分析100kW PSM短波廣播發(fā)射機的柵極故障

國家新聞出版廣電總局七二五臺 賈曉芳

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分析100kW PSM短波廣播發(fā)射機的柵極故障

國家新聞出版廣電總局七二五臺 賈曉芳

【摘要】電子管在短波發(fā)射機中發(fā)揮著重要的作用，作為易損件，其柵極故障很容易出現(xiàn)。本文首先對短波廣播發(fā)射機的柵極工作原理進行分析，并探討了廣播發(fā)射機電子管柵極故障檢測維修的要點，最后以案例分析的方式分析了100kW PSM短波廣播發(fā)射機柵極故障的查找與處理思路，為100kW PSM短波廣播發(fā)射機短波廣播發(fā)射機柵極故障的檢測與處理提供資料參考。

【關(guān)鍵詞】短波；廣播發(fā)射機；柵極；故障

短波廣播發(fā)射機是用于發(fā)射短波波段無線信號的設(shè)備，短波廣播發(fā)射機不僅可以發(fā)射廣播信號，還能夠應(yīng)用于電報和低速數(shù)據(jù)通信。短波廣播發(fā)射作為一種傳統(tǒng)的信號傳輸模式，由于其信號穩(wěn)定性好、保密性高等優(yōu)點，在當前仍然應(yīng)用廣泛。100KWPSM短波廣播發(fā)射機作為廣播發(fā)射中常用的發(fā)射機類型，機型由兩級電子管作為功率放大器，高前極使用的電子管型號為RS1072C，高末級使用的電子管型號為RS2054SK，電子管中的柵極是電子管工作的重要單元，負責(zé)著控制電流和屏蔽的作用。電子管柵極在使用過程中損壞率很高，一旦柵極損壞，電子管就必須淘汰，給發(fā)射臺帶來一定的經(jīng)濟損失。雖然電子管柵極故障很難發(fā)現(xiàn)和處理，但在100kW PSM短波廣播發(fā)射機應(yīng)用中，也積累了一些柵極故障的診斷處理經(jīng)驗，如何應(yīng)用好這些維修處理經(jīng)驗，提高100kW PSM短波廣播發(fā)射機柵極故障的維修處理效率，則成為100kW PSM短波廣播發(fā)射機維修人員和操作人員需要掌握的技能。

一、短波廣播發(fā)射機柵極概述

短波發(fā)射機電子管柵極排列在陽極和陰極之間，一般是由一個或多個具有細絲網(wǎng)或螺旋線形狀的電機，發(fā)揮著控制陰極表面電場強度并改變陰極放射電流或捕獲二次放射電子的作用。電子管的柵極可分為一柵和二柵，又被成為控制柵和簾柵。控制柵的作用主要是控制陰極電流，簾柵的作用是屏蔽板極對第一柵的影響。柵極的結(jié)構(gòu)和工作質(zhì)量關(guān)系到電子管的機械強度和散熱效果，如果工作穩(wěn)定性下降，出現(xiàn)故障，將會導(dǎo)致電子管無法穩(wěn)定工作。隨著科技的發(fā)展，當今的電子管柵極間距很短，因此100kW PSM短波廣播發(fā)射機電子管柵極多采用機械強度高、導(dǎo)熱系數(shù)高、輻射系數(shù)好及熔點高的材料，以降低熱碰極發(fā)生的概率。在100kW PSM短波廣播發(fā)射機功率放大器的電子管中，控制柵和簾柵嚴格對柵，這有益于電子截獲，并能夠改善電流分配性能。

100kW PSM短波廣播發(fā)射機中的電子管柵極，不僅噪音小、功耗低，還有著動態(tài)范圍大、易于集成的優(yōu)點。絕緣柵雙極晶體管（IGBT）是近十多年來為適應(yīng)電力電子技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的新型器件一種新穎的IGBT絕緣柵極晶體管變流器模塊，將儲能組件與IGBI功率元件通過兩套疊層母排連接，儲能組件通過四根儲能組件固定桿及兩塊加強板與散熱器連接，控制及驅(qū)動裝置通過六根驅(qū)動裝置支撐桿緊靠IGBT功率元件之上，散熱器周邊密封條嵌于密封槽中能獲得良好的密封效果。此外，又將儲能組件中電容通過四塊具有楔口的環(huán)氧板固定；將吸收元件緊貼于IGBT低感疊層母排之背面；將IGBT功率元件在散熱器上對稱排列，元件控制端全部朝外。通過對各部件的合理規(guī)劃設(shè)計，使本變流器模塊具有高的可靠性、合理的功率容量、較小的重量、較小的安裝體積、良好的密封、便于維修和移植的模塊化結(jié)構(gòu)。

