DF100A型短波发射机高末栅极稳定性分析与处理.pdf

无线发射与节传Wireless&Transmission1 引言DF100A 型大功率短波发射机是目前国内应用较多的发射机。该发射机高末级射频功放采用单只蒸冷式陶瓷四极管 4CV100000C，其电路以电子管阴极作为地端，信号被送至栅极和阴极之间，从阳极（屏极）和阴极之间输出，以谐振回路作为负载，工作在丙类状态（优点是屏极效率高），该电路被称为阴极接地电路或共阴电路。这种电路具有推动激励小、功率增益高的特点，因此在实际工作中得到了广泛应用。由于高末级射频功放采用高电平调制，调制电压直接加在高末电子管的屏极上，所以高末级功放的稳定性直接影响到发射机的播出安全。其中，高末级栅极的工作状态起着至关重要的作用。2 高末栅极电路2.1 高末栅极电路的工作原理高末栅极电路的原理如图 1 所示。高频驱动信号经隔直电容 C21 馈入高末电子管的栅极；电容 C29 和 C30 装于电子管管座内部，作为阴极接地电路的接地电容；电容 C17、C18 用于高频率波，防止高频信号干扰灯丝电源；电感 L11 是馈电阻流圈，用于阻止高频信号通过；电阻 R18 用于防止出现阻流圈振荡；电容 C27 用于高频滤波。电感 L11 和电容 C27 的作用都是为防止高频信号对栅极电源的干扰。电 阻 R19 是 限流 电 阻；R20 和 R22组成电阻分压电路，用于栅极电压表取样。-400V 电源是电子管的栅极电源，电阻 R2 和 R6 是栅极电流表的取样电阻。在电子管放大电路中，栅极是用来控制屏极和阴极之间的电流的。栅极对阴极负压的大小决定了屏极电流DF100A型短波发射机高末栅极稳定性 分析与处理文/国家广播电视总局二二一台 王宝锋摘要：本文对DF100A型大功率短波发射机高末栅极电路的原理进行了简单的阐述，对影响高末栅极电路稳定性的各种因素进行了分析，并提出了提高发射机稳定性的措施。关键词：短波发射机 高末栅极电路原理 稳定性分析 防范措施图 1 高末栅极电路原理无线发射与节传 Wireless&Transmission 2023年7月 月刊 总第375期的大小：栅极电压越负，则屏级电流就会越小。高频信号由高前级经过隔直电容C21，送到高末级的栅极，经过高末级电子管放大后，由电子管的屏极输出。R23 是自生偏压电阻，其作用是使高末级电子管始终处在丙类工作状态下，从而提高高频放大器的工作效率。在电阻 R23 上产生自生偏压的工作原理是当没有高频信号输入时，加到高末级电子管栅极的电压为一个固定的直流-400V 左右的偏压；当有高频信号输入时，将在电阻 R23 上产生自生偏压，其大小通常等于 R23Ig1（栅极电流）。栅极电流流动的方向是当有高频信号输入时，栅极高频电流从电子管的栅极到阴极，再到地，流到地的栅极高频电流从电源内部通过，其直流成分在经过电阻 R23 时，在电阻R23 上将产生直流压降，其方向为右正、左负，此电压相对地而言，正好是一个负电压，我们将此负电压称之为自生偏压。自生偏压与固定的直流偏压叠加后，将作为电子管正常工作时加到栅极的偏压。正常情况下，送到高末电子管栅极的电压为-500V左右。栅极送入的高频激励电压越高，则自生偏压越大，电子管栅极所加的负偏压也就越大。这样，在电子管放大电路中，可以省掉一个栅极的负电源。需要注意的是，此自生偏压在没有高频信号输入时是不存在的。调整电位器 R23，可以调整自生偏压的大小。2.2 高末栅极电路的电流通路高末栅极电路的电流通路可分为两个部分，即直流通路和高频基波电流通路。高末栅极的直流回路以地电位为参考点，直流偏压为-400V。在高频电路中，电容器对于直流来说相当于断路，阻流圈对于直流来说相当于直通。由此可以得出高末栅极电路的直流通路等效示意图，如图 2 所示。高频基波电流通路等效示意图如图 3 所示。