,、,2,脚是否短路，如不短路，是按键或连线损坏，需更换。,如通信正常，,当电控单元,FGFDYKZ3,电路板的,D4 LED,指示灯亮后，,J4,是否短路；,如不短路，更换对应位置固态继电器。,控制部分常见故障及解决办法,6,现象：,合“空气开关”时，交流接触器出现瞬间吸合又断开,需更换电控单元,FGFDYKZ3,电路板的,U16 74LS138,，型号,DM74LS138N,控制部分常见故障及解决办法,7,现象：合“空气开关”时，交流接触器吸合，整机上电,测试控单元电路板,FGFDYKZ3,的,J4,是否短路，如短路，更换,R20,压敏电阻。,控制部分常见故障及解决办法,8,现象：,发射机合空气开关后，按发射机的开机键，主交流接触器反复吸合数次后，设备开始运行。,原因：,由于开关电源的控制板收到外界干扰，误发指令造成。,处理：,1,、将开关电源的控制板的信号地和发射机的地进行连接。,2,、在电控板,FGFDYKZ4,线路板的,U13,（,MAX813L,）,6,脚、,7,脚之间增加一个,103,独石电容和一个,47uF/25v,电解电容。,控制部分常见故障及解决办法,9,现象：,自动开机时，激励器不能自动开输出；或自动关机时，激励器不能自动关输出,观察电控单元,T33S1100,电路板,D1,、,D2,指示灯是否正常闪烁，如通信不正常，可更换通信芯片,MAX485/3085,；,使用计算机工具软件,RVR1.0,，通过,9,芯数据线连接,RVR,激励器与计算机,RS232,的串口，测试,RVR,激励器的通信是否正常。如通信不正常，打开,RVR,激励器上盖板，检查,RS232,接口连线，更换接口芯片。,控制部分常见故障及解决办法,10,现象：计算机和发射机不能正常连接。,检查主控单元设置是否和计算机设置一致。,更换,RS232/485,转换器；,检查计算机与发射机的连接线；,更换主控单元控制电路板,M&C7,的接口芯片,MAX485/3085,；,整机过载保护,现象：整机过载保护，发射机负载或天线的驻波比约为,1.8,时将过载保护，,在发射机启动过程中出现过载：如果发射机反射功率达到标称输出功率的,5%,左右时发射机输出不会继续增大；如果发射机的反射功率达到标称输出功率的,8%,左右时发射机输出被强行关闭。,发射运行过程中出现过载：如果发射机反射功率大于标称输出功率的,5%,时，发射机将自动降低激励器激励功率，直到整机的反射保持在,5%,以下；如果反射功率大于标称输出功率的,8%,时，发射机输出将被强行关闭。降为零之后，输出再次打开，重复上述动作，最终在反射功率为,5%,的状态点工作。,GME,全固态调频发射机出现故障的应急处理的措施,编号,故障,处理,1,主激励器没有功率输出,备激励器接收工作,2,功放出现保护,断开功放，降低功率使用,3,合成器、滤波器损坏,使用馈管短接工作,4,软件不能正常运行,使用手动工作,5,交流接触器损坏,使用短接线短接交流接触器,扫频仪在发射机维修过程中的应用,1,扫频仪是发射机维修和检修中常见的仪器，可以定性的测量系统中的各部件的参数和指标，为检修发射机的故障提供帮助。现在广电行业中使用的扫频仪的型号有许多种，一般发射台都选用价格、性能比较适中的国产扫频仪。,扫频仪的在维修和检修设备中，主要有以下功能。,增益测试,扫频仪的频率要求：,能够达到所要测试的设备的频率范围。,测试系统的要求,检波器：平坦度小于,0.25dB,回波损耗大于,35dB,，阻抗,50,欧。,驻波比电桥：平坦度小于,0.5dB,回波损耗大于,35dB,，阻抗,50,欧。带过流保护电源,DC,检波器扫频信号出功放模块扫频仪,系统建立,扫频仪在发射机维修过程中的应用,2,调试步骤,按照以上框图，进行系统连接。,根据模块的增益和模块所承受的功率，将扫频仪的输出电平进行适当的衰减，注意扫频仪最大输出电平一般在,13dBm,。如,GME/FM650W,功放模块，设计的增益为,36dB,输出功率为,650W,，如果扫频仪输出不进行衰减，和扫频仪连接时输出功率在,100W,左右，因此要注意衰减器的功率承受能力。如没有衰减器，必须将扫频仪的输出进行适当的衰减，一般衰减,35dB,。,扫频仪在发射机维修过程中的应用,3,仪器的校准：,使用短接线或射频头将被测模块的两射频线进行短接，扫频仪输出不进行衰减，调整扫频仪的对数参考线，作为参考。,增益测量：,将扫频仪的输出进行衰减到,-30dB,开启电源，将,MRF151G,的电流调整到,1A/50V*2,。,通过调整扫频仪的输出衰减，将增益曲线调整到参考线。,此时扫频仪输出衰减量大小为功放的增益。,扫频仪在发射机维修过程中的应用,4,驻波测试框图,电桥法测试驻波比,扫频仪在发射机维修过程中的应用,5,断开电桥和功放之间的连接线。,调整扫频仪输出衰减,26dB,（驻波为,1.1,），调整电平参考线，作为基准。,扫频仪的衰减器调整到,0dB,。,按系统方法将被测器件（功放或无缘部件）进行连接，将曲线和电平参考线进行比较，根据表格查出驻波比大小。,欢迎到北京同方吉兆科技有限公司参观指导,邮箱：,gme-gch,办公室：,010-83185088,