GM300电台原理及常见故障排除方法.doc

GM300 电台原理及常见故障排除方法3王碎英徐新昌( 东方地球物理公司装备事业部长庆作业部 , 宁夏银川 750006)摘要王碎英 , 徐新昌 . GM300 电台原理及常见故障排除方法 . 物探装备 , 2009 , 19( 1) : 4246 , 62GM300 是美国 Mo to rola 公司 90 年代初期开发生产的多功能 、高质量的专业型车载电台 ,由于其性能稳定 ,得到了广泛使用 。本文简要介绍了 GM300 的工作原理 ,并对该电台的各主要电路的常见故障进行了剖析 。关键词GM300 常见故障 电台原理ABSTRACTWang Suiying and Xu Xinchang. Principle and common troubles removal of GM300 transmitter2receiver. EGP , 2009 ,19( 1) : 4246 , 62GM300 i s t r uck2mo unted wirele ss statio n wit h multi2f unctio n a nd high2qualit y developed and p ro duced by A2 merica n Mo to rola Co mp any in t he early days of t he nineties of la st cent ur y , a nd ha s been widely used i n t he ever y in2 dust ry o r t rade beca use of it s sta ble p roperties. The p aper brief ly i nt ro duced t he p rinciple of GM300 and analyzed t he co mmo n t ro ubles of each main circuit .Key words GM300 , co mmo n t ro uble , p rinciple t ra nsmit ter2receiverMo to rola GM300 性能稳定 、接收灵敏度高 、维修方便 、使用简单 ,长庆作业部在野外生产中使用的 通讯电台都是 Mo to rola GM300 。本文介绍了该仪 器的一些常见故障和维修经验 。号与压控振荡器输出的 R X R F 信号进行混频 ,产生45 .1 M Hz 第一中频 IF 信号 ,该 IF 信号经一级中频放大器 Q51 放大 , 再由晶 体滤 波 器Y51A 、Y51B 滤波 。滤波后的信号由二级 IF 放大器 Q52 放大后送入接收系统 IC U51 的 19 脚输入端 。45 .1 M Hz 的一级 IF 信号经滤波 、放大后供给 U51 内的二级混频器单元 ,44 .645 M Hz 晶体振荡器 Y52 提供的低端输入信号也供给 U51 的 19 脚 。二 级混频器输出一个 455 k Hz 的二级 IF 信号 ,该信号 经陷波滤波器 FL 51 滤波 ,再由陷波滤波器 FL 52 放 大 、滤波 ,供给音频检波器 。从 U51 的 5 脚来的被恢复的音频信号循线送入逻辑 板上的接收机音频电路系统 ,由音频放大器 TDA1519A( U 501 ) 放大输出 ,送入 U 51 中的静噪电路系统 。1 . 1 . 2发射机电路工作原理麦克风音频信号通过 J 8 的 14 脚从前面板麦克 风插座沿线馈送到麦克风静噪门 Q651 、麦克风放大 器部分 ,然后通过 J 6 的 13 脚沿线传送到 R F 板基准原理概述GM300 电台共有四块电路板 : 射频 ( R F) 板 、逻 辑板 、功率放大器板 、前 面板 ( 包 含三 块 小板 : 显 示 板 、音量/ 麦克风板 、前面板滤波器板) 。图 1 所示为 GM300 接收与发射原理框图 。1 . 1射频板( RF Board)射频板上包括接收机电路和发射机电路 。1 . 1 . 