电子管的阴极将直接通过电容 C29 和 C30 接地，形成阴极接地的共阴电路。当有高频信号输入时，其高频电流的直流成分将按照图 3 中电流流动的方向流动，并且在电阻R23 上产生自生偏压。3 高末栅极电路稳定性分析3.1 栅极开路或接触不良的影响高末栅极开路或接触不良，是指电子管管座上的栅爪不能正常与高末电子管的栅极进行连接，反映到发射机上，会出现栅极电流小或无栅流，高末无屏流屏压、无帘栅压帘栅流，调制器控制器的音频通路板上欠激励保护灯不亮，非工作指示灯亮等情况。同时，因高前无负载，高前的阴流要比平时大。高前级的高频输出，主要是通过耦合电容（C21）和高末电子管管座上的栅爪加到高末栅级。高前耦合电容（C21）故障、高末电子管管座栅爪变形、高末电子管本身工艺尺寸的差异和线路接触不良等，都会造成栅极开路或接触电阻过大，使高前级无输出负载，导致高前级失谐和高前阴流增大。同时，栅极开路的状态下，将无高频信号输入，也不会有高末栅流产生，并使高末级电子管的偏压维持在-400V 的静态值。因无栅流，会使接在高末栅极电流表附近的“栅流传感器”输出低电平，导致音频通路板图 2 高末栅极直流通路等效示意图图 3 高频基波电流通路等效示意图 无线发射与节传Wireless&Transmission欠激励保护灯不亮，非工作指示灯亮，调制器封锁，高末输出无表值。当出现这种类型的故障时，需要重点检查射频通路。如果前级正常，可直接对高前级输出到高末级栅极的线路、元件进行检查和测试；如故障不能排除，就需要测量高末电子管管座上的栅爪与高末电子管是否接触良好，其具体操作步骤是，首先将发射机断电，然后断开高末栅极与高前级的连接，用万用表的电阻档测试高末电子管的栅极和栅爪是否连通。由于高末电子管管座的栅爪和高末电子管本身制作工艺的不同，大部分故障都会出现在此处。3.2 栅极短路或栅阴碰极的影响高末级栅极短路一般多出现在更换高末电子管之后，主要发生在安装高末电子管管座过程中。或由于安装方法不当，造成栅爪与地连通，对地短路；或直接与灯丝极接触，造成外部栅阴碰极。解决办法是给相应的厂家提出建议，选用刚性好的栅极材料，使接触点可靠；精确电子管的外形尺寸。对于安装在高末电子管管座栅盘上的栅爪，可以作适当的内外和左右调整。在更换栅盘前，要认真检查栅爪与灯丝及帘栅爪的相对位置，否则容易导致电子管管座上的栅爪与电子管的栅极接触面过小或栅爪搭接在灯丝上，引起故障。栅阴碰极是指电子管内部的栅极和灯丝极由于长时间处于工作状态，老化后出现连通，一般是灯丝极被拉长与栅极接触。当出现栅阴碰极时，一般在加灯丝后，高末栅流表会出现反打，静态偏压降低到-60V 左右（正常为-400V）；有时会在加高压加激励时，当出现栅阴碰极，高末栅流表出现反打。同时，因高末栅极和阴极同是地电位，零偏压将形成很大的阴极电流，出现高末阴流和高末帘栅流过荷保护。由图 1 可知，当有高频激励时，栅流的方向是由栅极到阴极，再到偏压电源的正极。当出现栅阴碰极后，栅阴间电阻将会很小或近似接地，直流-400V 偏压将会产生电流，其电流的方向是从偏压电源的正极出发，经栅流表和电阻 R6 到地（阴极），然后再从电子管的栅极经过阻流圈 L11、R19、R23，回到偏压电源的负极，其方向与加高压加激励后的栅流方向正好相反，致使栅流表反打。碰极后，偏压电源中的负载主要是电阻 R19 和R23，偏压负载加重，使其输出电压下降。当在播出过程中出现高末栅流反打的现象时，其处理方法是取下栅极回路中的电阻 R19，观察栅流表和偏压表，若偏压不是-400V 左右，则应检查偏压电源有无问题，若指示正常（栅流为 0，偏压上升至-400V 左右），则基本可以判断为高末电子管栅阴碰极。3.3 调谐状态的影响高末调谐系统是保证发射机能否正常播出的关键，只有高末级处于正常的工作状态，才能使发射机稳定运行，降低发射机的故障率。