姚維華+劉志鵬+于躍+畢明林

摘要：發(fā)射機(jī)是天氣雷達(dá)的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，元器件較多，工作電壓高，電流大，是故障的易發(fā)部位。輸出功率過低是發(fā)射機(jī)的常見故障，其原因很多，診斷和維修過程比較復(fù)雜。本文闡述遼寧省朝陽市氣象局新一代天氣雷達(dá)發(fā)射機(jī)輸出功率過低故障的一個(gè)檢修實(shí)例。

關(guān)鍵詞：發(fā)射機(jī);輸出功率;可控硅

中圖分類號(hào)： TN959.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI編號(hào)： ? 10.14025/j.cnki.jlny.2016.20.043

714CDN雷達(dá)的發(fā)射系統(tǒng)為主振放大式發(fā)射機(jī)，其功能是將來自頻綜的射頻脈沖進(jìn)行放大，輸出大功率射頻脈沖信號(hào)。系統(tǒng)主要由監(jiān)控分機(jī)、整流分機(jī)、充電控制分機(jī)、燈絲偏磁分機(jī)、功放分機(jī)、脈沖變壓器、速調(diào)管等組成，這些分機(jī)和分機(jī)中的各種元器件的工作狀態(tài)、性能等都對(duì)發(fā)射機(jī)輸出功率產(chǎn)生影響。系統(tǒng)設(shè)有報(bào)警功能，對(duì)大部分故障能準(zhǔn)確定位，但對(duì)一些由于器件性能變差而導(dǎo)致的故障，系統(tǒng)則不能給出報(bào)警信息。以下就是一例由于可控硅性能變差而導(dǎo)致速調(diào)管輸出功率過低的故障。

1 故障現(xiàn)象

2012年6月28日，遼寧省朝陽市雷達(dá)站714CDN雷達(dá)發(fā)射機(jī)出現(xiàn)發(fā)射功率過低故障，速調(diào)管輸出功率為100KW左右（正常值為≥250KW），雷達(dá)回波強(qiáng)度減弱，系統(tǒng)無故障報(bào)警信息。

2發(fā)射機(jī)工作過程簡(jiǎn)述

發(fā)射機(jī)開低壓后，燈絲電源通過脈沖變壓器次級(jí)雙繞組降壓變壓器變壓整流，為速調(diào)管燈絲（陰極）提供6.2V的直流電壓，對(duì)燈絲進(jìn)行加熱;15分鐘后，準(zhǔn)加燈亮;開高壓工作時(shí)，大功率調(diào)制器工作，為速調(diào)管提供所需要的高壓調(diào)制脈沖;接收機(jī)中的頻率綜合器通過功放向速調(diào)管輸出射頻激勵(lì)脈沖，速調(diào)管對(duì)輸入的射頻脈沖進(jìn)行放大，輸出大功率射頻脈沖信號(hào)。

3故障原因分析及檢修過程

3.1發(fā)射機(jī)輸出功率低常見的原因

引起發(fā)射機(jī)輸出功率降低常見的原因有以下幾種：一是燈絲電源為速調(diào)管提供的燈絲電壓過低，速調(diào)管燈絲不能充分加熱，發(fā)射電子能力下降，導(dǎo)致速調(diào)管放大能力下降;二是頻綜通過功放輸出的射頻激勵(lì)脈沖功率低于正常值，雖經(jīng)速調(diào)管正常放大，但輸出仍低于正常值;三是充電調(diào)制電路故障，不能為速調(diào)管提供正常的高壓調(diào)制脈沖;四是速調(diào)管本身問題導(dǎo)致的放大能力下降等。

3.2檢修過程

故障發(fā)生后，廠家技術(shù)人員立即前來維修。根據(jù)故障現(xiàn)象重點(diǎn)檢查以下部位：首先在開高壓的狀態(tài)下查看調(diào)制柜的電流表指示，注電流示值為34mA，反峰電流為15mA，均正常，這說明充電控制及調(diào)制電路工作正常;關(guān)高壓，用萬用表檢查燈絲電源為速調(diào)管提供的燈絲電壓（脈沖變壓器7，8腳）示值為6.2V，正常，說明燈絲電源及脈沖變壓器次級(jí)雙繞組降壓變壓器變壓和整流工作正常;然后用機(jī)外小功率計(jì)檢查功放輸入輸出功率，分別是40mW和0.86W，均為正常值且穩(wěn)定，說明頻綜及功放工作正常;再用萬用表逐個(gè)測(cè)量可控硅、IGBT等器件，均無明顯異常。以上的檢查結(jié)果都正常，說明進(jìn)入速調(diào)管的能量正常，據(jù)分析可能是速調(diào)管本身的放大性能變差，或是進(jìn)入速調(diào)管的能量沒有得到有效利用?？紤]速調(diào)管為近期新更換，工作時(shí)間約3000小時(shí)，損壞的可能性不大，那么，很可能是進(jìn)入速調(diào)管的能量沒有得到有效利用。為了弄清這個(gè)問題，就需要檢查進(jìn)入速調(diào)管的高壓調(diào)制脈沖與射頻脈沖在時(shí)序上是否同步。如果兩個(gè)脈沖在時(shí)間上同步，即射頻脈沖的整個(gè)波段全部包含在高壓調(diào)制脈沖的峰值區(qū)域，則該射頻脈沖得到充分放大;如果兩個(gè)脈沖在時(shí)間上不同步，射頻脈沖只有部分波段包含在高壓調(diào)制脈沖的峰值區(qū)域，則不包含在高壓調(diào)制脈沖峰值區(qū)域內(nèi)的射頻脈沖得不到放大，導(dǎo)致速調(diào)管輸出功率下降。

