调频发射机整机驻波比过大故障的分析及检修方法研究

2018-04-03山西广播电视无线管理中心1125台张永杰

电子世界 2018年5期

山西广播电视无线管理中心1125台　张永杰

1　引言

作为我国现代广播电视系统的重要组成设备之一，调频发射机一直以其安全可靠，性能良好等优点在行业内得到广泛应用，为信号的接收和传播提供动力。日新月异的多媒体数字时代，人们对电视台节目的播放质量需求也在不断上升，这也就要求电视系统的广播信号必须稳定持久，能够长时间正常平稳运行以满足城镇居民日常生活休闲需要。因此，调频发射机是技术工作关注的重中之重，在长期的实践操作和经验总结中我们发现，驻波比过大是引发多数常见故障的因素，必须要针对性地对驻波比性能指标进行仔细的分析，结合现实工作事例研究故障发生后的整机检修方法，才能尽可能地降低维护成本，延长设备使用寿命，保证电视节目的顺利播出。

2　驻波比介绍

电压驻波比简称驻波比（VSWR），是反映电视调频发射机工作状态的重要性能指标之一，其数值为驻波的电压波峰最大值除以波谷最小值，即Vmax比Vmin。波腹和波节分别在入射波与反射波的方向相同和相反时产生，此时驻波的电压振幅为两者的和或差值，其余情况位置点的电压振幅均保持在波峰和波谷之间，表现为“行驻波”驻波比的稳定。广播信号的天馈线系统负责发射和接收音频、视频信号，驻波比即用于反映天线与发射机之间的阻抗匹配程度，发射波及正向波是否正常输入输出。一般来说，驻波比的最佳数值为1，此时表示调频发射机的功率良好，没有出现高频能量反射折回的情况，但当驻波比数值不稳定在1甚至过大的情况一旦出现，就说明发射机的功率不稳定，调频电波大量反射，输送到无线电天线系统的功率降低，将会导致滤波器和高槽路产生过高电压，发射台输出电压也大大增加，并瞬间能量转化提高设备温度，产生的高温热量容易使功放电压管损毁甚至烧毁发射机，带来严重的安全事故，也使调频电视信号造成极大影响。

3　调频发射机整机驻波比过大的故障分析

3.1　天线系统元器件故障

驻波比记录在发射机的无线电收发天线系统中，因此系统本身的元器件故障是引起驻波比过大的直接因素之一。例如发射机在正常运行中突然信号指示灯亮，显示屏数字表示反射功率异常波动，时高时低，电视监控也能看到节目收看的质量变差，声音听不清、画面抖动、出现波纹等，就应该立即对发射机的各个控制电路进行逐一排查，连接器线路是否接触良好，保护电路是否正常工作等。在其他部位均无明显问题时，不能忽略对发射机天线间馈管的检查，很多时候由于发射机的外部工作环境变化（如夏冬两季气候炎热或寒冷），过高或过低的温度都容易使天线馈管内壁自然出现裂痕或损口，产生反射波。当馈管上的峰值电压由于入射波与反射波方向相反而抵消时电压不会太大，失真也小；但当馈管的裂纹长度一定，而峰值电压又高时，就会对入射波产生较大的阻抗干扰，入射波与反射波方向相同无法彼此抵消，从而引发很大的驻波，驻波比＞1，此时指示灯就会警示，自我保护系统自启（参见图1发射机保护电路），致使发射机停止工作，如果发现不及时还容易引发天线馈管烧毁的不良后果，相关技术人员必须注意此类故障的分析和应急措施。

图1　驻波比过大保护电路

除此特殊情况之外，发射机输出负载阻抗变化也会导致驻波比过大，在确定原因并对此类故障进行分析时，需要充分考虑“假负载”现象的出现：由于调频发射机长时间处于高强度的工作状态，其自身的设备寿命本来就随着使用时间的累积而逐渐减少，环境和时间的变化也会使发射机内部的元件阻抗和电阻值产生一定的变化，当接通电源后电流经过转化，转成一部分能量，还会改变网络负载的发热情况，这样就容易产生假负载，再加之本身的输出功率作用，驻波比自然就会过大。但只要技术人员具有足够的专业知识和经验技能，判断查明此类故障并不算太难，对有质量问题的元件及时更换即可。

3.2　异常放电

在调频发射机的天线系统和调频调谐器及阻抗匹配的网络之间的放电也是引发驻波比过大的一类原因。在发射机接收到产生的电弧并试图维持的时候，自身的输出功率也被消减，而导致放电的原因主要是一些自然因素和设备问题。首先，当发射机工作的环境所处的自然气候条件不太稳定，甚至出现风雨、雷电、冰雹等恶劣天气时，设备放电球间隙的放电和绝缘拉线两端的放电将积累很多的静电荷，发射机接通电源通电后就会自然放电；其次，放电球间隙值太小或真空电容器等耐压水平太低时也容易在工作中引发放电；在雨水天气多发时空气湿度高，容易让线路的表面凝结水滴甚至完全潮湿，因此降低传输线的耐压性能，就容易让发射机系统在调制解调入射波峰值时引发驻波比过大；此外当广播信号发射系统的真空电容器遭到破损或设备加压装置内的脱水机工作异常时，就会使功率和电压不稳，引发放电和驻波比增大。

3.3　瞬间信号问题

雷电雨水等恶劣天气不仅能引起放电，还会使系统中出现信号的扭曲变化或瞬间信号，一旦有闪电作用干扰使发射塔传输线中的电流在一瞬间增大后，就会被设备的检测器检测出来，反映在数值上使得驻波比过大；当有其他信号变化时相位检测器也能及时探测并显示在电子监控屏幕上，工作人员一经发现就能意识到是瞬间信号导致的天线系统中电压电流过强，引发驻波比偏离正常值域。

4　整机驻波比过大的检修方法

发射机的检修工作主要是用电烙铁、电子示波器、指针式万用表、测压器等工具，在清楚了导致发射机驻波比过大的几类主要原因之后，相关人员就可以有理论依据参考，快速地锁定故障发生部位，冷静分析思路明确，并使用科学合理的方法对症下药进行检修。

首先，检修人员可以查看调频发射机的激励器上是否安装必要限幅装置，缺乏限幅器会使得调频发射机的音频、视频信号的变化超出正常范围，加之发射机网络的带宽有限，使得调频的输出功率增大，提高了驻波比。因此需要在故障查明后及时修复安装上限幅器。

其次，检修人员应该用排除法或物理仪器测量方法检查发射机的自我保护系统线路、控制电路等模块的电容电阻是否正常，例如可以采用快速封锁板等方式改进驻波比的自我保护电路，检查其他部位有没有桥式整流损坏或线圈、绝缘线漏电短路的情况，对于已经损坏或者年限过长而老化的功放管必须立即更换，操作过程规范严谨，应先断开电源或在除静电的环境下松开固定处的螺丝并用吸焊枪吸出焊锡，再用尖嘴钳把已经涂抹导热硅胶的功放管放置需要替换的部位并拧紧螺丝，最后安全使用电烙铁快速焊实功放管的左右四个管脚，保证固定无松动，即完成此类故障的维修工作。

最后值得注意的是，对于一时无法处理的棘手故障，维修人员先换上备用的发射机，确保电视广播系统的运行不受太大影响；同时将特殊的故障和常见故障在每次检修后总结经验，记录在册，方便日后遇到类似问题有方法和思路可供参考。检修工作结束后，要进行试运行并通过后才算顺利完成。