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RS甚高频通信系统故障维修案例分类分析

作者:时间:2017-06-03来源:网络

从收集的故障信息来看,故障大致可以分为电源类故障、控制信号类故障、电压驻波比类故障和音频信号类故障,每一类故障都有其共性,下面通过几个典型的案例来对每一类故障从不同的角度进行阐述。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201706/347578.htm

一.电源类故障

设备的调制模块对所有工作电压进行监视,然后输出VOP-OK总监视信号,一旦某个工作电压不正常,VOP-OK以总监视信号的形式体现出来,具体 是哪个电压异常,还需要进行测量。以发射机为例,比较器N36一端接参考电压REF1,另一端分别接+18VDC、+10VDC、+5VDC、- 10VDC等直流电压,当所有工作电压高于参考电压REF1,输出信号都为高电平,VOP-OK为高电平,表示工作电压正常;当某个工作电压低于参考电压 REF1,该比较器输出为低电平,总输出信号VOP-OK为低电平,表示工作电压异常。

还需要指出的是,+8VDC经过集成电压控制器产生+5.2VDC,然后送到复位信号产生器D11,一旦电压低于4.5VDC,D11就会产生一个复位信号T送到微处理器D10,对发射机进行复位操作。

整流模块的工作还受到温敏器件的控制,当温敏器件S1感应温度超过80摄氏度,S1导通,导致三极管V4基极接地,切断了所有集成电压控制器的+24VDC输入电压,整流模块无输出。

在检修电源类设备故障时,需要特别注意的是,区分电压异常情况是由于AC/DC电源和整流模块自身故障引起的,还是由电源负载引起的,如果这个问题不分清,检修电源时会很盲目,而且走很多弯路。

设备案例一

故障现象:RS VHF发射机,一周内出现三次低电压告警,复位后均能恢复正常工作。
维修方法由 于故障现象是低电压告警,此告警信息按照技术手册推断是电源部分故障。于是首先对AC/DC电源模块进行了检查,未发现异常,然后对整流模块进行检查,未 发现器件异常。通过测试发现,在发射机处于待机不发射状态时,直流电压输出值均正常,但当处于发射状态时,+24VDC电压(标称值+23VDC 到+26VDC)输出值跳变为+21VDC左右,其它直流电压值正常。于是对+24VDC电源部分进行外观检查,未发现元器件损坏。

为进一 步确认故障,分别更换了AC/DC电源和电源整流模块,发射机故障依旧。这时候才想起来对+24VDC输出级负载进行检测。+24VDC有三路输出,第一 路未稳压+24VDC直接给功放供电;第二路未稳压+24VDC经保险管F1给调制模块供电;第三路未稳压+24VDC经保险管F2送到整流模块,通过集 成电压控制器产生所需要的工作电压。拔下+24VDC电源接头,对三路负载分别进行检查,发现到功放一路的负载输入阻抗仅有400-500欧,正常时应该 是兆欧级的高阻抗,可以判定是功放部分的故障引起的电源电压异常,于是更换了一块正常的功放,发射机工作恢复正常。

总结:从以上的案例我们可以看出,由于事先没有对电源故障进行区分,到底是由电源本身故障引起还是电源的负载引起,仅从表面现象上去判断故障点,所以走了弯路,最后查明根本就不是电源的问题。

设备故障维修案例二

故障现象:发射机控制面板显示工作电压不正常,设备不能正常工作。
维 修方法:从前面的阐述,我们已经知道,工作电压是一个直流电源电压总监视信号。因此,直接更换了电源整流模块,设备恢复正常工作。进一步检查整流模块,发 现+10VDC异常。+10VDC是+24VDC经集成电压控制器N3以及外围电阻、电容等器件产生,检测电阻、电容未发现异常,更换集成电压控制器 N3(型号为L200)后,+10VDC电压恢复正常,发射机工作电压正常。

二.控制信号类故障

RS控制信号类的故障较为复杂,包括遥控、监控和自动控制等诸多控制信号,需要对控制信号工作原理和流程有较深认识,在遇到问题时才会迎刃而解。

设备故障维修案例三

故障现象:发射基站遭受雷击,所有发射机处于常发状态。
解 决方法:发射机常发,可以判断是发射机PTT信号工作不正常。从防雷的常识可以判断,容易遭雷击损坏的应该是接口模块。因为是PTT信号异常,所以更换所 有发射机的遥控接口模块后,发射机工作正常。继续对接口模块进行检查,从接口模块电路图可以分析知道,PTT低电平有效,稳压管V123、三极管U120 和电容C123击穿,都会导致PTT为低电平有效状态,发射机常发;而PTT输入滤波电路R128/C128、R129/C129击穿,只会导致PTT失 效,发射机无法发射。根据分析,检查接口模块电路板,发现是光耦器件U120被击穿,更换后,设备恢复正常工作。

