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车载电台是野外勘探生产中不可缺少的装备之一,每个工区所用少则几十台多则上百台。近来,车载电台在实际使用中,经常会出现通信效果变差的现象,以前能通信的地方,如今也有些困难了,而且通信距离还在缩短。原来在开阔的地带通信距离在10km以上,现在却只有三五公里,甚至更短。这时,人们常常认为是电台的发射功率不够和接收能力变差而引起的,可是,在综合测试仪上对电台进行检测时,各项指标又均合格。事实上,出现这类问题,通常是车载电台天线系统故障或其性能变差所致。下面着重谈谈如何查找车载电台天线系统的故障,以及故障的成因和排除故障的方法。
天线系统的组成及功能
车载电台天线系统一般由电缆(馈线)、电缆头(电缆与电台之间的连接头)、天线和天线座组成。首先,电台输出的射频信号功率,通过馈线输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去,电磁波到达接收地点后,由天线接收(仅接收很小一部分功率),并通过馈线送到电台。从这一过程可见,天线系统是发
射和接收电磁波重要的无线电设备。
天线系统故障的检测、排除方法
1.检测电源电压
一般通信距离缩短,都要先测试电源电压。测试时,先启动汽车发动机,待其转速正常后,用万用表测量进入车载电台的电源电压,要分别测出车载电台在发射和接收状态下的电压值。
在接收状态下,电源电压应该在13.8V??10%,而且,收、发状态下的电压值都应在12V以上,或者说两个电压值相差应在3V以内,否则就说明电源电路有问题,影响车载电台的收发效果。
2.检查汽车蓄电池
检查汽车蓄电池,即检查蓄电池充电电路、电路连接和电路引出线路等,特别是要检查接电瓶的接线夹。
3.检测天线系统开路状况
从电台上拔出电缆头,用万用表测量电缆头的中心针和外壳间的电阻值,即同轴电缆芯线和电缆屏蔽层(地线)间的电阻值,正常情况下应为开路。
检测天线系统的开路状态时,通常会发现两种故障:一是中心针和外壳间无电阻值或只有几欧姆的电阻值;另一个就是中心针和外壳间的电阻在500??以内。
(1)中心针和外壳间无电阻值或只有几欧姆的电阻值
如果测试发现无电阻值或电阻很小,说明电缆头与外壳之间或电缆芯线与电缆屏蔽层之间有短路现象;短路的原因通常有两种:
1)由于电缆与电缆头间或电缆与天线座焊接不良,电缆头经过多次插拔、扭动或天线座松动、电缆紧固不良、部分焊点松动等,使电缆芯线和屏蔽层绞合在一起,引起短路;
出现这种故障时,可将电缆连接不好的一端剪掉,重新焊好电缆头。在更换电缆头时,有时会出现电缆和电缆头粗细规格不匹配、电缆和电缆头不能紧密连接的情况,这会引起电缆的屏蔽层和芯线间再次出现短路的现象,所以,应尽量选择合适的电缆和电缆头。如果实在没有合适的电缆(一般电缆比电缆头孔细),可用防水胶带将电缆根部缠绕几圈,使电缆与电缆头紧密连接。
2)电缆长期受较大的应力使电缆的绝缘层裂开,致使电缆芯线与屏蔽层短路,这种情况常见于电缆经常扭动的部位、电缆头根部和电缆弯曲半径太小的部位。
