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哈里斯发射机功放模块温度异常的探究

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  在调频哈里斯全固态发射机中,高频功率放大器主要用来放大由调频激励器送出的射频已调波信号。这个小功率的已调波信号经过一系列的放大——前级推动,末级功率放大和功率合成,获得足够的高频功率后,才能经由馈线送到天线上发射出去。由此可见,高频功率放大器是调频广播发射机的重要组成部分。
  哈里斯发射机资料说明,它有16个功放模块及两个中间功率放大模块,所有模块都相同,可以互相调换,每个模块都由两个独立的放大器构成,放大器装在散热器的两边,即每个模块均是散热器及两个放大器的组合体。所有模块均可热插拔,即在发射机播出时,可以对这些模块进行插拔更换。模块均具对称性,即将模块插入发射机时,哪面朝上均可。也正是这个“方便的热插拔”,在一次偶然的巡机过程中,我们发现两个功放模块输出不匹配带来的麻烦。示意图如下:
  现象:①交通台哈里斯发射机功率输出由10KW降为8KW。
  ②检查功放模块温度A1、A3功率放大器温度为83℃、89℃。其他功率放大器共30个,温度值在56℃~60℃之间。注:PA#-OT的告警上限是90℃。
  处理过程:①首先将A1、A3的功放电流进行检测,其数值为 12 .8 A,其他正常工作值在 6.8 A左右。注:PA#-OC的过流告警上限是14.5A.
  ②然后将功放模块取下,进行电路测试,结果功放管工作良好。
  ③将功放模块进行常规保养、清洁、除尘。
  ④安装好上机进行实验,开机功率瞬间是10KW,结果马上功率降为8.1KW,数据现象依旧复现。
  原因分析:在以往的工作中,如果单独的“四合一”组中出现2个功放“发生故障”,将会使系统不平衡,检测功率只有正常输出的80%,“四合一”组中如果只有一个功放故障,则不会出现这种情况,因此我们可以抽出其中一边功放有问题的模块,然后翻转插回,这时,那边有故障的功放便会放到另一“四合一”组中。例如:一组中B1、B2两功放故障,那么抽出功放块A2/B2反转插回,功放故障由B2位转换到A2位,仍是两个功放故障,但变成B1、A2。这样每个故障分别在不同的“四合一”中,系统恢复平衡,自动增益使功率维持(由AGC控制),发射机便可运行在100%的输出功率状态。此时B1、B2两个功放处于无功率输出状态。
  与以上故障功放不同的是,此时的设备状态是:①没有功放过温告警②没有功放过流告警③测试单个功放工作状态、参数良好,而且我们也仔细检查了功放控制器、功放模块插座、功放的正常检修记录,都没有发现问题。一时被这一怪异降功率的现象迷惑了。
  笔者产生一个大胆的想法,是否匹配环节出了问题?整机功率输出降低,而某两个功率放大器的功放电流又比其他几路功放电流增大许多,如果功率放大器的输出不匹配而过载工作,势必造成功放的功率输出减小而工作电流增大,从而检测到功放模块温度提升。
  笔者又尝试着把记录下来的运行参数进行了分析。发现D3、B3两个功放模块工作电流和温度相对最小,于是把A1和D3进行互调,A3和B3进行互调,结果开机试验,整机输出功率10KW,各功放模块参数稳定正常。
  这个解决问题的方法会给以后的维修工作打开思路。虽然产生不匹配的原因很多,比如:功放管损坏、匹配电路开焊、功率输出端和合成器的输入端连接虚焊,但是,像功放完好无损却出现不匹配带来的降功率是首例,其主要原因在于维修结束后功放混乱插放往往会产生放大器相位上的误差,因为在出厂报告中,每个模块都有固定的编码位置,并不是真正意义上的随意互换。
  再说下一个典型的关于功率放大器温度的故障:
  一次周二检修结束后,经济台哈里斯发射机出现故障。
  现象:A3-OT,解释为A3功率放大器过温。
  说明:每个PA的温度由热敏电阻RT1(位于每一单个功率放大器板上)进行感应,PA温度的过载临界点为90℃,若超过,发射机将开始一个三次触发程序,需要时经隔离开关断开有问题的PA,对于PA过热无反馈例程。假设其中一个热敏电阻或其导线短路,温度指示将会达到155℃或更高。
  处理过程:查看故障菜单,A3的温度为138℃,怀疑热敏电阻RT1坏。测正常模块的RT1为3KΩ,A3模块的RT1为100Ω。更换A3的RT1后模块仍不正常,又将原来的RT1复位,这次正常了。加电开机后又陆续出现了D3-OT、C3-OT。因为检修停机达3个小时,刚刚开机、试机,模块不可能过温,反复开机几次,D3、C3的过温故障时有时无,测其故障温度为93℃—C3、96℃—D3。怀疑模块检测电路有剩电,干扰电路正常工作
  解决方法:对C3、D3模块上C15、C21电容元件放电。C3、D3模块没有出现真实的过温故障,说明RT1、C15、C21元件性能下降。
  笔者处理以上两个典型故障,在线路图纸和设备说明书上都不曾遇到过详解。作为技术工作者,要解决设备问题,必须进行科学推断,也要进行大胆的尝试,不能墨守陈规。甚至在某种意义上要超越书本。“经验”二字很重要。希望我提到的上述两个典型故障能和同行共勉。
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