梁炯

【摘要】針對短波發(fā)射機(jī)中諧波濾波器單元常見問題，本文從諧波濾波器單元的原理和在整機(jī)中的作用出發(fā)，分析了問題產(chǎn)生的原因，以及問題處理方法，可幫助維護(hù)人員快速解決問題，大幅提高維修效率。

【關(guān)鍵詞】諧波抑制;阻抗匹配;切換控制。

中圖分類號：TN94? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.01.007

作為短波發(fā)射機(jī)重要組成部分之一，諧波濾波器單元主要完成功放輸出信號的諧波抑制作用。由于功放單元的非線性因素，導(dǎo)致功放輸出信號中含有大量雜散信號，諧波濾波器單元就是為了濾除此類雜散信號，保證輸出信號純度設(shè)計的。同時，諧波濾波器單元作為發(fā)射機(jī)末端輸出部分，是直接與天饋線系統(tǒng)直連的，諧波單元還承擔(dān)發(fā)射機(jī)功放單元與天饋線系統(tǒng)的匹配橋梁作用，可以說，諧波濾單元性能的好壞，直接影響著發(fā)射機(jī)功率輸出是否正常，因此，對諧波濾波器基本原理與單元常見問題進(jìn)行分析，并總結(jié)處理方法，對設(shè)備的使用與維護(hù)，就變得十分必要。

1. 諧波濾波器單元作用

諧波濾波器單元在整機(jī)中，主要有以下幾個作用：

1.1 諧波抑制

由于功率放大器的非線性因素，導(dǎo)致功放輸出的信號中含有大量的雜散信號，主要是二次諧波、三次諧波。諧波的存在，會影響輸出信號的純度，增加了功放輸出反射，因此，必須在發(fā)射機(jī)輸出端設(shè)計諧波濾波器單元，實現(xiàn)對諧波雜散的抑制。

1.2 阻抗匹配

諧波濾波器位于功放輸出和天饋線系統(tǒng)之間，可實現(xiàn)發(fā)射機(jī)功放單元和天饋系統(tǒng)的阻抗匹配作用，有效改善功率輸出效果，降低反射功率與整機(jī)輸出電流，使有效功率最大化輸出。

2. 諧波濾波器基本原理

依據(jù)歸一化元件參數(shù)來設(shè)計濾波器，以歸一化元件參數(shù)為基本依據(jù)，經(jīng)截止頻率變換和特征阻抗變換兩個步驟求得待設(shè)計濾波器的構(gòu)成元件參數(shù)。其中，截止頻率變換就是按下式來改變歸一化元件參數(shù)。

由于基準(zhǔn)濾波器的截止頻率為，基準(zhǔn)濾波器的特征阻抗為1Ω，為對應(yīng)的歸一化的電感參數(shù)，為對應(yīng)的歸一化電容參數(shù)，待設(shè)計濾波器的截止頻率為fp，待設(shè)計濾波器的特征阻抗為R。所以

代入歸一化的電感、電容參數(shù)即可計算出濾波器具體的電感、電容值。

根據(jù)整機(jī)設(shè)計需要，諧波濾波器單元采用低通LC濾波形式，其仿真電路圖如圖1所示。

諧波濾波器單元工作頻率范圍是3.2MHz～26.1MHz，整個單元分成六段濾波板，每段濾波板都采用LC諧振形式設(shè)計。激勵器根據(jù)輸出頻率，自動控制對應(yīng)頻段輸入輸出端的真空繼電器，通過繼電器的切換，實現(xiàn)對應(yīng)頻段濾波板的接入與斷開。其原理框圖如圖2所示。

諧波濾波器單元頻率分段如表1所示。

3. 常見問題分析及其處理方法

根據(jù)諧波濾波器單元的基本原理和作用可知，當(dāng)諧波單元出現(xiàn)故障時，會影響整機(jī)輸出的雜散抑制效果，整機(jī)輸出功率也會不正常，甚至報警而無法播出。由于雜散抑制效果需要儀器測試，因此，一般通過判斷整機(jī)輸出功率、駐波比、電流等運(yùn)行參數(shù)來判斷諧波單元是否正常。諧波濾波器常見問題如下：

3.1 諧波濾波板故障

諧波濾波板采用LC諧振電路構(gòu)成的7階低通濾波器形式，元器件為電容和電感器件，因此，電路板出現(xiàn)的問題主要是電容和電感出現(xiàn)故障，具體就是電容燒壞，電感焊接點(diǎn)融化。由于元器件耐壓值比較高，出現(xiàn)問題主要是通過元器件的電流過大燒壞元器件。

諧波濾波板元件器燒壞，在整機(jī)運(yùn)行上體現(xiàn)出來最明顯的現(xiàn)象就是發(fā)射機(jī)反射功率過大，駐波比偏高，整機(jī)電流也會異常，機(jī)器甚至?xí)缶?/p>

