网络电容耐压不足引起的思考和解决办法探讨
李军胜 张燕
（国家新闻出版广电总局953台）
摘要: 在DX-400中波发射机维护的过程中，随着设备部分器件的老化，发射机会出现各种各样的故障，比如真空电容耐压不足、电解电容电解液干涸、电阻阻值变化等引起的一系列故障，其中真空电容耐压不足引起的故障比较典型，出现该故障时，将严重影响安全播出。本文通过并机网络工作原理的分析，结合真空电容故障现象、故障处理引发的思考进行了完整的论述。关键词: 真空电容 耐压 故障处理 匹配输出网络1 前言
我台的DX-400中波发射机是DX-600水冷式数字调幅中波发射机拆除一个PB200单元，外加一个单机/并机切换系统的改型机。在维护的过程中，我们发现随着设备部件的逐步老化发射机出现了各种各样的故障，其中网络真空电容故障比较典型，引起了我们的高度重视，通过故障的分析、查找，找到了此类故障快速处理的方法。图1所示DX-400改型机网络原理图。图1 DX-400改型机网络原理图
2 真空电容耐压不足故障
2.1 故障现象发射机在高功率400kW播出的情况下，两PB单元突然出现频繁VSWR TEST（驻波比测试）保护，电流表、功率表来回摆动，降功率，出现VSWR（驻波比）故障时，MMI（人机接口）上总是PB2故障指示灯先亮，紧急将发射机降至中功率200kW维持播出。2.2 故障分析引起VSWR TEST故障产生的原因大致有以下几种：1.PB单元弧光引起的VSWR TEST故障2.网络VSWR引起的VSWR TEST故障3.天线VSWR引起的VSWR TEST故障4.来自TCU的VSWR-H信号5.手动VSWR 测试时产生VSWR TEST故障当驻波比故障产生时，将同时伴随RF MUTE（射频封锁）保护。如果在20秒钟内连续检测到5次VSWR产生，发射机将步进降功率，每隔4秒钟一次，直至关机。在播音过程中发射机没有出现打火现象也没有人为进行手动VSWR TEST试验，排除弧光和手动VSWR TEST引起VSWR TEST故障可能性；在发射机降功率之后，播出恢复正常，排除故障检测电路故障引起VSWR TEST，判定故障出在并机网络或天馈线系统。2.3 故障查找（参看图1）1、利用周二停机时间进行测试，发现低调幅和载波时播出正常，在测试发射机频响、失真时，在低频区扫描时发射机有驻波比故障保护，说明DX-400改型机网络组件存在耐压不足故障。2、检查天馈线系统并将天调室网络切换到备份网络进行试机，VSWR故障依然存在，说明主用天调室网络正常。3、将功放单元PB1、PB2分别倒单机高功率满调幅试机，两PB单元试机正常，说明单机匹配输出网络、∏2匹配输出网络和天馈线系统正常。4、通过以上三步故障查找，锁定故障范围在∏2并机网络和90°相移网络，决定从网络阻抗匹配和真空电容耐压方面查找故障。2.3.1 并机网络简单介绍DX-400改型机的并机网络采用的是原有的DX-600发射机的并机网络。它采用的网络与国内现用的桥T网络不同，称为“带有浮动阻隔负载的三路90°相移网络，并运用了四分之一波长段原理。不但有反向特性，而且对PB间的隔离也很好，在两并机状态，隔离度达到-35～-40dB以上，这对保持并机性能有利。网络的特性具有3个特点：(1) Z1 ，Z2 两者为相等容抗，与Z3 电抗相等但为感抗。(2)电抗值为输入、输出阻抗值乘积的开方。(3)90°网络具有反向特性，即Q-Section特性。2.3.2 90°相移网络N10、N20网络阻抗测试断开PB单元匹配输出网络与馈芯之间的连接，分别将网络分析仪测试线接至PB1、PB2位置端口。测得PB1阻抗：40.1-j0.18Ω（容性），PB2阻抗：39.8-j0.05Ω（容性），与调机数据基本相同。2.3.3 并机网络测试图2 并机网络阻抗测量图
参看图2，断开PB1单元90°相移网络（N10网络）、PB2单元90°相移网络（N20网络）与并机网络合成点之间的连接，使用HP8752A网络分析仪测量并机网络至天线方向的阻抗，测量结果为84+j0.2Ω（感性），与调机数据基本相同。综合以上网络阻抗的测量结果，判断并机网络阻抗匹配正常，发射机在并机状态出现频繁VSWR TEST（驻波比测试）保护是因为并机网络真空电容故障引起。2.4故障处理拆下PB1、PB2单元90°相移网络和并机网络所有真空电容逐个进行直流耐压试验，发现PB2单元90°相移网络C21B真空电容耐压值明显偏低，正常直流耐压试验在24kV。但在实际打压时，当电压打到18kVDC时泄漏电流较大，表针有明显摆动。更换此真空电容，满功率，满调幅（送60Hz～8kHz音频冲击）试机，天调室观察无异常，故障排除。3引发的思考
