固态高功放在FY-2E气象卫星中的应用研究

E气象卫星应用系统地面指令与数据接收站(简称CDAS)，主要由天线、信道、图像、遥测遥控、测距等分系统组成。信道分系统是其中重要组成部分之一，主要任务是接收卫星原始云图、展宽云图、遥测、三点测距等信号，并发射展宽云图、遥控指令、三点测距等信号。固态功放组件是信道系统的咽喉，它一般也是系统中体积最大、耗电量最多，发热密度最大的设备，由于其工作频段较高(我国气象卫星系列在S波段)，对与前后传输网络是否匹配良好要求高，所以其工作特性将直接影响整个CDAS系统的性能指标。

　　运行过程的故障及解决方法

　　2009年12月发现所收到的一张卫星云图，如图3所示，出现大量麻点和丢线，误码率为10-3个数量级(正常情况下为≤10-6)，而接收的遥测信号AGC电平、给卫星发送的遥控指令、DPL的SSD跟踪均无误，由此可定位为信道部分必有强干扰。再检查信道部分设备的运行情况，发现问题在固态功放，其输出功率为47dBm，反射功率达到43dBm， 根据公式：反射系数 ，驻波，可以计算出驻波比为4.4，已经大大超过了正常值1.3。对于如此大驻波比产生的原因，进行了研究与排查，发现最近天气剧变，温度下降、大雪纷飞、空气湿度大，而充气机启动次数较多，且干燥剂变红失效，判定是波导系统漏气，机房的湿空气不能得到很好地干燥，直接充到天馈线中，而馈线在外遇冷凝结成冰块，致使传输网络阻抗失配，驻波比超标，给接收信号带来强干扰。针对此情况，我们配合设备厂家，对波导内湿空气进行了全部清理、在波导接口处加了密封垫。在处理完后，输出功率为46dBm，反射功率为28dBm，驻波比值正常，接收到的正常云图如图4所示。


        提出的保护措施

　　固态功放是对驻波比极为敏感的微波器件，驻波太大会使其工作频段变小、给接收部分带来强干扰并使其饱和，更有甚者烧坏发射机。为防患于未然，笔者将理论研究和自己的工作实践相结合，特提出以下几大重点监管措施。

　　固态功放驻波的好与坏，是取决于其与后端馈线网络是否匹配良好造成的。由于馈线大部分长期工作在室外，很容易受环境温度、湿度的变化、及大风天气碰撞而生锈、变形致使反射损耗变大。为此，要保证馈线上铁塔时不能有碰撞，且固定要牢固尽量不要承受过多硬力、固定间距不要太大;且在环境温度、湿度剧变的情况下，加强监督并采取保护措施;要定期检查充气机内干燥剂，防止其变红失效。

　　将功放后馈线网络系统纳入监控管理范围，设置监测点，由于馈线充气机一般有遥信接口，可将充气气压、充气次数、充气时间间隔等参量的变化情况进行采集传送到网络监测系统，即可实时监视。

　　FY-2E地面应用系统固态功放组件主要由输入/输出组件、功放模块、大电流的电源组件、风冷系统及功放的监视、控制和保护电路几部分组成。可对射频信号输入输出功率取样检测、反射功率取样检测。射频微波管对工作条件要求高，因此必须对环境温度、各功放模块温度、电源电压、输入功率、输出功率、反射功率等参数进行实时监视并实施快速保护。另外，功放工作时功率大、产生热量多，要定期对风冷系统进行巡检，确保系统通风冷却正常。

　　结语

　　本文通过对固态功放设计思路、关键技术和应用实例的探讨，研究了晶体管损坏对功放组件输出的影响、功放组件中晶体管的阻抗匹配、功放组件的散热设计，结合在实际工作的应用情况，最后提出了几条具有针对性和有效性的保护措施，可以提高固态功放在实际业务中的稳定性、可靠性和高效性。