趨膚效應對DF100A PSM發射機射頻槽路的影響及維護對策

張建林　徐軍

摘 要：該文從趨膚效應的概念及產生的原因入手，它是當交流電流通過導體時，由于電磁感應引起導體截面上電流分布不均勻并且越接近表面電流密度越大的現象。趨膚效應使電流集中在導線表面處，使得導線的有效截面變小，導線的等效電阻增大。在無線電工程中，常采用多股細導線代替單股粗導線來制作高頻線圈，以克服導線的等效電阻增加。對DF100A PSM發射機高末級槽路特點進行介紹，闡述趨膚效應對DF100A PSM發射機高末級槽路的影響，并提出維護對策。

關鍵詞：趨膚效應 概念 原因 DF100A PSM發射機 高末級槽路 影響

中圖分類號：TN838 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（a）-0054-02

1 趨膚效應的概念及產生原因

對于扁矩形截面直長導線，當通以高頻正弦電流I時，電流密度或磁場強度等場量將按照指數規律沿深度方向衰減，如圖1所示，即從圖中左右兩側表面A、B處沿實線箭頭方向衰減。此時可引入透入深度d來表示趨膚效應的程度。它等于導體表面場量衰減至36.79%（即1/e=1/2.7 183）的深度。透入深度d越小表示趨膚效應越強烈。若導體片的寬度D》d，則在距表面4d以外的導體內部，幾乎沒有電流，使導體利用率降低。通常位移電流可忽略時，透入深度d 表示為：

d =，ω=2πf

式中ω和f分別為正弦電流的角頻率和頻率；μ和γ分別為導線的磁導率和電導率。當ω、μ、γ越大時，透入深度d 越小。對于銅導線μ=4π×10-7H/m，γ=5.8×107S/m，若f=50 Hz，則d=9.45 mm；但當f=500 kHz時，d=0.049 mm。對于圓截面長直導線，場量沿深度方向的衰減規律比較復雜。但若頻率很高，電磁波透入導體的深度較導線半徑小得多時，仍可將圓導線近似地看成扁矩形截面導線，采用上述透入深度公式近似地估算。

2 DF100A PSM發射機高末槽路的特點

2.1 高末屏極網絡電路（槽路）結構特點

如圖2所示為高末屏極網絡電路結構。

（1）高末屏極網絡連續可調元件：3C36、3C37、3C38、3C39、3L13。

（2）高末屏極網絡可切換元件：3L12（槽路線圈）、槽路線圈分11 個波段進行切換，以覆蓋發射機的全頻率范圍，通過選擇波段可以提供最佳的工作Q 值。

（3）Π 網絡：由C1、L1、C2 組成，L1 即3L12 槽路電感，Π 網絡電容C2和Γ網絡電容C3并聯，于是可得到網絡電容：C1=3C36+3C37=60～1 300 pf、C2+C3=3C38+3C39=200～4 000pf。

（4）Γ網絡：由C3、L2、組成，L2 即3L13 負載電感。Γ 網絡是與負載匹配的網絡，它的線圈電感量約2.5 uH，Q值很低，結構較小，其負荷電容3C38、3C39，它既是Π 網絡的一部分，又是Γ 網絡的一部分，通過的射頻電流較大，故此電容通過水冷方式進行冷卻。

2.2 槽路電感3L12的特點

Π 網絡由C1、L1、C2 組成，L1 即3L12 槽路電感，為了使不用的線圈短路在零磁場內，采用圖3的結構。

3L12共有4圈水冷銅管，每圈內側按照120°排列有3個接觸環（卡環），環內有彈簧片做接觸點。在線圈側面有3根水冷可移動的圓銅棒，稱之為短路棒，可插入接觸環中，使得線圈有11個不同的電感量，以適應11個頻段Π 網絡得到穩定的Q值且線圈不用的部分處于短路狀態。用3個馬達帶3根絲杠控制3根短路棒的位置，反應使用的頻段，通過短路棒的倒動使槽路電感得到對應頻率范圍（即波段）的預定位置。3根短路棒分別稱為前、后、頂棒，分別由馬達驅動板1A4 、1A5、1A6提供馬達電源。

3 趨膚效應對DF100A PSM發射機高末級槽路的影響及維護對策

3.1 高頻趨膚效應對高末級槽路的影響

由于發射機工作在高頻率狀態，因此存在高頻趨膚效應，將使得線圈和3根短路棒因趨膚效應而在表面產生很高的溫度。由于存在趨膚效應以及冷卻的需要，在加工短路棒時，中間便做成空芯的，所以，線圈和短路棒的表層比較薄。

線圈的冷卻水是從一端流進，另一端流出，短路棒的冷卻水是由兩個孔來循環，即從一個孔流入后灌進整個棒，再從另一個孔流出。發生高頻打火比較嚴重時，會將短路棒表面打出小孔，冷卻水就會噴出，就會出現高末陰流過荷掉高壓故障，造成停播。這是發射機工作中的一個隱患，因此，在發射機維護中，應該定期檢查卡環和短路棒的工作情況，保障線圈和短路棒工作在合適的溫度。

3.2 維護方案

要保證線圈和短路棒的溫度合適，以減小趨膚效應對槽路電感產生的高溫，有效地消除故障隱患，應該重點檢查槽路線圈的冷卻水進出口的“替死鬼”和短路棒進出水孔的工作情況。槽路線圈的冷卻水進出口的“替死鬼”如果工作時間長，就會被冷卻水腐蝕產生殘渣，容易堵塞水路，短路棒進出水孔孔徑很小，稍有殘渣就會將短路棒水孔堵塞，冷卻不良。因此除了確保冷卻水無雜質外，還要對這兩個部位尤其是短路棒的水孔要經常檢查，確保水路暢通。

4 結語

以上闡述了趨膚效應的概念和趨膚效應對DF100A PSM發射機高末級槽路的影響及維護對策。趨膚效應會對槽路電感產生的高溫，因此，在發射機維護中，槽路線圈的冷卻水進出口的“替死鬼”和短路棒進出水孔的工作情況的檢查是確保發射機穩定運行的主要手段。可以減小趨膚效應對槽路電感產生的高溫，有效地消除故障隱患，確保安全播出。

參考文獻

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