SW100B短波發射機高頻放大系統原理及典型故障解析

邱華洽

摘 要 本文簡要介紹了SW100B短波發射機高頻放大器工作原理，針對發射機運維中高頻放大系統出現的典型故障進行了分析，對故障排查、處理過程進行了論述。

關鍵詞 短波發射機 電子管 高頻放大 整流濾波

中圖分類號：TN83 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.04.019

SW100B Shortwave Transmitter High Frequency Amplifier

System Principle and Typical Failure Analysis

QIU Huaqia

（State General Administration of Press and Publication，

Radio and Television QiLiuYiTai， Yongan， Fujian ?366000）

Abstract This paper briefly introduces the SW100B shortwave transmitter working principle of the high frequency amplifier， chance d for launch in the typical faults of high frequency amplifier system is analyzed， discusses the process of troubleshooting， processing.

Key words shortwave transmitter; tube; high frequency amplifier; rectifier filter

0 前言

SW100B短波發射機是航天部23所生產的大功率短波廣播發射機。介于當時技術原因該發射機由PDM改制為PSM型發射機。該發射機音頻系統采用PSM技術，高頻系統采用自動調諧電路。工作頻段范圍具有自動跟蹤頻率功能，自動調諧過程中具有封鎖音頻信號，當發射機出現故障需要切斷高周末級屏壓或需切斷輸出高頻信號時須封鎖PSM。由于大功率發射機通常工作在高電壓、大電流的環境，元器件老化，環境濕度過大，工作環境積塵都將導致器件絕緣降低;發射管由于內部極間距離較近，結構脆弱發生碰極短路也是常有的事;尤其是工作在高頻放大系統的器件出現這樣那樣故障在所難免。在此，本文簡要介紹了SW100B短波發射機高頻放大系統工作原理，就筆者在運維中遇到的高頻放大系統故障及處理方法進行了討論。

1 SW100B發射機高頻放大系統組成及其工作原理

1.1 SW100B發射機高頻放大系統組成

系統由頻率綜合器C1、高頻前置放大器B3、高頻推動級B4、高末級放大器以及諧波濾波器B7、定向耦合器B5和一些其他輔助電路組成。

1.2 SW100B發射機高頻放大系統工作原理

由頻率綜合器C1，產生發射機工作需要的高頻載波信號，送到頻率監控組合G1，經鑒別后送入高頻前置放大器（簡稱寬放）B3進行放大。寬放的輸出激勵高頻推動級（簡稱推動級）B4，高頻推動級將進一步放大的高頻載波信號送高末級放大器（簡稱高末級）。在沒有調制的情況下，高末級放大器放大并輸出功率為100kW的等幅載波信號;而在調制狀態下，高末級放大器將放大并輸出載波功率為100kW的調幅波信號。該調幅波信號，經諧波濾波器和定向耦合器，或直接送等效負載，或再經阻抗變換器送天線。以下分別對各主要組成部分進行介紹。

1.2.1 頻率綜合器C1

頻率綜合器的功能是產生頻率為3.2MHz～26.1MHz工作頻段的高穩定、高純度的頻率基準信號，作為高頻放大設備的激勵源。

1.2.2 高頻前置放大器

高頻前置放大器主要功能：一是對頻綜送來的頻率為3.2MHz～26.1MHz、功率約50mw的高頻信號進行放大，二是接受自動調諧組合G2的控制，當細調時，用改變增益的辦法來改變高頻前置放大器的輸出大小，最終達到發射機滿功率的輸出要求。

1.2.3 高頻推動級B4

該發射機推動級采用風冷四極管RS1072C和屏極網絡等元件構成的屏調放大電路。高頻前置放大器輸出的高頻信號（150Wp-p）送入高頻推動級進一步放大，其輸出激勵高末級。推動級放大管工作在乙類狀態，屏極效率約52%。屏壓為+3kV并饋，簾柵壓為+400V，由穩壓電源供給。屏極網絡采用電感調諧方式，它由可變真空電容器C414、C415主電感L410、L411構成。其中C414、C415、L410用于粗調，電感L411用于細調。電感L410為外圈固定部分，分三段共14圈，旁有簧片觸點，不同頻道短接不通圈數。L411為內圈可動部分，共6圈，間隔安裝在L410的中心軸上。細調時是改變L411與L410之間的相對位置來改變其電感量的，這是一種非接觸式的調整方式。L411的起始位置與水平成30？夾角，可調范圍是向上來回轉60€敖牽綹辛康淖艿鶻詵段г嘉？.4～8.4uH。本槽路線圈能滿足寬頻帶范圍使用，又克服了帶電調諧時可能產生的打火問題，提高了工作的可靠性和穩定性。