1接收机电路工作原理接收信号 经 R F 功 率 放 大 器 板 上 的 谐 波 滤 波 器/ 天线转换开关通过同轴电缆供给 RF 板上的 J 4 ,再循线传送到滤波器滤波 、射频 RF 放大器 Q1 放大 。一级混频器 T1 、T2 和 U 1 将 Q1 放大的 R F 信13王碎英 ,女 ,1966 年出生 ,高级工程师 。1989 年毕业于江汉石油学院电子仪器及测量技术专业 ,现主要从事仪器辅助设备及通讯设备的维修工作 。M R F559 ( Q2310 ) 、MRF237 (Q2320 ) 、MRF1946 (Q2330 ) 放大后产生 1025 W 的发射功率 ,将信号发射出去 。 电台的发射频率和接收频率由专用的 R SS 置频软件来实现 ,既可以同频率工作 ,也可以用于通过 中继台差频工作 。我们所用 GM300 电台的功率为1025 W ,频率范围为 136162 M Hz 。振荡器调制输入端 ,经缓冲器 U 652A 缓冲 、电压控制衰减器 U 653 衰减 、“邻信道干扰 ( sp lat t e r ) ”低通 滤波器消除高频杂波后 ,通过 J 6 的 10 脚供给 R F 板作为 V CO (压控振荡器) 调制信号 。V CO 输出 TX信号经锁相环电路进行频率合成 、调制和分频 ,产生 高频信号 T X R F ,经放大驱动 ,推动三级大功率管图 1 GM300 电台接收与发射电路原理框图1 . 2 逻辑板( Logic Board)逻辑板包括直流分配及整流电路 、微处理器及 其逻辑电路 、接收机音频电路 、发射机音频电路 、发射机功率控制电路 。逻辑板的功能是对整个电台的 电源及逻辑进行控制 。直流分配及整流电路完成电台各种工作电压的变换 ;微处理器的运行程序被永久性写入或屏蔽在 微处理器内 ,微处理器中存有信道 、发送信号编码和 扫描目录等信息 ;逻辑板给电台提供了接收机音频 声音及数据通道 、发射机音频声音及数据通道 ;逻辑板通过 J 6 与 R F 板相连 ,完成两块板之间的数据互送及对 R F 板的逻辑控制 ; 逻辑板通过 J 7 与 R F 功 率放大器板相连 , 为 电 台提 供直 流 工作 电压 , 并 给R F 功率放大器电路系统提供直流控 制 电压 , 从 而 对发射机功率进行控制 。1 . 3RF 功率放大器板R F 功率放 大器 板 包括 功率 放 大器 、天 线转 换 开关 、谐波滤波器 。其功能是给电台提供直流控制 电压 、发射功率 ,进行接收方式和发射方式的转换 ,对接收信号和发射信号进行滤波 。R F 功率放大器板通过两根同轴电缆与 R F 板相接 ,将接收信号供给 R F 板上的 J 4 ( R X) 、将发射信号从 R F 板上的 J 5( T X) 供给 R F 功率放大器板发射出去 。1 . 4前面板前面板由显示板 、音量/ 麦克风板 、前面板滤波 器板组成 。它提供信道的选择 、显示 ,音量选择 、麦克风接口等功能 。前面板通过 J 8 、J 9 与逻辑板相连 。电台的工作电压为直流 12V ,其电源流程见图2 所示 。12V 电瓶电压通过电源线从电台 R F 功率 放大器板的 J 2 接入电台 ,这个电压受 CR2370 的保护 , 以 免 受 反 极 性 或 过 高 正 向 瞬 时 电 流 的 影 响 。CR2370 是一个充当 反 极性 保护 电 源二 极管 , 同 时也充当一个针对其反极性雪崩现象的瞬时峰电流抑 制器 。电源电压通过 J 7 的 5 脚 ( U N SW B + ) 到逻 辑板 。U N SW B + 通过保险丝 F801 变为 B + ,B + 沿 路递送 ,通过 o n2off 开关变为 SW B + 。当电台开机时 , SW B + 通过 R414 使 Q404 导通 , 而后通过 R412 使 Q403 导通 。当 Q403 导通时 , U N SW B + 供给 U 401 和 U451 ,激励 9 . 6V 整流器和发射功率控制电路 。Q403 的低饱和电压可以保持发射功率控 制电路的电源电压基本上等于 R F 功率放大器上的U N SW B + 电压 ,这对于精密的功率控制运作是很重要的 。另外 , SW B + 也传送给 5V 整流器 U 402 和2 常见故障及排除方法2 . 