TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)高末輸出網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)探討

呂紅梅

（國(guó)家新聞出版廣電總局2022臺(tái) 844000）

TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)高末輸出網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)探討

呂紅梅

（國(guó)家新聞出版廣電總局2022臺(tái) 844000）

TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)是目前世界最先進(jìn)的短波發(fā)射機(jī)之一，也是我國(guó)對(duì)外短波廣播的主力機(jī)型，本文對(duì)TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)高末輸出網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)進(jìn)行了探討，以供參考。

TSW2500型500kW；短波發(fā)射機(jī)；高末輸出網(wǎng)絡(luò)

瑞士產(chǎn)TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、操作方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，并且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，這完全得益于其穩(wěn)定的射頻運(yùn)行環(huán)境和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展。該機(jī)型的高頻放大器末級(jí)槽路采用三π網(wǎng)絡(luò)，工作于低Q值狀態(tài)，這使得其效率和技術(shù)指標(biāo)都比較好。

1 TSW2500型500kW發(fā)射機(jī)的高末級(jí)槽路

TSW2500型500kW發(fā)射機(jī)高末級(jí)槽路采用了一個(gè)低通結(jié)構(gòu)的三π網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。三π網(wǎng)絡(luò)可將發(fā)射機(jī)50Ω輸出阻抗變換為射頻末級(jí)功放管所需的等效屏極190Ω的特性阻抗；使調(diào)諧回路諧振于工作頻率；同時(shí)對(duì)高次諧波進(jìn)行衰減（對(duì)于屏極上所有高次諧波均呈現(xiàn)最低阻抗），起到了濾除高次諧波的作用。三π網(wǎng)絡(luò)的電感采用了調(diào)諧線結(jié)構(gòu)，其分布參數(shù)很小，調(diào)諧回路的細(xì)調(diào)諧采用了真空可變電容器，從而使得調(diào)諧點(diǎn)細(xì)膩平滑。

圖1 射頻高末級(jí)三π輸出網(wǎng)絡(luò)

發(fā)射機(jī)的高末級(jí)調(diào)諧回路：

500kW發(fā)射機(jī)高末級(jí)放大器采用TH-576陶瓷四極管作為放大管。按照高末級(jí)槽路調(diào)諧的原理，如果高末級(jí)槽路的Q值大于10，通常以四極管陰流指示最小點(diǎn)和簾柵流指示最大點(diǎn)作為高末級(jí)槽路的調(diào)諧點(diǎn)。但是，對(duì)于高末級(jí)槽路為低Q值時(shí)的調(diào)諧回路，在調(diào)諧時(shí)，卻存在著陰流表指示最小點(diǎn)與輸出功率最大點(diǎn)不一致的情況。當(dāng)槽路的Q值較小（小于10）時(shí)，若以陰流表指示最小點(diǎn)作為調(diào)諧點(diǎn)，就會(huì)使屏壓Ua和屏流Ia出現(xiàn)不同相，而存在一個(gè)相位角準(zhǔn)，此時(shí)發(fā)射機(jī)的輸出功率變?yōu)镻～=1/2（UaIacos準(zhǔn)），從而使輸出功率和效率η兩者都會(huì)下降，通常陽(yáng)極效率會(huì)下降約5%左右。對(duì)于這種情況，往往會(huì)在實(shí)際調(diào)諧時(shí)，先使陰流表調(diào)至指示最小，然后稍減電感L值或電容C值，使陰流表稍稍增大，同時(shí)使功率表指示增大（注意：二次水出水溫度并不增加，即屏耗并不增大），這時(shí)，發(fā)射機(jī)的輸出功率增加，效率提高，此點(diǎn)即為最佳調(diào)諧點(diǎn)。根據(jù)前面的分析，TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)高末級(jí)槽路采用三π網(wǎng)絡(luò)。三π網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于低通濾波器，濾除高次諧波，保留基波，由基波來(lái)重現(xiàn)音頻調(diào)制包絡(luò)。由于支路電容及調(diào)諧線圈中的電流與回路Q(chēng)值成正比，所以如果工作于高Q值，勢(shì)必對(duì)調(diào)諧線圈接點(diǎn)（接觸簧片）的冷卻以及真空電容器的冷卻提出更高要求，這在工藝上很難實(shí)現(xiàn)；選擇低Q值，又會(huì)使單個(gè)π網(wǎng)絡(luò)的諧波濾波度很難滿足要求。為了解決上述矛盾，500kW發(fā)射機(jī)的高末級(jí)采用了三個(gè)π網(wǎng)絡(luò)，且每個(gè)π網(wǎng)絡(luò)的Q值都選得比較低。三π網(wǎng)絡(luò)中，第三個(gè)π網(wǎng)絡(luò)主要起到阻抗匹配作用，在給定的電壓駐波比變化范圍內(nèi)，通過(guò)調(diào)整該網(wǎng)絡(luò)，為擔(dān)負(fù)調(diào)諧功能的前面兩個(gè)π網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)穩(wěn)的負(fù)載阻抗。

