測(cè)距機(jī)DME發(fā)射機(jī)的解讀

周波

摘要測(cè)距機(jī)DME是在第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來(lái)的有源脈沖式近程測(cè)距導(dǎo)航系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)量電波在空間的傳播時(shí)間來(lái)獲取距離信息。從1959年起，它已成為國(guó)際民航組織批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)距系統(tǒng)，其裝備在世界范圍內(nèi)呈上升趨勢(shì)，獲得廣泛的應(yīng)用。文章主要針對(duì)目前航路使用的澳大利亞AWA公司生產(chǎn)的LDB-101型測(cè)距機(jī)設(shè)備的發(fā)射機(jī)部分100W放大器，結(jié)合筆者實(shí)際工作中積累的維修經(jīng)驗(yàn)，希望起到拋磚引玉的作用，為設(shè)備維護(hù)者提供一些借鑒和參考。

關(guān)鍵詞DME；發(fā)射機(jī)；解讀；維修經(jīng)驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：V248 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0197-01

DME發(fā)射機(jī)100W放大器采用逐級(jí)放大，末級(jí)調(diào)制的工作方式，作用是產(chǎn)生具有一定功率的高斯包絡(luò)射頻應(yīng)答信號(hào)，但不是標(biāo)準(zhǔn)的高斯型。其結(jié)構(gòu)采用“主振—放大”式。

DME發(fā)射機(jī)的主振頻率來(lái)自接收機(jī)的射頻源，它經(jīng)過(guò)射頻放大輸出約+10dBm的發(fā)射載波至100W射頻放大器組件，射頻源由石英晶體振蕩器和多級(jí)倍頻鏈構(gòu)成，其輸出一方面作為發(fā)射機(jī)的射頻載波，另一方面為接收機(jī)的第一混頻器提供連續(xù)的本振信號(hào)。主控振蕩器產(chǎn)生射頻的12分頻信號(hào)，然后通過(guò)一個(gè)4級(jí)倍頻鏈，得到射頻頻率。這樣做的好處是：有效降低振蕩器的成本，提高頻率準(zhǔn)確度。一般在主振—放大式發(fā)射機(jī)中，中間射頻功率放大器與輸出射頻功率放大器均由多級(jí)放大器組成，常采用功率合成方法得到所需要的信號(hào)電平。具有高斯形狀的應(yīng)答脈沖加入中間射頻功率放大器中的某一級(jí)功放，用于對(duì)射頻的調(diào)制，得到的高斯包絡(luò)射頻應(yīng)答脈沖再經(jīng)過(guò)多級(jí)放大達(dá)到所要求的功率，通過(guò)環(huán)流器后饋至天線。

調(diào)制波形產(chǎn)生器控制著發(fā)射機(jī)放大器的調(diào)制特性，它接收視頻處理器送來(lái)的應(yīng)答觸發(fā)脈沖和5.5296 MHz的時(shí)鐘，有應(yīng)答觸發(fā)脈沖啟動(dòng)相關(guān)的波形產(chǎn)生器，完成準(zhǔn)高斯調(diào)制脈沖和矩形調(diào)制脈沖的產(chǎn)生；同時(shí)調(diào)制波形產(chǎn)生器還包括兩個(gè)穩(wěn)壓電源電路，向100W射頻功放組件中的RF放大鏈提供工作電壓。

調(diào)制波形產(chǎn)生器的電源部分包括兩個(gè)串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電源，用于將100W信標(biāo)電源給出的+18 V和HT1（典型值為42 V）電壓變換為輸出（+14 V和+0.8 V）是固定的，而穩(wěn)壓器B輸出的+36 V電壓經(jīng)分壓網(wǎng)絡(luò)后輸出三路可調(diào)的直流Vc1、Vc2和Vc3，這三路直流以及矩形調(diào)制脈沖的幅值必須根據(jù)信標(biāo)臺(tái)工作的頻率統(tǒng)調(diào)在所給的值。

調(diào)制波形產(chǎn)生器完成準(zhǔn)高斯調(diào)制脈沖和矩形調(diào)制脈沖的產(chǎn)生，同時(shí)向放大鏈提供工作偏置電壓。射頻放大鏈由8W射頻放大器、45W射頻放大器和功率調(diào)制放大器，三個(gè)獨(dú)立的射頻放大器組成。射頻源輸出的頻率為962-1213 MHz的+10dBm射頻信號(hào)饋入8W RF放大器，該放大器共有3級(jí)，矩形調(diào)制脈沖是在第二級(jí)完成對(duì)RF載波調(diào)制的，8W RF放大器輸出峰值功率約為4W的矩形應(yīng)答射頻脈沖。45W RF放大器是工作在C類(lèi)的單管放大器，加于該管集電極的偏置由調(diào)制波形產(chǎn)生器上的開(kāi)關(guān)SD選擇：對(duì)于1KW的機(jī)型，SD選擇穩(wěn)壓器輸出的15-30V范圍內(nèi)的直流Vc1，45W放大器輸出峰值功率約為20W的矩形應(yīng)答射頻脈沖；45W放大器是一個(gè)高電平調(diào)制級(jí)，它輸出峰值功率約100W的準(zhǔn)高斯射頻脈沖。功率調(diào)制放大器也是一個(gè)工作在C類(lèi)的單管放大器，只不過(guò)其放大管采用平衡晶體管。