1电源故障(1) 故障现象 电台不加电 。 (2) 原理分析野外工作中电源非常容易出故障 ,电源一旦出现故障 ,就会出现电台不加电 、不工作的现象 。图 2 GM300 电台电源流程框图J 3的 13 脚 ; 流 经 o n2off 开 关 的 电 流 较 低 ( 低 于RA M 5V 电源 ( V R402 、CR403 、R410 和 C408 ) 的连续的直流 5V 电源也供给微处理器的 2 脚 。当电台关 机时 , RA M 5V 电源可以维持电台的扫描列表 、电 流工作模式等 。由于 C408 的贮能特性 ,即使电瓶电 源电压中断 ,这个信息也能维持数小时 。(3) 故障排除方法如果电台不加电 ,应首先检查 R F 功率放大器 板上的接口 J 2 是否完好 , 如果 J 2 未接好地或发生变形 ,就要重新焊接好或更换 ;再用电表测量保护二极管 CR2370 是否因电源接反或引入过大电压而烧 坏 ;用电表量测逻辑板上的保险管 F801 是否烧断 ; 如果前端电路均完好 ,检查三极管 Q404 和 Q403 是否完 好 ,因为如果这两个三极管有故障 , 则 5V 和 9 .6 V400 mA) ;所有高电流电路节 ,如 R F 和音频功率放大器 ,都是从 U N SW B + 获取工作电源的 , 并且都 由低电流控制 。9 .6 V 电源驱动接收和发射音频电路中的运算 放大器 、D/ A 转换器 、R F 板电路系统以及 R F 功率 放大器的低电平电路节 。5V 整流器给微处理器 、逻辑电路以及前面板 L ED 显示灯提供工作电压 。4 .8 V 直流基准电压由分配器 R408 R409 产生 ,经 C405 滤波 、单一增益运算放大器 U 401B 缓冲 , 从 而给音频电路中的运算放大器提供一个低阻抗 、低 噪声的半功 ( half2supp ly) 基准电压 。尽 管 电 台 提 供 了 U N SW B + 电 源 , 但 来 自整流器 、发射功率控制电路都不会工作 。2 . 2 发射机故障2 . 2 . 1故障实例一 (1) 故障现象 无发射功率或发射功率低 。(2) 原理分析 功率放大 器 电 路 可 以 分 成 三 个 基 本 电 路 : R F功率放大器 、天线转换开关 、谐波滤波器 。R F 功 率 放 大 器 由 三 级 组 成 : 第 一 级 Q2310 , 由9 .6V源电压提供基极偏置电压 ,集电极电压由受控 B + 提供 ,该级的输出电平随受控 B + 电压的改变而 变化 ;第二级 Q2320 ,集电极电压由 U N SW B + 提供 , 这一级的输出功率为 3 W ; 第三级 Q2330 为 R F 末级 功率放大器 ,它的输入功率为 3 W ,输出功率可以超 过 30 W ,其集电极电流由功率 控制 电路 通过 度 量0 .05 电阻 R2371 两端的压降来监控 ,该电阻与集电 极直流电源线串接在一起 。天 线 转 换 开 关 由 两 个 二 极 管 CR2350 和CR2351 组成 。在接收方式时 ,两个二极管都截止 ,来自天线插座 J 1 的信号 ,通过谐波滤波器穿过网络L 2351 、C2351 和 C2353 传送到接收机输入端 。在发射方 式时 ,9 .6V 存在 ,两个二极管都正向偏置而导通 ,来自 Q2330 的发射机 R F 信 号穿 过 CR2350 , 再通 过 谐 波滤波器传送到天线座 , CR2351 导通 ,旁路 R F 功率 ,以防其到达接收机 。(3) 故障排除方法 用电台综合测试仪测试发射机 ,发现其发射功率低 ,或没有发射功 率 , 但对 话 筒说 话时 有语 音 信 号 。在测试仪上也能检测到语音信号 ,说明电台的 语音信号正常 ,那么可能有以下三种情况 :1) 发射电流正常 ,发射功率低 。这说明三级功 放工作正常 ,是天线部分有故障 (比如开路) ,应着重 检查天线座焊接是否良好 、信号线与天线座连接是 否良好 。2) 发射电流正常 ,无发射功率 。说明天线转换开关 (二极管 CR2350) 或谐波滤波器电路部分有故 障 ,而导致 Q2330 输出的功率不能传输到天线 。