420C500KW發(fā)射機(jī)中TH—558原理及故障分析

毛建飛

摘 要：文章對(duì)大陸420C 500KW大功率短波發(fā)射機(jī)高末電子管TH-558的原理、維護(hù)進(jìn)行分析，對(duì)加深420C 500KW大功率短波發(fā)射機(jī)高末電子管的認(rèn)識(shí)、提高維護(hù)水平及異態(tài)處理能力有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：420C發(fā)射機(jī)；TH-558；故障應(yīng)急處理

引言

420C 500kW發(fā)射機(jī)末級(jí)功率放大主要由三部分組成，即電子管TH-558，諧振回路和電源。電子管在發(fā)射機(jī)起著把直流能量轉(zhuǎn)換為交流能量的作用；諧振回路是電子管的負(fù)載；電源供給電子管各電級(jí)電壓，它們共同保證電子管的正常工作。

TH-558電子管由于制作工藝復(fù)雜，技術(shù)難度大，輸出功率高為500kW以上，是420C 500kW大功率發(fā)射機(jī)中價(jià)格最為昂貴的一個(gè)器件。目前該等級(jí)的電子管主要依賴進(jìn)口，一支管子的價(jià)格高達(dá)百萬人民幣，因此TH-558電子管成為該型發(fā)射機(jī)的核心部件。 分析TH-558電子管的工作原理及故障處理，對(duì)維護(hù)、使用發(fā)射機(jī)安全播出有重要的意義。

1 TH-558電子管基本工作原理

TH-558電子管是420 500kW 發(fā)射機(jī)末級(jí)功率放大器，為大功率金屬陶瓷四極管，為了獲得高的效率，因此工作在丙類狀態(tài)。柵極電路中加有工作直流負(fù)偏壓Eg，又是前級(jí)屏極的輸出電路，將前級(jí)送來的高頻激勵(lì)電壓加在柵極與陰極之間。

調(diào)幅發(fā)射機(jī)整個(gè)已調(diào)波的功率真正有用的是邊帶功率，而載波功率是白白浪費(fèi)的。

3 TH-558電子管輸出屏極網(wǎng)絡(luò)

TH-558高末電子管射頻放大器屏極網(wǎng)絡(luò)組成如圖2所示，屏極諧振回路是一個(gè)雙調(diào)諧耦合腔體，后接一個(gè)低Q值的T型網(wǎng)絡(luò)，再接平衡轉(zhuǎn)換器后上天饋線系統(tǒng)。

屏極諧振回路是一個(gè)可以等效為π網(wǎng)絡(luò)的雙調(diào)諧LC的并聯(lián)諧振回路。初級(jí)回路由可變電容C23、電感L8組成，次級(jí)回路由可變電容C31、電感L9組成。電感L8及與其耦合的次級(jí)電感L9的電感量由移動(dòng)腔體短路板來改變。可變電感L11、電容C32組合成T型網(wǎng)絡(luò)，調(diào)整T網(wǎng)絡(luò)可以改變PA屏極電流和電壓的關(guān)系，即改變負(fù)載的輕重。

屏極絡(luò)作用1：回路阻抗變換就是把實(shí)際負(fù)載阻抗變換為電子管實(shí)際要求的負(fù)載阻抗。實(shí)際工作中要求兩者相等。LC并聯(lián)諧振回路可以起到把較小的阻抗變?yōu)殡娮庸芄ぷ鳡顟B(tài)所要求的最佳負(fù)載阻抗的作用。TH-558電子管在420C 500kW短波發(fā)射機(jī)中輸出阻抗約為198Ω，經(jīng)屏極諧振回路輸出阻抗約為75Ω，T網(wǎng)絡(luò)為屏極諧振回路提供75Ω負(fù)載。75Ω阻抗經(jīng)平衡轉(zhuǎn)換器為300Ω，與天饋線特性阻抗相匹配。

屏極網(wǎng)絡(luò)作用2：回路的濾波作用就是把我們所需要的放大后的基波信號(hào)選出來，丙類狀態(tài)的屏極電流是余弦脈沖不到半個(gè)周期，因此負(fù)載要用諧振回路，用以濾除諧波，保證得到與激勵(lì)信號(hào)一樣的完整波形。只有基波在回路中載頻電壓響應(yīng)，向負(fù)載輸出功率，直流和高次諧波電流視同無響應(yīng)。

