106Z型電子管的維護使用方法研究?

管仁竹 李開鋒 樊 誠

（中國人民解放軍92665部隊 慈利 427200）

1 引言

106Z型電子管是一種網狀結構釷鎢絲陰極、光刻柵極蒸發冷卻陽極的大功率金屬陶瓷發射四極管，具有同軸引出線結構，并附有鈦泵，屬于大型多極電子管［1～2］。該型電子管工作效率較高，主要作為音頻或射頻功率放大器，在大功率的中長波遠距離通信和中波廣播通信設備中有著廣泛應用。該型電子管平均故障間隔時間較短，由于體積、重量均較大，導致維護保養的工作任務繁重，因此，有必要歸納總結其使用維護經驗，包括常見故障的排除方法以及維護保養的措施與經驗，對于指導該型電子管以及相似的大型多級電子管的使用維護均有參考價值。

2 106Z型電子管在使用中常見的問題

106Z電子管在實際工作過程中存在的某些問題，將嚴重限制其正常的工作性能發揮，且極易誘發設備故障，主要有以下幾個方面：

1）電子管各極電流變化情況不能滿足大功率通信的工作要求，工作性能較差；

2）電子管通信性能指標下降較快，老化嚴重；

3）電子管故障率較高，使用壽命較短。

106Z電子管性能的優劣是制約大功率中長波發射機通信質量的關鍵因素。針對使用過程中出現的問題，有必要進行全面的分析，深入總結106Z型電子管的使用和維護保養方法，以提高其工作性能。

3 106Z電子管的電氣特性

106Z電子管的四個極分別為陰極、第一柵極、第二柵極和陽極。工作時陰極發射電子，經第一柵極和第二柵極后到達陽極形成回路，除陰極外，其他各極需加上直流電壓，同時電子管需利用鈦泵提高其內部的真空度［3］。

一般放大電路中使用的電子管或者晶體管，主要是根據其伏安特性曲線，選擇線性放大區域用于放大信號，但106Z電子管不同于一般的電子管或晶體管，它主要用于對信號進行功率放大，通常工作于丙類狀態，其輸出信號包含直流分量和各次諧波，需要利用電感電容組成的選頻網絡對信號進行濾波處理［4］。

106Z電子管工作特性復雜，為保持其工作于較好狀態，陰極電壓需從低電壓逐步加大以保證網狀結構釷鎢絲的陰極不被燒斷，第一柵極通常加上負電壓，以控制陰極發射電子形成的電流的大小，而第二柵極直流電壓則需要根據陽極電壓的大小進行調整，以滿足其功率放大的功能。

106Z電子管的一般電氣特性如表1所示［5］。

表1 106Z電子管一般電氣特性

106Z電子管工作于丙類放大狀態時，其伏安特性曲線隨各極直流電壓的變化而變化，圖1為電子管的恒流曲線圖，其中，第二柵極電壓為750V。

圖1表明：

1）隨著第二柵極電壓的增大，電流曲線均下移，即隨著電子管第二柵極電壓增大，各極電流對第一柵極電壓的要求降低；

2）第二柵極電壓的增大，第一柵極電流曲線變化較小，而第二柵極和陽極電流曲線變化較大，即第二柵極電壓對第一柵極電流影響較小，而對第二柵極電流和陽極電流影響較大。

實際工作表明，可以適當選擇和固定第一柵極電壓值，根據陽極電壓的大小，通過小范圍調整第二柵極電壓值，來調整電子管的工作狀態，這與上述結論一致。

4 106Z電子管的測試打壓方法

106Z大型電子管生產工藝相對較低，而其工作電壓較高，因此，在投入使用時需進行必要的測試和打壓處理，以保證電子管能正常投入使用［6～7］。

106Z電子管的測試主要包括測試電子管陰極的通斷情況和其它各極之間的絕緣性能。陰極的通斷情況可以通過萬用表進行簡單的電阻測試來完成，其它各極之間的絕緣性能需要利用兆歐表進行測試，要求各極之間的絕緣電阻不小于20兆歐。

電子管的打壓是指冷態交流打高壓，目的是剔除各極之間的物理毛刺，以降低高壓工作的故障率，106Z打壓原理圖如圖2所示。打壓過程中，通過調節調壓器控制試驗變壓器的輸入，使試驗變壓器輸出值為電子管各極打壓所需要的電壓值。

106Z電子管打壓步驟如下：1）控制臺啟動；2）調壓器升壓（需使用千伏電壓表觀測）；3）維持高壓狀態5分鐘以上進行打壓；4）調壓器降壓；5）控制臺關閉；6）接地桿放電。

106Z電子管打壓要求如表2所示。

表2 106Z電子管打壓要求

實際工作證明，進行測試打壓后投入使用的電子管故障率比未測試打壓的電子管故障率降低近20%。

5 106Z電子管的老練方法

106Z電子管經過測試打壓后，需進行老練才能正式投入使用。電子管老練主要是為了盡可能濾除釷鎢絲陰極和電子管內部空間的雜質，穩定陰極發射電子的質量，同時使陽極能夠承受足夠大的損耗功率，以滿足實際工作的需求［8～10］。