要尽可能地避免上述故障,平时应尽量少插拔电缆头。不得不插拔电缆头时,也应手握电缆头进行,不要用力牵拉同轴电缆;另外,同轴电缆通过门盖缝时也要注意调整好间隙,使门盖不会对同轴电缆有太大的压力;而且,不要使电缆特别是电缆头根部弯曲得太厉害,也不能让应力长期集中在某一处。出现这种故障时,最好是重新换一条同轴电缆。如果没有的话,可将弯曲太小而损坏的部位剪掉,再将两线焊接起来。焊接时注意,先焊芯线,焊接点不要太大,用绝缘胶布包好后再焊接屏蔽线,最后用防水胶布包好。
(2)中心针和外壳间的电阻在500??以内造成这种情况的原因通常有两个:进水、电缆接头有问题。
1)进水进水多是由于天线座防水措施不够,或者是同轴电缆的外皮开裂等原因使雨水渗入电缆,而使同轴电缆特性变化。
如果确定是同轴电缆进水,一般需要换一条新的同轴电缆才能解决问题。因此,从开始安装天线时就要特别注意防水,要用防水胶布密封同轴电缆、电缆接头和天线座。平时应经常检查同轴电缆外皮的情况,发现破裂要及时用防水胶布包扎,最好是更换新的同轴电缆。若单是天线插座进水,可以拆下天线插座后将水分吹干或者晾干,然后用万用表测量,直到测试的开路电阻正常后再重新安装。
2)电缆接头有问题
这种情况是由于焊接时所用的焊锡不良或者焊锡长期在潮湿、腐蚀气体的共同作用下变质引起的。不是靠焊接而是靠机械压紧连接的电缆接头,则有可能是接头松动或连接点受污染后产生微电池效应腐蚀而引起连接电阻增大。出现这类故障,应该清理污染,重新连接或焊接使之接触良好。
4.检测天线系统是否有断路状况
用导线将天线座芯线对外壳短路,用万用表测量同轴电缆的屏蔽层和芯线间的阻值,或者测量电缆头的中心针与天线间或电缆头的外壳与天线座之间的阻值,该阻值与电缆的长度和粗细有关,一般在5欧到十几欧姆间,否则就要检查电缆、电缆头和天线座等焊接点有无虚焊或断线等情况。
同轴电缆断路多是由于同轴电缆与插头插座焊接不良,也可能是由于电缆长期在某个部位扭动牵拉造成电缆芯线和屏蔽层金属疲劳断开。或者是焊接时使用了有腐蚀性的焊剂,使用一段时间后,焊剂把连接点腐蚀断开。较为常见的是小厂家生产的吸盘天线。需要推测故障部件并拆下清理,然后重新连接或焊接,使故障点消除。注意,焊接时不要用有腐蚀性的焊剂。
5.检测SWR值和天线的功率损耗
从天线座上拧下天线,在天线插座上接入一个50??的假负载电阻(代替天线),将SWR表(称驻波功率表)接在电台和电缆头之间,发射情况下测量出SWR数值,理想的正常值应该是1 1.0,由于同轴电缆和电缆头的配合可能会引起一些微小耦合失配,数值在1 1.2以内也属正常。
如果SWR测量数值在1 1.5以上,就应该考虑同轴电缆与天线座插头的连接是否有问题,或者是同轴电缆老化或受压等使同轴电缆特性变差。如果测量的SWR数值正常时,将SWR打到功率档,再测量电台的功率,并记录下来;然后将电缆头从SWR表取下,改接到电台的输出端,用一短的同轴电缆将SWR的输入端接到天线座,SWR的输出端接50??的假负载,再测量此时的发射功率。将所测发射功率与先前的发射功率相比较,就得出发射功率经过同轴电缆的功率损耗。这个损耗和电缆的粗细、长短及工作频率的高低有关,电缆越细、越长损耗值越大,工作频率越高损耗值也越大。在正常状态下:5m长的同轴电缆在430MHz(UHF)频段是在1.5dB(30%)的范围内;而7m长的同轴电缆大约在2dB(40%)的范围内。如果超出这个数值范围,可以认为是同轴电缆的损耗太大。