18W射頻放大器

射頻放大鏈中8W射頻放大器是由三級(jí)級(jí)聯(lián)放大器組成，其中V1是第一級(jí)，V3和V4為第二級(jí)，V5和V6則構(gòu)成第三級(jí)。8W射頻放大器中饋入的是從射頻放大器中輸出的頻率為962-1213 MHz的連續(xù)射頻信號(hào)。

第一級(jí)V1是工作在A類(lèi)放大狀態(tài)，調(diào)制波形產(chǎn)生器的輸出電壓為8W射頻放大器的第一級(jí)V1提供集電極和基極的偏置電壓，集電極電流約為100 mA。

第二級(jí)V3和V4是工作在AB類(lèi)的放大狀態(tài)，調(diào)制波形產(chǎn)生器中輸出的矩形調(diào)制脈沖加入到8W射頻放大器（1A69751）中，V3和V4工作在AB類(lèi)放大狀態(tài)所需的基極偏置分別由相關(guān)的電阻提供。作為矩形脈沖的調(diào)制級(jí)，V3和V4集電極、基極的偏置電壓由矩形脈沖決定，只有當(dāng)調(diào)制脈沖出現(xiàn)時(shí)（振幅為8-18 V可調(diào)），V3和V4才對(duì)輸入到基極的連續(xù)波進(jìn)行放大，從而輸出端得到放大后的射頻矩形脈沖。

第三級(jí)V5和V6工作于C類(lèi)放大狀態(tài)，C類(lèi)放大器可以提高工作效率。其發(fā)射機(jī)與基極偏置均為地電位，集電極電壓則由調(diào)制波形產(chǎn)生輸出的直流電壓（10-30 V可調(diào)）提供。V5和V6輸出的脈沖峰值功率約為2W，經(jīng)一個(gè)橋式耦合器耦合以后加入到45W射頻放大器。

245W射頻放大器

45W射頻放大器是單管放大器，它使用的微波放大管V1具有內(nèi)部匹配網(wǎng)絡(luò)，在960-1215 MHz頻率范圍內(nèi)，其增益不低于8dB，輸出功率不低于45W，并且該放大器在962-1213 MHz頻率范圍內(nèi)是匹配的。

45W射頻放大器的輸入信號(hào)是來(lái)自8W射頻放大器中大小約為4W的射頻脈沖。放大管V1采用基極接地、發(fā)射機(jī)注入信號(hào)的方式工作，這樣的工作方式可以展寬晶體管的工作頻率，保證放大的寬帶性。為了提高效率，V1工作在C類(lèi)放大狀態(tài)。

3功率調(diào)制放大器

45W射頻放大器的輸出經(jīng)過(guò)環(huán)流器后饋入功率調(diào)制放大器的輸入端，該射頻信號(hào)先經(jīng)過(guò)半剛性的傳輸線平衡到變換器，把輸入該非平衡的同軸電路變換成平衡輸出，在經(jīng)過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)作用到平衡晶體管的發(fā)射極。平衡晶體管V1存在一個(gè)平衡的公用基極，平衡晶體管V1工作于C類(lèi)，因此提高了在微波波段的增益，它在960-1215 MHz頻率范圍輸出功率可以達(dá)到300W。而射頻鏈中100W射頻放大器組件中的功率放大器只做功率放大。平衡晶體管V1的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)四分之一波長(zhǎng)的定向耦合器耦合一些射頻信號(hào)，該耦合信號(hào)經(jīng)過(guò)峰值檢波后輸出射頻脈沖包絡(luò)，該射頻信號(hào)用于監(jiān)視放大器的放大效果。

實(shí)際工作中，8W射頻放大器、45W射頻放大器和功率調(diào)制放大器是很少出現(xiàn)故障的。主要故障出現(xiàn)在100W放大器主板送出的三級(jí)偏壓，所以在出現(xiàn)功率故障時(shí)，首先檢測(cè)這三級(jí)偏壓至關(guān)重要。同時(shí)，利用示波器電流耦合測(cè)試探頭，實(shí)際測(cè)量每級(jí)放大器之間同軸電纜上的感應(yīng)電流，也同樣能夠判斷放大器的故障。筆者曾經(jīng)通過(guò)這樣的方法排除過(guò)放大器故障。

本文通過(guò)介紹100W射頻放大器鏈路的一些認(rèn)識(shí)，希望能夠給系統(tǒng)維護(hù)者提供一些新的判斷方法，去解決問(wèn)題，歡迎指正探討。

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