根據106Z電子管各極加電壓的順序要求［11～12］，其老練步驟如下：

1）對燈絲進行老練。接入鈦泵，打開風、水冷卻系統，觀察記錄鈦泵電流及變化情況；

2）電子管燈絲變壓器初級電壓從0V逐步升壓至380V，電壓每升高50V左右停止升壓并觀測，停留時間以鈦泵電流降至穩定值為判斷依據。表3為某次106Z型電子管的燈絲老練數據；

表3 燈絲老練數據

3）對第二柵極和板極進行老練。將電子管柵偏壓調整為-150V；

4）電子管加正常的燈絲電壓；

5）逐步提高電子管第二柵極和板極電壓，每調整一次停止，觀測第二柵極電流、陰流、鈦泵電流的變化情況，停留時間以鈦泵電流降至穩定值為判據。表4為某次106Z型電子管的第二柵極、板極老練數據；

表4 第二柵極、板極老練數據

6）將老練完成后的電子管正常投入使用，按正常步驟加高壓調整電子管工作狀態，實際檢驗新電子管的工作性能。

實際工作證明，106Z型電子管經過老練后，工作狀態更好，性能更穩定。另外，需要注意的是，在進行老練時，鈦泵電流越小，電子管性能越好，使用壽命越長。

6 106Z電子管的維護保養方法

大型電子管的維護保養是保持其工作性能穩定、延長使用壽命必不可少的手段，106Z電子管除了使用前的正常測試打壓和老練處理外，還必須實施科學的維護保養。經過長期的試驗和實踐總結，在對106Z電子管進行維護保養時需要注意以下幾點：

1）新電子管進行正常測試檢驗后，需接入鈦泵工作，并記錄鈦泵電流；庫存電子管需每三個月接入鈦泵工作一次；電子管投入使用后，需接入鈦泵持續工作；

2）通過定期檢測電子管外圍電路，避免發生如下造成電子管損壞的故障：電子管燈絲與陰極間的電位差過高、電子管陽極或第二柵極電壓運用至最大值、電子管柵極懸空、電子管燈絲電壓過低或過高和高壓電源沒有延時裝置等；

3）經常檢查電子管冷卻系統的工作情況，避免電子管工作中受熱不均勻或過熱造成電子管燈絲損壞；

4）定期檢查電子管安裝情況，避免因受力不均勻引起變形或振動縮短其使用壽命；

5）定期檢測電子管工作性能。檢測時，單獨為電子管的燈絲提供工作電壓，預熱2分鐘左右，通過萬用表測量電子管柵極和陰極之間的電阻值大小來判斷電子管陰極的電子發射能力，進而判斷電子管是否衰老；

6）定期清潔電子管各電極和電子管座，避免長期的灰塵等雜質的積累造成其電氣性能下降、使用壽命縮短等問題。

7 結語

根據106Z電子管的實際使用需求，通過分析其基本的電氣性能，有針對性的總結了106Z電子管的使用和維護保養方法。實踐驗證，通過嚴格執行上述106Z電子管的使用及維護保養方法，能有效提升其工作性能，大幅延長其使用壽命，對大功率的中長波遠距離通信和中波廣播通信設備的使用維護具有較強的指導意義。

［1］董穎輝，柳超.甚低頻動態調諧天線性能［J］.海軍工程大學學報，2010，05：98-102.

［2］董穎輝，柳超，翟琦.甚低頻固態發射機功率器件分析［J］.現代電子技術，2008，11：100-102.

［3］嚴國萍.通信電子線路［M］.北京：科學出版社，2005.30-40.

［4］宋錚.天線與電波傳播［M］.西安：西安電子科技大學出版社，2003.50-70.

［5］樊昌信.通信原理［M］.北京：國防工業出版社，2001.40-50.

［6］LiK，Jiang Y，Guan J，etal.ANew Precise TuningMeth?od for VLFMulti-Tuning Antenna［C］//International con?ference on wireless communications，networking and mo?bile computing，2009：1-4.

［7］Belrose JS.VLF Transmitting Antennas Multiple-tuning vs Single-tuning［C］//ICAP 91，1991：15-18.

［8］ELSAYEDA.ELSAYED.可靠性工程［M］.北京：電子工業出版社，2013.107-131.

［9］Man Cheol Kim.Reliability block diagram with general gates and its application to system［J］.Annals of Nuclear Energy，2011，38（11）：2456-2461.

［10］葛勤革.一種新的甚低頻發射機調機方法［J］.海軍工程大學學報，2007，04：75-77.

［11］金國慶，董穎輝.甚低頻發射系統同步調諧研究［J］，現代電子技術，2011，34（10）：82-84.

［12］Murray T，Gish D，Singer P.Antenna continuousmoni?toring equipment［C］//Instrumentation and Measurement Technology Conference，1997：151-154.