用示波器查看發(fā)射機(jī)輸出的檢波包絡(luò)，發(fā)現(xiàn)高壓調(diào)制脈沖與射頻脈沖在時(shí)序上錯(cuò)位，使射頻脈沖只有部分波段處于高壓調(diào)制脈沖的峰值區(qū)域。為什么會(huì)出現(xiàn)高壓調(diào)制脈沖與射頻脈沖在時(shí)序上錯(cuò)位這種現(xiàn)象？當(dāng)時(shí)懷疑是可控硅出了問題，因?yàn)樗钦{(diào)制開關(guān)，但是用萬用表測(cè)量，并沒發(fā)現(xiàn)異常。那怎樣解決這個(gè)問題呢？廠家技術(shù)人員解答：714CDN天氣雷達(dá)在電路設(shè)計(jì)上考慮到充電調(diào)制電路相關(guān)器件性能參數(shù)的差異對(duì)高壓調(diào)制脈沖時(shí)序的影響，在信號(hào)處理器中設(shè)置一個(gè)射頻脈沖的時(shí)間參數(shù)mt0（1us狀態(tài)射頻脈沖時(shí)序參數(shù)），以便使射頻脈沖較好地與高壓調(diào)制脈沖在時(shí)序上同步。調(diào)整這個(gè)參數(shù)，會(huì)使射頻脈沖在水平方向發(fā)生位移。于是我們將mt0由4調(diào)到3，調(diào)整后射頻脈沖波形全部進(jìn)入高壓調(diào)制脈沖峰值區(qū)域，兩者在時(shí)序上同步，速調(diào)管的發(fā)射功率也恢復(fù)正常。

3.3故障原因驗(yàn)證

2012年7月7日，發(fā)射機(jī)掉高壓，系統(tǒng)報(bào)賦能故障?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)6個(gè)可控硅中有3個(gè)擊穿。更換一組新的可控硅后，用示波器查看檢波包絡(luò)，發(fā)現(xiàn)高壓調(diào)制脈沖與射頻脈沖時(shí)序上錯(cuò)位，這時(shí)我們又將信號(hào)處理器中設(shè)置射頻脈沖的時(shí)間參數(shù)mt0由3調(diào)回到4，射頻脈沖又與高壓調(diào)制脈沖在時(shí)序上同步。重啟高壓，發(fā)射機(jī)輸出功率正常，故障排除。至此，6月28日高壓調(diào)制脈沖與射頻脈沖在時(shí)序上錯(cuò)位的原因找到了，是由可控硅造成的。因?yàn)橹皇歉鼡Q了一組新的可控硅，高壓調(diào)制脈沖波形又回到了原來的位置，這說明當(dāng)時(shí)該組可控硅雖未完全損壞但性能已經(jīng)變差，導(dǎo)致其開關(guān)時(shí)間發(fā)生偏差，造成高壓調(diào)制脈沖時(shí)序的變化。目前，臺(tái)站對(duì)可控硅的檢查只是用萬用表測(cè)量其是否損壞，對(duì)性能變差這種故障尚無簡(jiǎn)便有效的檢測(cè)手段。

4結(jié)論

發(fā)射機(jī)系統(tǒng)是故障的多發(fā)部位，其中由于元器件損壞引起的故障較易診斷和維修，但如本例這樣的由于元器件性能變差而引起的故障，原因比較隱蔽，診斷和維修的過程更需要細(xì)致和周密，這就要求維修人員對(duì)發(fā)射機(jī)的原理和構(gòu)成有深入的了解，對(duì)各種元器件的性能參數(shù)有全面的掌握，對(duì)診斷維修的順序和流程有合理的安排。另外，應(yīng)及時(shí)對(duì)檢修過程進(jìn)行整理和總結(jié)，為雷達(dá)維修工作不斷積累經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 柴秀梅，潘新民，等.新一代天氣雷達(dá)故障診斷與處理[M].北京：氣象出版社，2011，（01）.

[2] 柴秀梅，吳蕾，潘新民，等.氣象雷達(dá)技術(shù)論文集[C].北京：氣象出版社，2011.

作者簡(jiǎn)介：姚維華，朝陽市氣象局，工程師，研究方向：新一代天氣雷達(dá)技術(shù)保障工作。