1、通过真空电容耐压不足导致发射机频繁出现VSWR TEST（驻波比测试）保护故障的处理的总结，可以找到快速处理此类故障的方法：首先，通过故障现象可以发现，每次VSWR TEST故障产生时，首先是PB2单元先出现此故障，然后PB1单元才出现，基于这一点可首先将故障点锁定在PB2单元。其次，各网络阻抗匹配正常，说明故障点在真空电容耐压。第三，通过对真空电容进行耐压试验，找出确切的故障点。2、为避免此类故障再次发生，可创新维护方法，发射机维护增加如下检修项目：①定期测量发射机与天馈线之间各匹配网络的阻抗，必要时进行调整。②定期测量PB单元与合成器之间各匹配网络的阻抗，必要时进行调整。③定期对各匹配网络真空电容进行打压试验，必要时进行更换。④根据天气变化，及时调整馈线拉力，增加对天馈线系统的维护，避免馈线垂度过大，影响阻抗。3.1 天调室匹配网络的测量与调整图3 天调室匹配网络测量与调整接线图
1、将调配室馈线窗口从里侧断开，用网络分析仪或阻抗电桥测量网络输入端的阻抗。改变电感线圈中间抽头的位置，使测得的阻抗实部为纯阻75(Ω)。再调整电容值，使测得的阻抗虚部为零。2、恢复馈线与网络输入端口的连接，将发射机输出端口与馈筒断开，用网络分析仪或阻抗电桥测量馈筒输入端口的阻抗。细调电感与电容，使测得的阻抗与发射机的输出阻抗相匹配，发射机反射功率指示为零或接近于零。3.2 单机上天线，∏2匹配输出网络测试与调整图4 ∏2匹配网络测量与调整接线图
1、首先把辅助合成器顶部A、B入口的4"馈筒拔出，把两根6米等长的RF电缆，一头压接BNC，另一头焊接两只夹子。将6" TEST LOAD出口接2W/75Ω电阻（纯阻）。2、分别将PB1、PB2模式开关倒“测试负载”位置，使用网络分析仪在A入口或B入口测量Π2测试负载输出网络输入阻抗，检查测量值是否与调机数据记录相同，否则，进行调整。3、调试过程中，可调节AUX（辅助）合成器顶部机箱中A、B端口电容，（进行调节相角补偿）。3.3 两并机（N-1）上天线，Π1网络测试与调整（参看图2）1、将Π1并机网络前端断开，即N10、N20 90°相移网络出口合成点拆开。2、将Π1并机网络后端断开，即将Π1并机网络与单/并机切换开关之间断开。3、在Π1网络前端夹上测试线，Π1后端出口接2W/75Ω电阻（纯阻）。利用网络分析仪测试Π1网络阻抗，检查测量值是否与调机数据记录相同，否则，进行调整。4、分别调节C1（调谐电容）、C2（调载电容）使测量阻抗与调机数据相同。3.4 90度相移网络测试与调试（参看图5）图5 90°相移网络测量连接图1、将N10、N20 90°相移网络输出合成点连接件进行恢复连接，将网络分析仪测试线接至辅助合成器A入口（PB1输入端口）。2、在MMI合成器模式控制菜单中，将PB1、PB2置于ON AIR（在线）位置，检查测量值是否与调机数据记录相同，否则，进行调整。3、通过调整对N10网络进行调节C10A、C11A、L10中心抽头。3.5 PB1、PB2匹配输出网络测试与调整（参看图6）图6 PB1、PB2匹配输出网络测试接线图
1、将PB1、PB2匹配网络出口到辅助合成器A、B口，用4"馈管连接。分别将PB1、PB2匹配网络下方，即合成铜棒处与匹配网络输入连接铜棒拆卸。2、参看图6，使用用网络分析仪测试其输入阻抗，检查测量值是否与调机数据记录相同，否则，进行调整。3、通过调整C1、C2和L中心抽头可实现阻抗调整。3.6 天馈线系统的维护对于DX中波发射机来说，天馈线系统提出了较为苛刻的要求，要求天线驻波比（VSWR）≦1.2，否则，即掉高压，射频封锁保护，这就要求在调整天馈线系统时，对VSWR留有一定的余量，最好使VSWR≦1.1以下，使天馈线系统处于良好的匹配状态，只有这样，才能避免馈线在夏季由于气温变化导致馈线垂直度发生变化时，进而导致馈线的特性阻抗发生变化，保证天线驻波比（VSWR）≦1.2，以保证发射机安全可靠工作。3.6.1维护方法1、每年冬、夏两季到来之前，应适当调整馈电线路的垂度，馈线垂度过大、内外导体同心度不好、松紧度不同或有蜘蛛网或植物搭在内外导体上容易引起馈线打火。2、每年在雨季来临之前，检查塔下的放电球间隙，根据季节适当调整间距，放电间隙不合适将会出现非正常情况下的放电或不放电。3、每季度清洁一次调配室内的设施、检查电源、清洁穿墙绝缘子等。对于天线调配室的维护应给予足够的重视，要定期检查室内的调配电感和电容有无损坏；天线接地开关接触是否良好，动作是否灵活；调配室屏蔽层是否开焊；接地点是否牢靠等。如果调配室内潮湿，应设法除潮。还要检查馈线窗口的连接插头是否有松动、窗口馈线跳线有无相互触碰或断线、接到塔桅底部的馈管有无松动的现象。4、每年1～2次测试馈线的行波系数、绝缘电阻和直流电阻。
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