推動級電路中，還有兩個用于自動調諧的鑒相器B4.1和M3、M4、M6、M7，4個驅動裝置。鑒相器接于隔直流電容器C413和屏極網絡之間，電路大體相同。前者是比較推動級柵極電壓與推動級屏極回路電流之間的相位，用于推動級細調;后者是比較高末柵極高頻電流與高末屏極高頻電壓之間的相位，用于高末級的細調。它們均是將上述電壓和電流之間的相位變比，轉變為幅度和極性變化的誤差信號，再經放大后送驅動裝置調節可調元件實現自動調諧。（4個驅動裝置的分工如下：M3調整電感L411;M4調整電感L410;M6、M7分別調整可變真空電容器C414、C415）。

推動級作用是在短波工作頻率范圍內輸出1KW左右的功率，其次它還為高末級提供鑒相器信號和參與中和，改善放大器的穩定性。

1.2.4 高末級放大器

高末由發射四極管V2、屏極 槽路、自動調諧裝置、簾柵電路和其他輔助電路組成。主要功能一是功率放大，即將推動級輸出的功率為1KW左右的高頻信號最后放大到100KW;二是實現屏極調幅，即將音頻機柜送來的解調后的高壓音頻調制信號，去調制V2管的屏壓，從而實現調幅。高末發射管V2是西門子公司生產的金屬陶瓷四極發射管RS2054SK，超蒸發冷卻，用于丙類放大，以便獲得更大的輸出功率和更高的效率。

高末管的典型工作狀態是：直流屏壓+11KV，屏流10.5A，簾柵壓+900V，固定偏壓-250V，燈絲電壓為～15V，電流為180A。

高末管的燈絲供電電路，由穩定度為€？%的15KVA交流穩壓器供給，經燈絲變壓器T1變成～15VAC，初級抽頭實現電壓調整。為限制燈絲電壓接通時過大的瞬時沖擊電流，在初級電路中串有兩個4.8mH的阻流圈。

高末管的直流偏壓包括固定偏壓和自給偏壓兩部分。其中固定偏壓（-250V）由P機柜供給，由高頻機柜X101接線板1點接入，經電阻R311、繼電器K303接點和電感L951、L952加入。采用部分固定偏壓是為防止無柵極激勵時電子管因零偏壓出現的導通損耗所必須的。自給偏壓是電子管正常工作時，柵流在電阻R311（330 可調）上的壓降形成的。此外，柵路中串接的電阻R312（5.6K ）用于簾柵極過流等故障時限制柵極激勵之用（正常情況R312被繼電器K303所短路）。另外偏壓的0V端不是直接接地，而是接在與燈絲并聯的電阻R950（22 ）中心可調端，目的在于減少交流燈絲電壓引起的雜音。

高末級管的簾柵極電流電壓+900V由簾柵模塊供給，由X107接入，經電感L961加到簾柵極。這里L961（2.5H）為簾柵極調制電感、它的作用是產生簾柵自調，以實現屏極、簾柵極同調，從而獲得良好的線性調幅特性。Cg2（26nF）是簾柵極到地旁路電容器，是特制的薄膜電容器，安裝于V2的管座（B13）中，它的用途是使簾柵極處于高頻地電位，減少屏極和柵極間的跨路電容器Cgla，減少簾柵兩路間的反饋和直通，有利于減少寄生振蕩的發生和實現寬帶中和。一般要求電容器Cg2的容量大，引線電感盡可能小和承受較高耐壓等。

高末級管的屏極直流高壓采用并饋方式。C980為隔直流電容器。電感L965、L966和電容器C968等組成54KHz濾波器。從PSM輸入的調制電壓先經過它濾除調制頻率的殘波，再經兩級高頻濾波器后加到V2管屏極。這里的高頻濾波器是防止高頻回串，其中的高頻阻流圈既要承受高電壓，又要滿足寬頻帶范圍工作。

屏極槽路為雙槽路，由真空可變電容器C981-C984和電感L981、L982組成。這兩個電感線圈是用 28mm的紫銅管繞制成外徑為346mm的等間距的空心大線圈，徑向有三排瓷絕緣子（按120度分布）將它支撐在金屬框架上。整個線圈裝置安放在機柜下層靠前的左右兩邊各自的雙層屏蔽箱內。工作時，線圈銅管用水冷卻。換頻時由驅動裝置M9、M11帶動的接觸式彈簧夾頭，按予置的位置與線圈內徑向固定的相應連接片（共25片）滑動接觸，不用的部分由M12、M13帶動的短路棒短接。