造成同轴电缆损耗和SWR值太大的原因是:同轴电缆密封不好腐蚀气体进入同轴电缆内部,腐蚀了同轴电缆内部的芯线和屏蔽层。出现这种情况时,如果把同轴电缆外皮剥开可见芯线和屏蔽层被腐蚀得发黑或有铜绿;同轴电缆若长期在高温、高湿等条件下,造成同轴电缆内部材料质量变化,以及同轴电缆由于长期挤压、扭曲等外部因素使得芯线截面积变小或屏蔽层线数变少等。
出现同轴电缆损耗和SWR值太大时,应该换用一条特性良好的同轴电缆。在铺设同轴电缆时注意不要图方便而使电缆受过大的扭曲和挤压,走线时应尽量避免靠近发动机舱等高温的地方,以免高温、高湿的环境使其加速老化。
6.检查天线谐振点
如果上述的测量值都在正常值范围内,发射功率却达不到预期值,故障就有可能是天线系统的谐
振点问题。这时,可将SWR表接到电台和天线系统之间,测量功率值看是否达到预期的功率值,如果达不到,上下改变电台的发射频率,看能否找到功率上升的点,若发现天线系统在其它频率段有好的功率值,说明天线的谐振频率发生了变化,使天线偏离了原工作频率点。
天线偏离原工作频率点可能是由于长期的振动使天线内部的匹配元件发生变化,也可能是由于天线密封不良进水使天线内部参数变化引起。不管什么原因,若是天线谐振频率发生变化,最好的办法是另换一根新天线。
此外,频繁地拆装天线也会造成天线插座和天线之间因磨损或进入异物等而造成接触不良,这时,天线系统的SWR值会时好时坏。对这类故障的预防,首先应尽量避免频繁地拆装天线,调整天线插座芯子使之能与天线紧密接触,经常对天线和天线插座进行清洁。另外,拆除天线后,应在天线插座上盖上合适的盖子,防止雨水、灰尘等落入,以保持天线座的清洁。
结束语
上述检测维修的方法,既可用于车载移动电台的天线系统,也可以用于固定电台天线系统的测试、调整和维修。在测试过程中,最好另选一个新的、同型号的天线系统进行性能对比,这样可以起到事半功倍的效果。
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车载电台是野外勘探生产中不可缺少的装备之一,每个工区所用少则几十台多则上百台。近来,车载电台在实际使用中,经常会出现通信效果变差的现象,以前能通信的地方,如今也有些困难了,而且通信距离还在缩短。原来在开阔的地带通信距离在10km以上,现在却只有三五公里,甚至更短。这时,人们常常认为是电台的发射功率不够和接收能力变差而引起的,可是,在综合测试仪上对电台进行检测时,各项指标又均合格。事实上,出现这类问题,通常是车载电台天线系统故障或其性能变差所致。下面着重谈谈如何查找车载电台天线系统的故障,以及故障的成因和排除故障的方法。
天线系统的组成及功能
车载电台天线系统一般由电缆(馈线)、电缆头(电缆与电台之间的连接头)、天线和天线座组成。首先,电台输出的射频信号功率,通过馈线输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去,电磁波到达接收地点后,由天线接收(仅接收很小一部分功率),并通过馈线送到电台。从这一过程可见,天线系统是发
射和接收电磁波重要的无线电设备。
天线系统故障的检测、排除方法
1.检测电源电压
一般通信距离缩短,都要先测试电源电压。测试时,先启动汽车发动机,待其转速正常后,用万用表测量进入车载电台的电源电压,要分别测出车载电台在发射和接收状态下的电压值。
在接收状态下,电源电压应该在13.8V??10%,而且,收、发状态下的电压值都应在12V以上,或者说两个电压值相差应在3V以内,否则就说明电源电路有问题,影响车载电台的收发效果。