圖1中，Cout為高末TH-576電子管的輸出電容及電子管管座和屏極對(duì)地分布電容之和。在三π網(wǎng)絡(luò)中，共由7路8個(gè)可調(diào)元件（MP5～MP11，其中MP7為C261、C262兩個(gè)可調(diào)元件聯(lián)調(diào)）組成。8個(gè)可調(diào)元件中，C275、CL271是調(diào)諧調(diào)配元件，細(xì)調(diào)時(shí)，由這兩個(gè)元件完成微調(diào)；其余6 個(gè)元件 C271、L261、C261、C262、L251、C251 的數(shù)值，是根據(jù)理想情況下（天線為300Ω純阻時(shí)）對(duì)工作頻率進(jìn)行粗調(diào)設(shè)置的（換句話說(shuō)，這幾路在粗調(diào)預(yù)置后，在后面的調(diào)整過(guò)程中，就不再進(jìn)行任何調(diào)整）。

2 射頻末級(jí)輸出網(wǎng)絡(luò)的基本組成及維護(hù)

射頻功率放大器的負(fù)載即輸出網(wǎng)絡(luò)一般采用可調(diào)電感和可調(diào)電容組成諧振網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)控制系統(tǒng)調(diào)整電感量和電容量，使網(wǎng)絡(luò)諧振于工作頻率，從脈沖電流中選出基波；并濾除諧波，抑制諧波輻射；實(shí)現(xiàn)末級(jí)電子管屏極阻抗與負(fù)載阻抗相匹配，把基波攜帶的射頻功率高效的傳送到外接負(fù)載（天饋線）上。因?yàn)樯漕l末級(jí)放大器工作在高效率的丙類(lèi)狀態(tài)，所以電子管負(fù)載阻抗應(yīng)呈現(xiàn)并聯(lián)諧振特性，丙類(lèi)工作狀態(tài)下的能量存儲(chǔ)作用，用品質(zhì)因數(shù)Q值體現(xiàn)；品質(zhì)因數(shù)Q值必須大于2，以便正弦電壓能產(chǎn)生有脈沖波形的電流。TSW2500型500kW發(fā)射機(jī)的射頻末級(jí)輸出網(wǎng)絡(luò)采用3Π網(wǎng)絡(luò)，即3節(jié)Π網(wǎng)絡(luò)（7個(gè)電抗元件組成），主要實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面的功能：諧振、阻抗變換、濾波。即3Π網(wǎng)絡(luò)將屏極等效阻抗190Ω轉(zhuǎn)換至負(fù)載阻抗（饋線阻抗）50Ω，同時(shí)諧振于工作頻率，濾除諧波，如圖2所示。

圖2

3 TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)高末輸出網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)的體會(huì)

（1）C251承受的電壓最高，實(shí)際工作中，該電容損壞也最多。電容損壞的原因主要是電容耐壓不夠，引起過(guò)電壓擊穿。

（2）發(fā)射機(jī)暫態(tài)電壓過(guò)高時(shí)，會(huì)引起電容器擊穿，防止辦法是加放電球，同時(shí)在滿足功率要求的前提下，盡量降低屏壓。

（3）要避免發(fā)射機(jī)中的電容長(zhǎng)時(shí)間工作于過(guò)電流狀態(tài)，否則極易引起溫度過(guò)高燒壞。調(diào)諧時(shí)，注意使發(fā)射機(jī)工作在準(zhǔn)確的調(diào)諧狀態(tài)下，否則由于失諧會(huì)引起電容電流過(guò)大，溫度升高，增加電容器損壞的可能性。

（4）要特別注意電容器本身的冷卻，如果電容器冷卻不好，極易引起不必要的損壞，對(duì)只有風(fēng)冷的電容，亦可采用增加水冷的方法來(lái)改善其冷卻效果。

（5）實(shí)際使用中，C271損壞率較高，高頻感應(yīng)較強(qiáng)，原安裝底板為鐵質(zhì)鍍銅材料，因渦流，常導(dǎo)致其發(fā)熱和氧化，現(xiàn)已將其改為銅板，效果明顯。另，我們通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，C271工作溫度較高，后在該電容上加裝了冷卻水盤(pán)，并增加高壓風(fēng)管進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，降溫效果明顯，其損壞率明顯下降。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)發(fā)射機(jī)末級(jí)槽路進(jìn)行了調(diào)整，不僅改善了發(fā)射機(jī)的技術(shù)指標(biāo)，而且還穩(wěn)定了發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)。本文對(duì)TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)高末輸出網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)進(jìn)行了探討，希望能為相關(guān)的工作人員提供有價(jià)值的意見(jiàn)和建議。

[1]THALES.TSW2500型500kW技術(shù)說(shuō)明書(shū).2005.

[2]郭寶璽.大功率新型短波發(fā)射機(jī)射放技術(shù).1997.

TN838

A

1004-7344（2016）09-0284-02

2016-3-11