3) 发射电流小或无发射电流 ,也无发射功率 。先用高频毫伏表检查一级功放管 Q2310 的输入端有 无直流 9 .6 V , 如没有 ,检查逻辑板发射机功率控制部分的 Q455 , 如 Q455 损坏 ,J 7 的 1 脚就不能将直 流9 .6 V 提供给天线转换开关电路 ,也就不能为一级发射机电路提供偏置 ,而使 R F 功率放大器板无法工作 ;如一级功放管 Q2310 有 9 .6 V 输入 ,再检查其输出 电平是否正常 ,如不正常 , 说明 Q2310 坏 , 换之即可 ;如一级功放管工作正常 , 就检查二级功放管 Q2320 ,检查其集电极有无 U N SW B + 电压 , 如有 , 再用示 波器检查 Q2320 的输出有无 3 W 输出功率 ,如无或功率低 ,说明该管坏 ,换之即可 ; 如二级功放管也工作正常 ,就检查三级功放管 Q2330 的输入和输出 , 如有 问题 ,换之即可 。2 . 2 . 2 故障实例二(1) 故障现象功率超出了 10 25 W 的范围 。(2) 原理分析在任何情况下 ,都要防止 C T RL B + 超出预先 设计的直流电压 。C T RL B + 由 J 7 的 2 脚供给一级发射机电路节的集电极 ,当这个电压的变化超出直流 312 .5 V 范围时 ,发射机输出功率的变化会超 出 1025 W 范围 。在电台调整期间 ,功率是电子可编程的 ,且每个 信道可以有不同的功率 。置频软件可改变 D/ A 转换器 U801 的 2 脚和 U 801 的 4 脚的直流输出电压 ( 为 了提高分辨率 ,两个 D/ A 转换器要叠加) ,并供给运算放大器 U 451A 的“ + ”输入端 。当 D/ A 转换器电 压增大时 , U 451A 的 1 脚输出电压也增大 , 这可以在 Q453 和 Q452 中产生较大的传导性 ,这样就增大了 控制电压和 R F 功率输出 。R810 、R811 、R462 和 R463 的作用是将 D/ A 转换器输出电压范围 (直流 09V )降低到 U 451A 的 3 脚上所要求的直流范围 46V ,它们的阻值有变化也会影响功率输出 。(3) 故障排除方法由原理分析可知 ,影响发射输出功率的关键控 制电 压 主 要 有 : D/ A 转 换 器 输 出 电 压 ( 直 流 0 9V) ; C T RL B + (直流 312 .5 V ) 。一般来说 ,D/ A 转换器 IC U 801 产生精确的模拟电压 ,来控制发射 机功率 。因此 ,对于功率超出范围的故障 ,应首先检查 U 451A 的 3 脚 上的 电 压是 否正 确 ( 正常 为 4 6V) ,如不正确 ,说明 R810 , R811 , R462 或 R463 的阻值有 变化 ,更换故障电阻即可 。2 . 3 接收机故障2 . 3 . 1 故障实例一(1) 故障现象接收时 ,接收红灯闪烁 ,但无声音 ,按下任一前面板按钮时 ,喇叭也没有发出嘟嘟的报警声 。(2) 原理分析来自 R F 板的接收音频信号通过 R F 板与逻辑 板之间的 J 6 的 3 脚送到 U 551A , 通过加重放大器U 553A 放大 、静噪门 Q551 静噪 , 再由求和放大器将该音频信 号 与 由 微 处 理 器 U 802 29 脚 产 生 并 通 过C566 和 C567 滤波后的报警音调信号进行叠加 ,叠加后 的信号通过 J 8 的 1 脚沿线送到音量控制电路 ,再通过 J 8 的 2 脚 送 到 音 频 功 率 放 大 器 U 501 的 输 入 端 。当大于 8V 的直流感应电压 (通过 R501 从 SW B + 上 获得) 供给音频功放的 8 脚时 ,音频功放导通 。当电台关机或 Q501 饱和导通时 ,没有 8V 的直流感应电 压 ,U 501 保 持 截 止 状 态 。音 频 功 放 提 供 均 方 根 为7 .5 W的信号送入外部 8 的通话器 。内部通话器有一个 22 的电阻将送给通话器的功率限制到 3 W 。(3) 故障排除方法接收红灯闪烁 ,说明接收机音频通道是好的 ,只 是接收音频信号的声音未发出去 。