高末调谐系统主要由信道开关按钮、允许调谐按钮、调谐控制定时器（6A2A1）、调谐马达电源（1PS8）、马达驱动放大器和调谐马达等组成，高末级调谐控制原理如图 4 所示。高末级调谐的元件是 C36、C37，射频放大器原理如图 5 所示。调谐控制的原理是当按下信道选择按钮或允许调谐按钮后，6A2A1 将向继电器 6A2K25提 供 一 个 地 电 位，6A2K25 得 电 后，将使继电器 1K48 得电吸合，其接点接通后，通过继电器 1PS8 为马达驱动放大器提供交流 230V 控制电压。马达驱动放大器是用来驱动马达电机的。马达驱动放大器工作与否，与调谐元件同步转动的随动电位器的电压V1 以及可预置的控制电位器的电压V2 有关。上述两个电压同时送到马达驱动放大器中的电压比较器进行比较，若这两个电压不相等，马达驱动放大器将输出一个正的或负的电压，使调谐马达正转或反转，马达带动调谐元件进行调整，当调整到这两个电压相等（V1=V2）时，则调整结束，也就是找到了调谐点。调谐的最佳状态就是找到电路谐振点，此时，反映到发射机电表上，则为高末级屏极电流最小，高末栅流输出最大。当高前级调谐状态不佳时，高前级对高末级的射频推动将达不到要求，此时，就会造成高末级功率输出不足；当高末级调谐状态不佳时，将会处在失谐的状态，发射机的反射功率增大，水温迅速增高，有效输出功率降低，缩短电子管的使用寿命。4 结语高末栅极的不稳定直接影响到发射机的播出状态和效果，是威胁安全播出的常见故障，解决这类故障需要从具体情况出发。（1）当出现高末栅流小或无高末无线发射与节传 Wireless&Transmission 2023年7月 月刊 总第375期栅流时，要先检查前级的输出状态，排除由于前级输出不足造成的故障；在前级输出正常的情况下，可检查高末栅极通路元件和连接线路。一般无法从外观判断元件是否损坏，故需要借助万用表和绝缘电阻表等仪器进行排查。（2）当出现高末栅流满偏时，一般是由于自动增益控制板（1A9）光耦损坏，失去控制功能，输出异常导致，此时会使高末栅流输出过大造成满偏。快速解决方法是将自动增益控制板（1A9）甩开，直接将频率合成器的激励信号输出到宽带放大器，逐步加大激励信号，观察高末栅流的状态，等播音结束后，更换自动增益控制板（1A9）。（3）当出现栅流表反打，静态栅偏压降低时，一般是由于栅阴碰极所致，此时唯一的办法就是迅速更换电子管。（4）元件本身质量问题也是影响稳定性的主要原因，常出现的有高末级电子管管座的栅爪和电子管本身出现的质量问题。另外，其他电容和电阻的质量也不容忽视。所以，元件在上机前一定要做好测试工作。高末栅极的稳定性是发射机能否正常稳定运行的关键，解决栅极问题需要多管齐下，要具体问题具体分析。在自动化程度日趋完善的今天，人为干预越来越少，对维护人员提出了全新的挑战，如何做到迅速、准确地排除故障，提高设备的稳定性，就要靠平时的学习和积累，要有针对性地提高分析、判断故障的能力，熟悉线路和设备，加强预案演练，做到学用结合，创新科技手段；在解决问题时，要沉着冷静、统揽全局，根据现象，做好分析判断，最终找到问题所在。参考文献：1 赵延安.DF100A 型短波发射机一次非典型高末无栅流故障的处理 J.电子世界,2013(14):58.2徐驰.SW100F短波发射机典型故障的分析和处理 J.科教导刊(下旬),2015(15):23-24+43.3 赵贞秀.浅析 BGTB5141 型 100kW 短波发射机高末级栅流的控制线路 J.有线电视技术,2015(3):105-108.4 聂 全 民.DF-100A 短 波 发 射 机 高 末 栅流保护工作原理及故障处理 J.科技风,2016(2):94.图 4 高末级调谐控制原理图 5 射频放大原理