此外，由電容器串B21和可變電容器C942組成的中和電容器，用于高末柵極 中和，調整其電容量大小可實現較寬頻段內的中和，大大減少高末級屏極與柵極回路間的反饋和直通，以防止寄生振蕩的影響。但它只對消除本波自激振蕩有用，對高于或低于工作頻率的寄生振蕩，則用降低屏極阻抗和柵極輸入阻抗的方法以及增加防振電路的方法等來解決，電路B15就是為此目的而設置的。

2 SW100B發射機高頻放大系統常見故障分析

2.1 V1管柵陰碰極

故障現象：當發射機加燈絲預熱狀態時，SM1-6檔（V1柵極偏壓指示）指示為0V，SM1-10檔 ? （V2柵極偏壓指示）指示為-240V，測量可變電阻R321上端對地電壓為-30V。

圖1 V1柵極陰級碰極等效圖

故障分析：如圖1 V1柵極陰級碰極等效圖虛線所示，發射機處于預熱狀態時，由于V1柵壓表兩端短接，因此V1柵壓表SM1-6檔指示為0V。又因為R322電阻滑動點對地短接，使-250V柵偏壓回路并聯阻值減小，即V2柵偏壓電表SM1-10檔指示比正常時（-250V）減小。

2.2 V1管柵極和簾柵極碰極

故障現象：當發射機加燈絲預熱狀態，V1管的簾柵電流Ig2嚴重反打，SM1-6檔指示降低。

故障分析：如圖2 V1柵極簾柵極碰極等效圖所示，當電路正常時柵極回路、簾柵極回路的電流方向如實線所示，V1簾柵電流表的電流方向為A→B，當柵極簾柵極碰極時，發射機處于高壓狀態時，V1柵偏壓加上，V1的簾柵壓也加上，由于柵極簾柵極碰極，柵壓通過簾柵電路構成回路，電流由地→V1簾柵電流表的B→V1簾柵電流表A端，使表頭反打。同時，由于簾柵電路的并聯，使得V1柵極回路的等效電阻值減小，從而導致V1柵偏壓表指示降低。

圖2 V1柵極簾柵極碰極等效圖

2.3 V2管柵陰碰極

故障現象：播音中掉高壓，顯示26#（PSM過流）、29#（V2陽流過流）故障號，V2屏流Ia打滿，燈絲預熱狀態，V1的柵流 ?表Ig1表反打，測量V2管柵極對地電壓為0V（在確認C414，C415正常的情況下）。

圖3 V2管柵極支路等效圖

故障分析：如圖3 V2管柵極支路等效圖所示當電路正常時，電子由燈絲流向R312→R311→電流表→電源-250V。電流的方向與此相反，如圖實線所示，V2柵流表正偏。若柵陰碰極則電流由地點位燈絲→R312→R311→電流表→電流-250V。如虛線所示則V2柵流表Ig1反打。柵極與地電位同相，故V2管柵極對地電壓為0V（用萬用表直接測柵極對地）。

2.4 V2管柵極自生偏壓電阻R311開路

故障現象：預熱狀態，V1偏壓指示正常，V2管偏壓無指示，測量V2柵壓對地為-10～-15V。

故障分析：如圖3 V2管柵極支路等效圖所示，播音當中由于R311開路使-250V柵偏壓開路，柵極無負柵偏壓。加高 ? 壓，屏極電流過大，顯示26#、29#故障號。預熱狀態，V2柵偏壓無指示。

2.5 V2管簾柵薄膜電容（C0）擊穿

故障現象：播音中掉高壓顯示27#（V2簾柵流過流）故障號，重加高壓，V2簾柵電流Ig2打滿，掉高壓，顯示27#故障。

圖4 V2簾柵薄膜電容作用等效圖

故障分析： 關發射機，拆V2管簾柵極引線，用1000V搖表搖測V2管簾柵對地絕緣為0歐姆（圖4 V2簾柵薄膜電容作用等效圖）。

以上所敘述的故障處理方法都是更換對應的器件。由于篇幅所限對更換器件過程不做一一贅述。

3 小結

綜述以上對SW100B型短波發射機高頻放大系統工作原理和器件、功能、應用的分析;以及針對工作中遇到的典型故障，應用等效電路原理進行的分析、判斷，目的是與同行對此類發射機快速處理高頻放大系統故障進行探討，希望與同行交流提高。

參考文獻

[1] 廣播電視發送與傳輸維護手冊（第六分冊）.廣播電視技術手冊編輯委員會.國防工業出版社，2000.

[2] 國家廣電總局科技司主編.廣播發射機新技術實用手冊.中國廣播電視出版集團，2010.