检查喇叭外观及连线 ,都没问题 ;检查辅助连接器 J 3 接口及其短路插针 ,也没问题 ; 用高频毫伏表 测量音频功放块 U501 的 8 脚 ,也有直流 8V 的电压 ; 用功率表量 U501 的 6 脚时 , 没有驱动喇叭的 7 . 5 W功率 ,这说明音频功放块坏 ,换之 ,故障排除 。如果音频功放块 U 501 的 8 脚没有直流 8V 的电 压 ,说明 U501 保持截止状态 ; 但测量 Q501 时 ,发现其 集电极和发射极间无电阻 ,说明 Q501 坏 ,换之 ,故障即被排除 。2 . 3 . 2故障实例二(1) 故障现象在排列上 ,爆炸机与电台各连线连接好后 ,打开 电台电源按钮 ,电台就吱吱乱叫 ,无法正常放炮 。(2) 原理分析来自 U 51 5 脚的被恢复的音频信号循线送入包 含在 U51 中 的 静 噪 电 路 系 统 。当 某 信 道 上 有 信 号时 ,音频检波器输出的高频音频噪声总量将被衰减 ,探知到这种噪声 变化 , 则 表 明该 信道 上 存在 信号 。 U51 5 脚上的音频噪声通过 R61 和 C82 给 U 51 的 7 脚 , 最大的高频噪声被 C81 剔除 。噪音被放大 ,出现在 U51 的 6 脚上 ,该噪音通过 C80 耦合到 SQ U EL C H 的 调节点 R60 。(3) 故障排除方法分析发现 ,故障是因接收灵敏度太高所致 ,稍微有点风吹草动 ,就将所有不是信号的干扰都接收到了 。可以调节 R60 ,将接收可用灵敏度调到 0. 199V即可 。2 . 4处理器故障2 . 4 . 1故障实例一(1) 故障现象 电台不自检 。 (2) 原理分析开机时 ,通过 U402 ( 5V 整流器) 释放 Re set 后 ,微处理器就开始运行 。晶体振荡器 Y801 这时应该是稳定 的 , U802 将 Y801 的 频 率 除 以 4 , 产 生EClock(1 . 944M Hz ,即 U802 的 5 脚) ,这是供给微处理器的数据时钟 。然后微处理器运行自检程序 ,若检测出 错误 ,就发出一个错误音调 。(3) 故障排除方法从原理分析看出 ,微处理器运行自检程序关键 是看 U802 的 5 脚上有无 1 . 944 M Hz 的 ECloc k 数据 时钟 。用示波器测量 U 802 5 脚上的信号频率 ,发现 其周期变大 ,频率很小且不稳定 ;再用示波器测量晶 振 Y801 的频率 ,发现波形很不稳定 ,用手触动后 ,波 形 趋 于 稳 定 , 电 台 也 偶 尔 进 行 自 检 。这 说 明7 . 776 M Hz的晶体振荡器 Y801 有问题 ,更换后 ,故障 即被排除 。2 . 4 . 2故障实例二(1) 故障现象用综合测试仪检测时 ,信道缺或各频点频差大 。(2) 原理分析电台的信道都是预先存贮在微处理器中的 ,但 经过长时间使用后 ,其数据有可能改变 ,需要给电台 重新编程 。(3) 故障排除方法用 R SS 置频软件对电台进行重新写频 ,故障即 被排除 。2 . 5前面板故障2 . 5 . 1故障实例一(1) 故障现象电台加电正常 ,但前面板上的频段按钮不起作 用 ,信道数字不增加也不减小 。(2) 原理分析GM300 电台的信道选择是由前面板上的控制 按键来完成的 ,如果面板按键调不动或不起作用 ,就(下转第 62 页)表 1 RTK 正 、反向观测坐标对比表结果量中使用反向观 测 法 , 能够 明显 地提 高 工作 效率 ;特别是在二维物探测量中 ,效果尤为明显 。R T K 参 考站的反向观测方法为 R T K 参考站的发展提供了 一种新的方式 ,对于其它的测绘行业 ,也有较高的参 考价值 。参 考 文 献1 徐绍铨 等编著 . GPS 测量原理及应用 M . 武汉大学出版社 ,20062 周忠谟 等编著 . 卫星测量原理与应用 M . 北京 : 测绘出 版社 ,19993 孙 绍 斌 , 易 昌 华 , 宋 健 敏 等 . 石 油 物 探 测 量 规 范 ( S Y/T5171 2003) . 石油工业出版社 . 2003结束语从正向观测和反向观测这两种观测方法可以看 出 , 反向观测方法的