如何定位和檢查是否是諧波板出現(xiàn)問題，可更換到其他頻段頻率開機(jī)，如果其他頻段正常開機(jī)發(fā)射，只有某段內(nèi)頻率都報警，可基本判斷為該段諧波板故障。打開諧波單元蓋板，可通過目測方法觀察到底是哪里出現(xiàn)燒壞現(xiàn)象，進(jìn)而進(jìn)行維修處理。

3.2 真空繼電器損壞

通過圖1的原理圖可知，真空繼電器主要實現(xiàn)濾波板的接入與斷開，繼電器的動作由激勵器直接控制。繼電器默認(rèn)是斷開，即濾波板不接入射頻鏈路。當(dāng)有頻率設(shè)置時，才選通對應(yīng)頻段繼電器。繼電器出現(xiàn)故障主要分為繼電器開路，無法閉合接通濾波板，另外一種是繼電器始終閉合，無法釋放。

當(dāng)繼電器開路，無法閉合時，該段濾波板無法接入，相當(dāng)于功放輸出開路，如果此時發(fā)射功率，整機(jī)體現(xiàn)的現(xiàn)象就是電流很大，四個末級模塊均有功率輸出，但是發(fā)射機(jī)正反向功率均為零，需要立刻停止發(fā)射。此時可通過測量該段頻率輸入輸出控制繼電器的切換是否正常，如果不正常，可測試?yán)^電器的供電和控制電平，如果供電和控制正常，則基本判斷為繼電器故障，更換繼電器后，低功率輸出，測試輸出功率是否正常。

當(dāng)繼電器始終閉合，無法釋放時，整機(jī)體現(xiàn)的故障就是只有該段可以正常發(fā)射，其他段都不正常，反射功率和駐波比偏大，電流也不正常。是因為當(dāng)選通其它頻段時，相當(dāng)于有兩路接通，整個諧波單元參數(shù)都變差，導(dǎo)致輸出功率異常，參數(shù)變差。這時將激勵器斷電，測試該段繼電器是否始終接入而沒有釋放，如果是，則是繼電器壞掉，需要更換真空繼電器。

3.3 內(nèi)部射頻線接觸不好

內(nèi)部線纜主要包括功率檢測器的輸入輸出線纜，以及每段諧波濾波板輸入輸出射頻線纜。線纜出現(xiàn)的問題比較隱蔽，幾乎不會出現(xiàn)斷開情況，基本都是接觸不良，比如檢測器輸入輸出線纜與后面板連接器焊接處虛焊、開焊，檢測器端連接器松動，以及諧波板輸入輸出線纜芯線和屏蔽層虛焊等。

當(dāng)出現(xiàn)射頻線纜接觸不良時，機(jī)器出現(xiàn)的典型現(xiàn)象就是整機(jī)輸出功率不穩(wěn)定，功率跳動，嚴(yán)重者個別頻點(diǎn)出現(xiàn)過壓和駐波比報警。

為了判斷是何處問題，先更換其他段頻發(fā)射功率，如果 其它頻段也出現(xiàn)功率不穩(wěn)定甚至報警情況，則重點(diǎn)排查檢測器輸入輸出線纜，因為多段諧波板焊接線都出現(xiàn)問題的可能性不大，重點(diǎn)排查公共線路。檢查檢測器輸入輸出線纜接頭是否擰緊、接頭射頻線屏蔽層和芯線是否松動，后面板焊接處重新補(bǔ)焊，再開機(jī)檢查是否解決問題。

如果只是某段頻率出現(xiàn)指標(biāo)變差、功率不穩(wěn)定甚至報警現(xiàn)象，重點(diǎn)檢查該段濾波板輸入輸出射頻線焊接點(diǎn)是否虛焊、脫焊，重新對焊點(diǎn)進(jìn)行加焊補(bǔ)焊，重新發(fā)射該段頻率，驗證問題是否解決。

4. 注意事項

由于諧波濾波器屬于分段設(shè)計，在判斷是不是某一段出問題或者驗證處理結(jié)果時候，可設(shè)置發(fā)射機(jī)低功率或者中功率輸出，觀察輸出功率是否正常，不要直接開高功率，防止功率過大燒壞設(shè)備。

要注意單元內(nèi)部導(dǎo)線，尤其是電源線與控制線，在維護(hù)維修時候不要與射頻鏈路接觸距離太近，防止大功率輸出時候打火，進(jìn)而引起單元損壞。

在更換諧波板，焊接板子輸入輸出射頻線時候，避免芯線焊接點(diǎn)底部焊錫過多，流入單元底板，引起打火燒壞機(jī)器。

5. 結(jié)束語

了解了諧波濾波器單元在整機(jī)中的作用，及其設(shè)計原理，充分利用諧波分段模式，可以更好的判斷問題、分析問題和解決問題，有效提升維修與維護(hù)效率，也可以降低機(jī)器在運(yùn)行中出現(xiàn)問題的概率，同時，也鍛煉了操作人員和維護(hù)人員的業(yè)務(wù)能力。

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