2.检查汽车蓄电池
检查汽车蓄电池,即检查蓄电池充电电路、电路连接和电路引出线路等,特别是要检查接电瓶的接线夹。
3.检测天线系统开路状况
从电台上拔出电缆头,用万用表测量电缆头的中心针和外壳间的电阻值,即同轴电缆芯线和电缆屏蔽层(地线)间的电阻值,正常情况下应为开路。
检测天线系统的开路状态时,通常会发现两种故障:一是中心针和外壳间无电阻值或只有几欧姆的电阻值;另一个就是中心针和外壳间的电阻在500??以内。
(1)中心针和外壳间无电阻值或只有几欧姆的电阻值
如果测试发现无电阻值或电阻很小,说明电缆头与外壳之间或电缆芯线与电缆屏蔽层之间有短路现象;短路的原因通常有两种:
1)由于电缆与电缆头间或电缆与天线座焊接不良,电缆头经过多次插拔、扭动或天线座松动、电缆紧固不良、部分焊点松动等,使电缆芯线和屏蔽层绞合在一起,引起短路;
出现这种故障时,可将电缆连接不好的一端剪掉,重新焊好电缆头。在更换电缆头时,有时会出现电缆和电缆头粗细规格不匹配、电缆和电缆头不能紧密连接的情况,这会引起电缆的屏蔽层和芯线间再次出现短路的现象,所以,应尽量选择合适的电缆和电缆头。如果实在没有合适的电缆(一般电缆比电缆头孔细),可用防水胶带将电缆根部缠绕几圈,使电缆与电缆头紧密连接。
2)电缆长期受较大的应力使电缆的绝缘层裂开,致使电缆芯线与屏蔽层短路,这种情况常见于电缆经常扭动的部位、电缆头根部和电缆弯曲半径太小的部位。
要尽可能地避免上述故障,平时应尽量少插拔电缆头。不得不插拔电缆头时,也应手握电缆头进行,不要用力牵拉同轴电缆;另外,同轴电缆通过门盖缝时也要注意调整好间隙,使门盖不会对同轴电缆有太大的压力;而且,不要使电缆特别是电缆头根部弯曲得太厉害,也不能让应力长期集中在某一处。出现这种故障时,最好是重新换一条同轴电缆。如果没有的话,可将弯曲太小而损坏的部位剪掉,再将两线焊接起来。焊接时注意,先焊芯线,焊接点不要太大,用绝缘胶布包好后再焊接屏蔽线,最后用防水胶布包好。
(2)中心针和外壳间的电阻在500??以内造成这种情况的原因通常有两个:进水、电缆接头有问题。
1)进水进水多是由于天线座防水措施不够,或者是同轴电缆的外皮开裂等原因使雨水渗入电缆,而使同轴电缆特性变化。
如果确定是同轴电缆进水,一般需要换一条新的同轴电缆才能解决问题。因此,从开始安装天线时就要特别注意防水,要用防水胶布密封同轴电缆、电缆接头和天线座。平时应经常检查同轴电缆外皮的情况,发现破裂要及时用防水胶布包扎,最好是更换新的同轴电缆。若单是天线插座进水,可以拆下天线插座后将水分吹干或者晾干,然后用万用表测量,直到测试的开路电阻正常后再重新安装。
2)电缆接头有问题
这种情况是由于焊接时所用的焊锡不良或者焊锡长期在潮湿、腐蚀气体的共同作用下变质引起的。不是靠焊接而是靠机械压紧连接的电缆接头,则有可能是接头松动或连接点受污染后产生微电池效应腐蚀而引起连接电阻增大。出现这类故障,应该清理污染,重新连接或焊接使之接触良好。
4.检测天线系统是否有断路状况
用导线将天线座芯线对外壳短路,用万用表测量同轴电缆的屏蔽层和芯线间的阻值,或者测量电缆头的中心针与天线间或电缆头的外壳与天线座之间的阻值,该阻值与电缆的长度和粗细有关,一般在5欧到十几欧姆间,否则就要检查电缆、电缆头和天线座等焊接点有无虚焊或断线等情况。