二、電子管柵極故障檢測要點分析

柵極作為電子管的重要功能構(gòu)件，很容易出現(xiàn)斷絲、碰極或老化。隨著人們對電子管工作穩(wěn)定性要求的不斷提高，我國電子管功能柵控管得到了極大的發(fā)展。短波廣播發(fā)射機采用的柵極主要有K型柵極或熱解石墨柵極，通過在柵極表面加涂不同材料來降低柵極斷絲或碰極發(fā)生的概率。電子管柵極在工作時需要承受來自陰極和陽極的熱輻射，由于轟擊柵極的電子動能會轉(zhuǎn)換成熱量，而熱量的增大很容易導(dǎo)致熔斷或熱碰極。由于電子管工作時，陰極材料不可避免的要向柵極蒸散，導(dǎo)致柵極逸出功降低，發(fā)熱量極大。因此100kW PSM短波發(fā)射機的電子管柵極現(xiàn)如今具有較好的導(dǎo)熱性，并具有較高的逸出功和低的二次電子發(fā)射和良好的熱穩(wěn)定性。但由于100kW PSM短波廣播發(fā)射機的電子管本就是損耗件和易損件，因而100kW PSM廣播發(fā)射機在工作中仍然常見柵極故障。

三、100kW PSM短波廣播發(fā)射機柵極故障案例分析

1.故障案例

100kW PSM短波廣播發(fā)射機進行同頻倒頻操作時，M3歸位，手動設(shè)置頻率后，切換到自動調(diào)諧狀態(tài)時，發(fā)射機顯示故障。采取掉燈絲，重新預(yù)熱并用燈絲快啟的方式檢驗，重加正常。當加高壓后，細調(diào)反應(yīng)變慢，細調(diào)起始階段各級電壓、電流表指示均正常，高前各級電壓、電流表指示值正常，高末柵流、簾柵流正常，高末陽流偏大，點燈絲顯示故障，預(yù)熱燈絲快啟，重加正常。

2.故障的查找與處理

電子管柵極檢測時首先要以額定電壓點亮燈絲并預(yù)熱十秒，之后將萬用表調(diào)到Rx100檔，以黑表筆接觸柵極，紅表筆接觸陰極，如果出現(xiàn)穩(wěn)定示數(shù)，則證明電子管時正常的。這種測量方法還能夠反應(yīng)電子管的老化程度，為電子管的故障診斷和更換提供參考。

當發(fā)生上述柵極故障時，首先要檢查發(fā)射機的水路，如果發(fā)射機水路管道過濾器清洗后仍然故障得不到解決，則可以通過更換流量計對彈簧進行調(diào)整，并調(diào)整水壓上限。此操作檢查后故障仍然無法排除，則需要檢查電路回路，如果G6板出現(xiàn)問題，則可認定故障由電路問題導(dǎo)致，如果G6板無問題，則需要重新觀察診斷。通過多次觀察診斷后，發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生時一般都在進行加高壓或同頻段換頻，并且在開始進行末級調(diào)諧時發(fā)生。而此時的高前各極電壓和電流都比較正常。為此，對高末柵極回路的T501、C503、R503等元器件進行檢驗，如果這些元器件中有問題，則可以證明柵極故障是由于高末柵極故障導(dǎo)致。

3.故障分析

上述案例的故障分析與處理首先檢查了水路水流量，這是由于故障顯示的#7故障說明書上明確為水路故障，水路故障會導(dǎo)致電子管散熱不足，給電子管柵極的安全帶來威脅。一般水路故障的出現(xiàn)都是由于整體水量不足或循環(huán)水路滲漏導(dǎo)致。檢查無誤后又對信號檢測回路進行檢查，排除了誤報警出現(xiàn)的概率。通過檢查分析可知，簾柵存在絕對值偏小、屏蔽流偏大的問題，但故障顯示卻顯示的冷卻系統(tǒng)故障，但其根本卻是高末級柵偏壓升高導(dǎo)致電子管過耗而激發(fā)的保護系統(tǒng)作用。經(jīng)過具體的分析，可以判斷柵偏壓絕對值的減小會引起電子管屏極電流的增大，特別是在發(fā)射機調(diào)諧的起始階段，較小的柵極電壓的變化能引起屏流的較大變化。因此，柵偏壓的減小，使發(fā)射機開始調(diào)諧時，屏極損耗過大，又由于我們使用的是采用蒸發(fā)冷卻的真空電子管，屏極損耗過大，引起電子管的過熱，使冷在加高壓時，當發(fā)射機記憶的初始狀態(tài)與調(diào)諧點很接近時，發(fā)射機很快地調(diào)諧到諧點，進入過壓區(qū)，屏流受柵壓變化的影響很小，就可避免故障現(xiàn)象的出現(xiàn)；而記憶的初始狀態(tài)與調(diào)諧點相差較大時，也會出現(xiàn)故障現(xiàn)象。這也就說明了該故障為什么在每次同頻段倒頻時都出現(xiàn)，而在加高壓時有時出現(xiàn)，有時不出現(xiàn)。卻水路的水變成蒸汽，造成水路水流量不足，產(chǎn)生07#故障。

綜上所述，100kW PSM短波廣播發(fā)射機的柵極故障不僅會影響發(fā)射機信號發(fā)射質(zhì)量，還會對電子管的使用壽命帶來影響。當發(fā)射機發(fā)生故障時，一定要準確的判斷是否是柵極故障導(dǎo)致故障發(fā)生，并逐步排查解決，確保廣播信號發(fā)射質(zhì)量。

參考文獻

［1］王冰.100kWPSM短波廣播發(fā)射機柵極故障分析［J］.山西電子技術(shù)，2012（2）：73-75.

［2］李愛民.短波廣播發(fā)射機柵流傳感器的工作原理與參數(shù)調(diào)整［J］.科教導(dǎo)刊，2015（7）：152-154.