行波管高功放的維護及故障案例

北京地球站 張金虎 王馨銘

一、引言

在衛(wèi)星通信地球站中，高功率放大器是上行系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵設備，其主要作用是將經(jīng)過變頻后的低電平射頻信號進行放大，通過天線發(fā)到衛(wèi)星上。隨著各地球站的業(yè)務的不斷增加，需要一種投資較少、維護方便且能滿足多載波業(yè)務上行的高功放設備。行波管高功放（TWTA）因具有寬頻帶、高功率的特性，適用于我國廣播電視業(yè)務上行，特別是多載波業(yè)務上行。

二、行波管功放的運行維護

行波管高功放由于體積小、占地面積小、維護方便的優(yōu)點被廣泛用于多載波業(yè)務上行的地球站，本文以某公司生產(chǎn)的2.25kW行波管高功放為例對其維護進行介紹。

2.25kW行波管高功放主要由電源單元和射頻單元組成，電源單元主要負責為高功放提供電源供給，射頻單元則主要是對信號進行放大。其運行維護主要做好以下幾點：

1.維護的基本任務

（1）保證高功放正常工作。保證高功放的機械性能、電氣性能的技術(shù)指標實時滿足要求；合理配置系統(tǒng)，延長設備的使用壽命，發(fā)揮設備的最大效能；及時準確排除故障隱患，避免造成設備的損壞，減少設備故障損失。

（2）做好日常維護工作。保證設備的運行環(huán)境；記錄高功放運行的主要參數(shù)；檢查散熱風扇、風機的運行情況；檢查高功放帶功率輸出時波導的發(fā)熱情況。

2.維護周期及內(nèi)容

表1 維護周期及內(nèi)容

3.維護的具體事項

（1）日常巡視檢查項目

⊙ 巡視環(huán)境的溫濕度情況，電源及設備的連接線連接緊固情況，波導有無變色和發(fā)熱情況以及設備的清潔情況。

⊙ 運行參數(shù)值的巡查記錄，對微小變化進行關(guān)注，加以分析。

⊙ 散熱風扇和風機的檢查，主要是查看有無卡滯現(xiàn)象，有無異響，風扇和風機的壽命一般在40000小時左右。

⊙ 空氣濾塵網(wǎng)的定期清潔及更換，濾塵網(wǎng)每周清潔一次，每二周清洗一次，可以定期更換空氣濾塵網(wǎng)，以保證濾塵效果。

（2）停機檢查項目

⊙ 檢查各部件之間的連接是否正常，各部件的接頭是否有松動或損壞情況。

⊙ 檢查電源線是否有退變色、絕緣不良和損壞情況。

⊙ 檢查內(nèi)外部連接線纜有無破損或污垢現(xiàn)象。

⊙ 檢查波導連接情況，查看波導有無掉漆、變色、裂縫及密封不嚴的情況。

⊙ 檢查各部件有無破損、斷線及腐蝕情況并進行處理。

⊙ 內(nèi)部清潔主要是對射頻單元和電源單元進行內(nèi)部除塵和內(nèi)部清潔，至少每半年進行一次，有條件的可以每季度進行一次。

（3）功能檢測。主要包括LED燈檢測、波導電弧檢測和開機檢測。LED燈檢測和波導電弧檢測在系統(tǒng)菜單下進行相應操作，至少每季度進行一次，有條件的可以每個月進行一次；建議每季度進行一次完整的初始化開機檢測程序。

（4）參數(shù)校準。建議每半年必須對參數(shù)進行校準一次，參數(shù)主要有輸出功率、螺旋電壓、螺旋電流等，有條件的可以每季度校準一次。

（5）指標測試。主要有功放飽和輸出功率、1dB壓縮點、增益、雜散和交調(diào)。

（6）備用真空管上機熱運行，至少每半年上機運行24小時。

四、故障案例

【案例一】散熱風機故障

故障現(xiàn)象：高功放運行中出現(xiàn)溫度過高告警，功放掉高壓，功放自動切換至備機。

故障處理：本地查看高功放告警掉高壓，清除告警后，重新加高壓，加高壓后故障重現(xiàn)，檢查高功放的出風口無風，查看散熱風機停轉(zhuǎn)，打開功放的射頻單元檢查散熱風機，用手轉(zhuǎn)動散熱風機，風機有卡滯現(xiàn)象，對散熱風機進行更換，開機后功放工作正常。

故障分析：高功放出現(xiàn)溫度過高告警有兩種可能，一是散熱風機系統(tǒng)故障，導致無法散熱；二是檢測電路故障。本地查看高功放的出風口無風，風機停轉(zhuǎn)且有卡滯現(xiàn)象，判斷為風機故障。

維護注意事項：高功放的散熱系統(tǒng)要定期進行維護，必要時對風機軸承添加潤滑油，散熱風機要定期更換軸承或更換風機，同時要加強對濾網(wǎng)清潔，平時巡視時注意風機的運轉(zhuǎn)響聲，出現(xiàn)異常及時處理。在高功放出現(xiàn)過溫告警時，不要盲目開機加高壓，避免對管子造成損壞。

【案例二】線性器故障

故障現(xiàn)象：高功放的輸出功率出現(xiàn)降低，一段時間后功率又出現(xiàn)回升，功率反復出現(xiàn)變化，且無規(guī)律性，功放本身也無告警。

故障處理：將在播業(yè)務倒換至備用系統(tǒng)播出，檢查高功放的輸入信號線纜連接緊固情況良好，對高功放輸入信號進行測試無變化，對高功放的工作的各個環(huán)節(jié)的信號進行測試，測試線性器輸出處信號時，信號電平有較正常值有變化，對線性器進行更換，并進行測試調(diào)整后，高功放工作正常。