设备故障维修案例四

故障现象:某台发射机在内话席位无法控制其发射。
解 决方法:在基站本地试机发射机工作正常,在遥控接口X9模拟PTT信号,发射也正常。说明发射机本身是工作正常的。于是怀疑内话到发射机的传输线路或遥控 线路有问题,于是更换了一台发射机做测试,发射机工作正常。在这种情况下,到底是发射机问题还是线路问题,看来还不好下结论了。分析电路可以知道,PTT 信号输入到发射机,首先要通过一个光电二极管和感光三极管的转换,光电二极管首先将电信号转换为光信号,然后由感光三极管将光信号转换为电信号,这样做主 要是为了抗干扰,防止发射机把干扰信号当作是PTT信号,而使发射机处于发射状态。通过以上的测试,发射机和遥控线路似乎都很正常。会不会是发射机某些器 件性能不良呢?为了证实判断,首先对与接口X9相连的接口模块进行了更换,这时,在席位就可以遥控发射机发射了,说明,判断是正确的。器件性能不良,最容 易导致遥控失控的应该就是U120光电转换器了,于是更换了U120,型号是H11A550,在内话席位再进行测试,遥控恢复正常,故障排除。

维修案例五

故障现象:主/备发射机单独工作都正常,但在本地操作时,人工切换不正常。解决方法:主用发射机MOD调制模块产生CBIT-TX-1信号(主备机切换控制信号)通过接口模块X9以TEST-OC信号送到备用发射机接口模块X9 的*OFF,同时主用发射机还接收备用发射机接口送来的TEST-OC信号以*OFF信号输入。所以任何一台发射机TEST-OC信号输出电路和*OFF 信号输入电路出现问题,都会导致主/备发射机不能切换。为了确定故障点,将备用发射机更换了一台正常的发射机,并进行相应的系统设置,这时主/备发射机切 换正常。于是对备用发射机继续进行检修。与切换功能相关的电路有接口模块和调制模块,可以通过替换法来确定故障的模块。这里采用直接检测法,先对调制模块 进行检测。按照电路图,检测输入的*OFF切换控制信号电路,检测二极管V160和电阻R160/R161,未发现异常;检测输出的TEST-OC切换控 制信号电路,发现三极管V331损坏,其它器件正常。更换V331,主/备发射机切换正常。

控制信号类维修案例总结:控制信号类故障较为复 杂,首先要对控制信号有一个基本的了解,出现某种故障时,会很自然的联系到相关的控制信号上去,通过电路图,查找相关的控制信号电路,就能排除故障。如果 遇到不了解的控制信号,就只能从电路图中的控制信号的英文缩写去猜测信号的含义,逐个排查认为相关的控制信号,排除故障后,相信会对这个控制信号有较深认 识了。

三.电压驻波比类

首先,对电压驻波比的概念进行简单的阐述,电压驻波比VSWR的计算公式如下:

其中:
VSWR=电压驻波比
=正向功率检测脉冲的幅度,单位为mV
=反向功率检测脉冲的幅度,单位为mV


电压驻波比VSWR是表征射频功放单元和天线等匹配的技术指标,当反向功率为0时(理想状态),驻波比为1,当反向功率增大时,驻波比也增大,因 此,RS甚高频发射机驻波比主要与反射功率有关。在发射机驻波比较大时,极易造成功放的损坏。为了避免功放的损坏,就有必要对驻波比有足够的重 视,尽一切可能将驻波比降低到最小。


对于RS甚高频发射机来说,影响驻波比的主要因素是滤波器、天线和天线电缆。滤波器的谐振频率与发 射机射频不一致时,会出现失谐,反射功率会增大,驻波比增大;天线接头松动,受潮,结冰、结霜等都会影响驻波比;天线电缆受潮、破损等也会使驻波比增大。 因此,在日常维护工作中发射机驻波比是一项非常重要的检查项目,一旦发现异常就可以从以上谈到的方向上来排查。

维修案例六

故障现象:发射机在工作中经常会出现驻波比告警,甚至发射机工作失效。

解决方法:通常情况下,对发射机进行复位,设备可以恢复正常工作。通过滤波器前面板旋钮,对滤波器进行调试,发射机驻波比仍然无法达到最佳状态。由于滤波器 没有技术手册,而且设备安装人员所采用的也是调节前面板的旋钮。在常规方法调节无法将驻波比降低到最低的情况下,只能尝试通过其它方法来降低驻波比。通过 过观察发现射频电缆接口有一个刻度盘,尝试改变射频电缆接口刻度盘的位置,发现驻波比有所变化,通过反复调节,直到驻波比较小,并配合前面板旋钮,可以将 驻波比调整到最佳状态。经过一段时间工作观察,发射机极少再出现驻波比告警。经过分析,射频电缆接口刻度盘的位置与滤波器的电容有关。


总结:通常,模拟滤波器大致有这么几种:应用最多的当数LC滤波器,其次是陶瓷滤波器,再次是声表面波滤波器,还有晶体滤波器、腔体滤波器、螺旋滤波器等等。


LC 滤波器通常的应用范围可以是小于1G,做的出色的可以做到3G, 那需要特殊的材料和工艺以及经验,实际上我们自己在通常情况下,能够做到100M就不错了。而带宽通常在5~30%,做得好的可以做到1~60%.。插损 一般为2~12dB。阻带抑制一般可以做到4~50dB,好的为7~80dB。


