420C500KW發射機中TH—558原理及故障分析

毛建飛

摘 要：文章對大陸420C 500KW大功率短波發射機高末電子管TH-558的原理、維護進行分析，對加深420C 500KW大功率短波發射機高末電子管的認識、提高維護水平及異態處理能力有一定的借鑒意義。

關鍵詞：420C發射機；TH-558；故障應急處理

引言

420C 500kW發射機末級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。電子管在發射機起著把直流能量轉換為交流能量的作用；諧振回路是電子管的負載；電源供給電子管各電級電壓，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雜，技術難度大，輸出功率高為500kW以上，是420C 500kW大功率發射機中價格最為昂貴的一個器件。目前該等級的電子管主要依賴進口，一支管子的價格高達百萬人民幣，因此TH-558電子管成為該型發射機的核心部件。 分析TH-558電子管的工作原理及故障處理，對維護、使用發射機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 發射機末級功率放大器，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。柵極電路中加有工作直流負偏壓Eg，又是前級屏極的輸出電路，將前級送來的高頻激勵電壓加在柵極與陰極之間。

調幅發射機整個已調波的功率真正有用的是邊帶功率，而載波功率是白白浪費的。

3 TH-558電子管輸出屏極網絡

TH-558高末電子管射頻放大器屏極網絡組成如圖2所示，屏極諧振回路是一個雙調諧耦合腔體，后接一個低Q值的T型網絡，再接平衡轉換器后上天饋線系統。

屏極諧振回路是一個可以等效為π網絡的雙調諧LC的并聯諧振回路。初級回路由可變電容C23、電感L8組成，次級回路由可變電容C31、電感L9組成。電感L8及與其耦合的次級電感L9的電感量由移動腔體短路板來改變。可變電感L11、電容C32組合成T型網絡，調整T網絡可以改變PA屏極電流和電壓的關系，即改變負載的輕重。

屏極絡作用1：回路阻抗變換就是把實際負載阻抗變換為電子管實際要求的負載阻抗。實際工作中要求兩者相等。LC并聯諧振回路可以起到把較小的阻抗變為電子管工作狀態所要求的最佳負載阻抗的作用。TH-558電子管在420C 500kW短波發射機中輸出阻抗約為198Ω，經屏極諧振回路輸出阻抗約為75Ω，T網絡為屏極諧振回路提供75Ω負載。75Ω阻抗經平衡轉換器為300Ω，與天饋線特性阻抗相匹配。

屏極網絡作用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選出來，丙類狀態的屏極電流是余弦脈沖不到半個周期，因此負載要用諧振回路，用以濾除諧波，保證得到與激勵信號一樣的完整波形。只有基波在回路中載頻電壓響應，向負載輸出功率，直流和高次諧波電流視同無響應。

4 TH-558電子管故障現象與處理

4.1 斷絲

故障現象：加高壓后，前級正常，末級無表值。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制，該管燈絲采用直流供電，燈絲斷絲后，不能發射電子，沒有陰流，其他各極也就談不上電流分配，管子當然也就無法工作，末級無表值。燈絲電壓上升是因為燈絲開路，即燈絲變壓器的負載開路，顯示的是變壓器的次級電壓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

故障現象：碰極分熱碰極和冷碰極兩種。熱碰極：發射機在正常運行或倒頻中，加偏壓高壓后，柵流快速保護、柵流過限，或是偏壓閘盒跳，偏壓、高壓加不上，經過一段時間的冷卻后，仍然可以運行。冷碰極：加燈絲后，柵流表有表值（約零點幾安），加偏壓后，偏壓閘盒跳或柵流快速保護，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，產生較大的柵流，引起偏壓閘盒跳，或柵流快速保護。

正常時電子管柵流流向（見圖3）：

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

當柵陰碰極時柵流流向為（見圖3）：

Eg正極-D2-R38-R20-D3-R40-燈絲地-柵極-L5-R9-Eg負極。

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

4.3 真空下降

故障現象：視下降程度的不同，故障的嚴重性也不同，故障現象也有所區別。屏流增加，屏壓下降；柵流快速保護；柵流過限；偏壓閘盒跳；簾柵快速保護；HVDC動作；撬棍動作；PA及PA腔體前端打火。

故障分析處理：電子管真空度下降，容易造成電子管內部打火，嚴重時引起極間連弧（俗稱閃絡），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。故障處理：真空下降不是很嚴重時，可維持使用，嚴重時必須換管，否則會使外圍元件受損，擴大故障。

4.4 輸出功率過低

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

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

參考文獻

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