故障分析：引起高功放功率變化多為輸入信號不穩(wěn)造成的，或是信號線纜接觸不良，也可能是線性器故障導致的。對高功放的輸入信號進行測試未發(fā)現(xiàn)變化，檢查信號線纜連接牢固，逐級測試高功放各點的信號電平，發(fā)現(xiàn)在線性器輸出處信號電平有變化，判斷為線性器故障。

維護注意事項：高功放的各點信號電平應定期進行測試并記錄，高功放的重要參數(shù)應定期進行校準，線性器也應該定期核實工作情況，出現(xiàn)異常及時進行更換或調(diào)整，在更換新的線性器時要進行測試，必要時進行調(diào)整。

【案例三】檢波二極管故障

故障現(xiàn)象：高功放的網(wǎng)管系統(tǒng)和高功放面板輸出功率無顯示，節(jié)目上行載波正常，節(jié)目播出正常。

故障處理：將在播業(yè)務倒換至備用系統(tǒng)播出，對高功放進行逐級檢查，測量高功放的前面板耦合輸入口和輸出口的電平值正常，判斷為功率顯示單元連接線纜或檢波二極管故障，檢查線纜連接無異常，測試檢波二極管斷路，對檢波二極管更換后，功放功率顯示正常。

故障分析：高功放無功率顯示有兩種可能，一是管子故障確實沒有功率輸出，另外一種可能是檢測電路故障。載波正常，說明上行載波正常，測量功放的前面板耦合監(jiān)測口功率顯示正常也證明管子工作正常，問題在檢測電路上，檢查線纜連接沒問題，故障點在檢波二極管上。

維護注意事項：高功放的顯示數(shù)據(jù)應定期校準，定期對線纜連接情況進行檢查和緊固。

【案例四】中功放故障

故障現(xiàn)象：運行中播出業(yè)務的載波大幅度降低，業(yè)務出現(xiàn)中斷，高功放無告警，輸出功率遠遠低于正常值。

故障處理：將業(yè)務倒換至備用系統(tǒng)上行，對高功放進行逐級檢查。檢查各設備的信號輸入輸出線纜連接牢固，對上變頻器輸入的中頻信號電平進行測試，信號電平正常；對上變頻器輸出電平進行測試，電平正常；對中功放輸出進行測試，發(fā)現(xiàn)電平低于正常值；判斷為中功放故障，更換中功放后，高功放工作正常。

故障分析：出現(xiàn)播出業(yè)務中斷，載波大幅度降低，說明輸出功率不正常，低于正常值。這種情況可能為信號線纜接觸不良造成的，可能出現(xiàn)在中頻信號電平降低，也就是調(diào)制器故障導致輸出信號降低；也可能出現(xiàn)在上變頻器故障上，導致輸出信號降低；還有可能是高功放本身的中功放和管子故障導致輸出信號降低。對設備輸入輸出線纜進行檢查，信號的線纜連接牢固，對信號的中頻電平和上變頻器輸出電平進行測量電平無變化，對中功放輸出測量電平異常，低于正常值，判斷為中功放故障。

維護注意事項：高功放運行中要定期對信號電平進行測量記錄，定期對顯示參數(shù)進行校準，同時要注意高功放的輸入信號電平大小，避免信號電平過大造成功放的器件損壞。

【案例五】高壓模塊工作異常

故障現(xiàn)象：同一機房內(nèi)三部功放相繼出現(xiàn)Helix Under-voltage Fault，將功放STANDBY重新加高壓，高壓逐漸降低，3～5分鐘后重新出現(xiàn)故障。

故障處理：將功放高壓故障門限調(diào)低后設備可以工作一段時間，經(jīng)過逐級測試發(fā)現(xiàn)由于機房環(huán)境濕度較大，導致功放內(nèi)部有結(jié)露現(xiàn)象，導致高壓模塊中的電壓檢測耦合電阻（恰好同一批次生產(chǎn)的功放未作防潮涂層）受潮，檢測高壓降低所致。在加高壓期間，高壓隨環(huán)境的溫濕度變化呈周期性變化。在機房增加除濕設備后，故障消除，設備運行穩(wěn)定，后又對高壓模塊做了防潮處理，故障未再出現(xiàn)。

故障分析：功放出現(xiàn)Helix Under-voltage Fault，故障應該在電源單元，主要是高壓模塊，一種是高壓模塊故障無高壓輸出，另一種是檢測電路故障。在測試中發(fā)現(xiàn)調(diào)整高壓門限后功放可以加上高壓，而且能正常工作，在濕度變大后故障又會重現(xiàn)。經(jīng)對機房環(huán)境進行調(diào)整，增加除濕設備，故障消除，測試功放的工作電壓和輸出電壓正常。經(jīng)測試后主要是高壓模塊中的電壓檢測耦合電阻（未作防潮處理時）在濕度變大后檢測高壓變低所致。

維護注意事項：機房嚴格保證設備的運行環(huán)境，主要是溫度在23±2℃，濕度在30%～65%的范圍內(nèi)，保持環(huán)境的潔凈度，這樣對設備的穩(wěn)定運行和延長管子的壽命都有好處。

五、結(jié)束語

2.25kW的行波管高功放因其獨有的特點得到了推廣和應用，經(jīng)過幾年的使用，從運行情況表明運行比較穩(wěn)定，是一款不錯的功放，但在運行中也出現(xiàn)過上述一些故障。高功放穩(wěn)定運行的基礎是做好運行維護工作，各單位可以根據(jù)自身的條件制定合適的運行維護周期，并在高功放的運行維護中不斷地進行完善，進而保證高功放的穩(wěn)定運行。