陶瓷滤波器,通常只能做到30M以下。一般来讲,6M以上都要用谐波来做。 带宽可以做到千分之几到百分之几。插损通常在2~10个dB, 阻带抑制一般为40~70dB.其主要问题是不好匹配。因其输入输出阻抗多为几百欧姆,难以做到五十欧姆。


声表面波滤波器,通常为几M到两百M,带宽为千分之几到百分之二十,插损通常为20dB左右,现在宽带的做得好也有几个dB的。阻带抑制一般为40~55dB,匹配也是问题。优点是矩形系数小和体积小。
晶体滤波器,通常因其带宽窄和抑制高而得到应用。带宽一般在千分之一到千分之几。应用范围通常在几百K到300M。插损通常为2~8dB,一直可以做到7~80dB,矩形系数也较好。


螺旋滤波器通常用在一百多M,因其体积庞大,所以现在应用较少。


腔体滤波器是介质滤波器的一种,通常用于100~3000M, 带宽通常为百分之几,插损为2~6dB。阻带抑制通常为4~50dB。腔体滤波器由谐振腔、调谐螺钉等组成。腔体的体积大,带来就是Q值高,腔体滤波器一 般能承受更大的功率,腔体的Q值高,而且散热性好,可以应用于更大的功率和频率,但相对成本要高(包括材料和工艺)。我们这里使用的就是腔体滤波器。

维修案例七

故障现象:两个信道的主用发射机驻波比告警,达到2.0。


解决方法:切换到备机,驻波比也告警,同样为2.0,由于是共用天线系统,问题应主要出在天线部分。先对滤波器进行了调节,驻波比降到1.5,然后检查天 线,发现天线接口处已经结冰,取下电缆,发现电缆已经进水,处理电缆,并更换天线,重新恢复设备工作后,检查发射机驻波比已经在正常值范围内。

电压驻波比类维修案例总结:从以上两个维修案例我们可以看出,熟练掌握滤波器的调试方法,是降低发射机驻波比的首要条件。同时还需要经常性的对发射机驻波比进行检查,发现驻波比不正常的发射机,并及时采取措施;定期对天线及接口进行检查,最好是在天线接口外层再包上一层防水胶带。

四.音频信号类

维修案例八

故障现象:接收机接收信号出现时断时续。


解决方法:从故障现象上可以判断,是信号通路出现问题,为弄清楚是信号通路哪个环节出了问题,采用逐级检查的方法。首先检测第一中频10.7MHz,第二中 频1.3MHz,信号正常;检测解调后的音频信号也正常,但经过AF音频电路处理后,输出的信号就时断时续,可以判定是AF音频电路出了问题。音频电路主 要作用是信号经过不同的滤波器后,产生不含音频信号的噪声和不含噪声的载波信号,从而得到静噪门信号。AF音频信号通过AGC控制和带通滤波器,送到受静 噪门信号Squelch和音频抑制信号Inhibit控制的电路,然后经过放大器信号放大后输出。为了确定故障点,从最终输出的音频信号开始反向检测,放 大器输出音频信号不正常,放大器输入音频信号也不正常;检测音频带通滤波器输出级,信号正常。说明问题出在受静噪门信号Squelch和抑制信号 Inhibit控制的开关控制电路上,开关控制电路的工作原理是当信号低于静噪门限时抑制音频信号输出。音频抑制信号也可以控制开关控制电路切断音频信号 输出通路。据以上分析,检测开关控制电路,控制电路集成块外围器件未发现异常,于是更换了控制电路集成块,再试听接收的音频信号,已经正常,示波器检测音 频信号正常。

维修案例九

故障现象:管制部门反映内话席位某个频率接收信号干扰严重。机务员在遥控端直接从配线架上进行监听,接收信号有干扰;于是在VHF基站,拔下有干扰信号的接收机遥控接口,直接从接口引接音频信号进行监听,信号正常。


解决方法:由于在收发一体机直接从接口引接音频信号进行监听,信号正常,因此判断收发一体机设备本身工作正常,查找干扰信号是如何引入内话系统,多方查找, 一无所获。于是更换一台机器,调整到相同频率进行测试,在内话监听,音频信号正常。看来问题还是出在设备本身,在无法判断设备故障点的情况下,尝试更换与 音频信号相关的模块,首先更换了遥控接口模块,在管制席位监听音频信号正常。问题很快就解决了,但问题到底出在哪里呢?如何解释在遥控端直接从配线架上进 行监听,接收信号有干扰;在VHF基站,拔下有干扰信号的接收机遥控接口,直接从接口引接音频信号进行监听,信号正常。继续分析原因如下:问题的实质是遥 控接口模块的音频滤波器损坏,导致干扰信号串入。如何解释在遥控接口直接监听音频信号正常呢?其实,道理很简单,干扰信号是从音频信号线串入的,拔下遥控 线,直接监听,线路没有了,干扰信号自然无法串入设备。



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