同轴电缆断路多是由于同轴电缆与插头插座焊接不良,也可能是由于电缆长期在某个部位扭动牵拉造成电缆芯线和屏蔽层金属疲劳断开。或者是焊接时使用了有腐蚀性的焊剂,使用一段时间后,焊剂把连接点腐蚀断开。较为常见的是小厂家生产的吸盘天线。需要推测故障部件并拆下清理,然后重新连接或焊接,使故障点消除。注意,焊接时不要用有腐蚀性的焊剂。
5.检测SWR值和天线的功率损耗
从天线座上拧下天线,在天线插座上接入一个50??的假负载电阻(代替天线),将SWR表(称驻波功率表)接在电台和电缆头之间,发射情况下测量出SWR数值,理想的正常值应该是1 1.0,由于同轴电缆和电缆头的配合可能会引起一些微小耦合失配,数值在1 1.2以内也属正常。
如果SWR测量数值在1 1.5以上,就应该考虑同轴电缆与天线座插头的连接是否有问题,或者是同轴电缆老化或受压等使同轴电缆特性变差。如果测量的SWR数值正常时,将SWR打到功率档,再测量电台的功率,并记录下来;然后将电缆头从SWR表取下,改接到电台的输出端,用一短的同轴电缆将SWR的输入端接到天线座,SWR的输出端接50??的假负载,再测量此时的发射功率。将所测发射功率与先前的发射功率相比较,就得出发射功率经过同轴电缆的功率损耗。这个损耗和电缆的粗细、长短及工作频率的高低有关,电缆越细、越长损耗值越大,工作频率越高损耗值也越大。在正常状态下:5m长的同轴电缆在430MHz(UHF)频段是在1.5dB(30%)的范围内;而7m长的同轴电缆大约在2dB(40%)的范围内。如果超出这个数值范围,可以认为是同轴电缆的损耗太大。
造成同轴电缆损耗和SWR值太大的原因是:同轴电缆密封不好腐蚀气体进入同轴电缆内部,腐蚀了同轴电缆内部的芯线和屏蔽层。出现这种情况时,如果把同轴电缆外皮剥开可见芯线和屏蔽层被腐蚀得发黑或有铜绿;同轴电缆若长期在高温、高湿等条件下,造成同轴电缆内部材料质量变化,以及同轴电缆由于长期挤压、扭曲等外部因素使得芯线截面积变小或屏蔽层线数变少等。
出现同轴电缆损耗和SWR值太大时,应该换用一条特性良好的同轴电缆。在铺设同轴电缆时注意不要图方便而使电缆受过大的扭曲和挤压,走线时应尽量避免靠近发动机舱等高温的地方,以免高温、高湿的环境使其加速老化。
6.检查天线谐振点
如果上述的测量值都在正常值范围内,发射功率却达不到预期值,故障就有可能是天线系统的谐
振点问题。这时,可将SWR表接到电台和天线系统之间,测量功率值看是否达到预期的功率值,如果达不到,上下改变电台的发射频率,看能否找到功率上升的点,若发现天线系统在其它频率段有好的功率值,说明天线的谐振频率发生了变化,使天线偏离了原工作频率点。
天线偏离原工作频率点可能是由于长期的振动使天线内部的匹配元件发生变化,也可能是由于天线密封不良进水使天线内部参数变化引起。不管什么原因,若是天线谐振频率发生变化,最好的办法是另换一根新天线。
此外,频繁地拆装天线也会造成天线插座和天线之间因磨损或进入异物等而造成接触不良,这时,天线系统的SWR值会时好时坏。对这类故障的预防,首先应尽量避免频繁地拆装天线,调整天线插座芯子使之能与天线紧密接触,经常对天线和天线插座进行清洁。另外,拆除天线后,应在天线插座上盖上合适的盖子,防止雨水、灰尘等落入,以保持天线座的清洁。
结束语
上述检测维修的方法,既可用于车载移动电台的天线系统,也可以用于固定电台天线系统的测试、调整和维修。在测试过程中,最好另选一个新的、同型号的天线系统进行性能对比,这样可以起到事半功倍的效果。