4 TH-558電子管故障現(xiàn)象與處理

4.1 斷絲

故障現(xiàn)象：加高壓后，前級(jí)正常，末級(jí)無表值。燈絲電壓顯示為24V左右。

故障分析處理：為了防止交流聲寄生調(diào)制，該管燈絲采用直流供電，燈絲斷絲后，不能發(fā)射電子，沒有陰流，其他各極也就談不上電流分配，管子當(dāng)然也就無法工作，末級(jí)無表值。燈絲電壓上升是因?yàn)闊艚z開路，即燈絲變壓器的負(fù)載開路，顯示的是變壓器的次級(jí)電壓24V，而不是整流器的輸出電壓20.5V。更換電子管。

4.2 柵陰碰極

故障現(xiàn)象：碰極分熱碰極和冷碰極兩種。熱碰極：發(fā)射機(jī)在正常運(yùn)行或倒頻中，加偏壓高壓后，柵流快速保護(hù)、柵流過限，或是偏壓閘盒跳，偏壓、高壓加不上，經(jīng)過一段時(shí)間的冷卻后，仍然可以運(yùn)行。冷碰極：加燈絲后，柵流表有表值（約零點(diǎn)幾安），加偏壓后，偏壓閘盒跳或柵流快速保護(hù)，加不上偏壓。

故障分析處理：在碰極后測量柵極有電壓，此電壓等于或略小于燈絲電壓，且隨著燈絲電壓的升降而升降。陰極與柵極相碰造成短路，使得柵偏壓直接通過燈絲通地，產(chǎn)生較大的柵流，引起偏壓閘盒跳，或柵流快速保護(hù)。

正常時(shí)電子管柵流流向（見圖3）：

地-R40-D4-R38-R20-D1-R1-R9-L5-電子管柵極-電子管陰極-地。

當(dāng)柵陰碰極時(shí)柵流流向?yàn)椋ㄒ妶D3）：

Eg正極-D2-R38-R20-D3-R40-燈絲地-柵極-L5-R9-Eg負(fù)極。

由于柵陰短路，當(dāng)加偏壓時(shí)，在柵極回路產(chǎn)生一個(gè)很大的短路電流，致使偏壓閘盒跳或柵流快速保護(hù)、撬棍保護(hù)，在柵流表上反映出正打。故障處理：熱碰極管在冷卻一段時(shí)間后仍可維持使用。冷碰極管換管。

4.3 真空下降

故障現(xiàn)象：視下降程度的不同，故障的嚴(yán)重性也不同，故障現(xiàn)象也有所區(qū)別。屏流增加，屏壓下降；柵流快速保護(hù)；柵流過限；偏壓閘盒跳；簾柵快速保護(hù)；HVDC動(dòng)作；撬棍動(dòng)作；PA及PA腔體前端打火。

故障分析處理：電子管真空度下降，容易造成電子管內(nèi)部打火，嚴(yán)重時(shí)引起極間連弧（俗稱閃絡(luò)），使柵極和簾柵極電位上升，流過各極的電流增大，引起各極放電球放電及過流保護(hù)。故障處理：真空下降不是很嚴(yán)重時(shí)，可維持使用，嚴(yán)重時(shí)必須換管，否則會(huì)使外圍元件受損，擴(kuò)大故障。

4.4 輸出功率過低

故障現(xiàn)象：管子工作正常，各極電壓正常，負(fù)載輕重合適，激勵(lì)大小合適。簾柵流、屏流、屏壓兼顧調(diào)整時(shí)，輸出功率過低。屏流、屏壓調(diào)整到正常值，輸出功率調(diào)整到500kW時(shí)，簾柵流又過小。或者輸出功率調(diào)整到500kW，簾柵流、屏流兼顧時(shí)，屏壓又過高。

故障分析處理：外圍線路（激勵(lì)、各極電壓、負(fù)載）正常，管子輸出不足，根本原因是電子管陰極老化，電子發(fā)射不足，致使屏壓正常時(shí)，屏流過小，使輸出功率降低。故障處理：功率下降不是很多時(shí)，可適當(dāng)提升燈絲電壓，使輸出功率達(dá)到要求。無法滿足時(shí)，只有換管。

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