DF100A型發(fā)射機負載線圈淺析

毛建飛

摘 要：本文對DF100A型100KW發(fā)射機負載線圈工作原理和作用進行分析、計算，并對結(jié)構(gòu)改造、負載線圈短路輪和整體支架材料技改措施進行了介紹。

關(guān)鍵詞：發(fā)射機；Г網(wǎng)絡(luò)；負載線圈；3L13；穩(wěn)定措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.181

1 引言

大功率短波發(fā)射機目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用，其運行的穩(wěn)定性與可靠性直接影響播出單位的安全傳輸發(fā)射。射頻末級回路是廣播發(fā)射機重要組成部分，負載線圈3L13射頻輸出網(wǎng)絡(luò)負載匹配的重要元件，是DF100A型100KW短波發(fā)射機技術(shù)維護工作的重點與難點，在發(fā)射機穩(wěn)定工作中故障因素較多，隨機性也很強，嚴重影響安全播出。本文通過對100KW發(fā)射機負載線圈射頻末級回路作用及穩(wěn)定措施分析， 希望能對同行們維護相同機型提供一點幫助。

2 負載線圈3L13在射頻末級回路作用原理分析

2.1 負載線圈3L13構(gòu)成射頻末級Г型網(wǎng)絡(luò)分析和作用

放大器負載網(wǎng)絡(luò)Г型網(wǎng)絡(luò)有兩種基本形式， 如圖1所示常用兩種等效電路，RP為外接負載電阻，Re為放大器的回路電阻，Q1為Г網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)因數(shù)，由資料查得如下：

圖1 a所示，先將該電路的L2和RP的串聯(lián)支路轉(zhuǎn)換為等效并聯(lián)支路。再令等效后并聯(lián)支路電抗和為零，將電抗分量抵消，則放大器兩端阻抗呈現(xiàn)為純阻，其阻值為RP，由于Q1恒為正實數(shù)，根據(jù)上式可知，這種匹配網(wǎng)絡(luò)只能適用于Re>RP的匹配情況。

同理，對于圖1 b所示， 先將其中C1和RP的并聯(lián)支路轉(zhuǎn)換等效的串聯(lián)支路，。再令等效后串聯(lián)支路電抗和為零，Re=RP，則通過類似分析可以求得匹配網(wǎng)絡(luò)元件值為：

Q1恒為正實數(shù)，由上式可知，這種匹配網(wǎng)絡(luò)只能適用于Re

Г型網(wǎng)絡(luò)的阻抗變換作用是把外接負載變換成放大器所要求的負載阻抗。其阻抗變換過程是利用串、并聯(lián)電路互為等效時，用相異的電抗分量互相抵消，使得呈現(xiàn)為純電阻負載Re。因此，一定要諧振于工作頻率，串臂和并臂的模量要相等。Г型網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，但是有載品質(zhì)因數(shù)Q1不能任意選擇，當(dāng)Re和RP確定后，Q1也就確定了，不能再根據(jù)濾波度和回路效率等要求予以調(diào)整，因此，這種網(wǎng)絡(luò)只能實現(xiàn)阻抗變換，無法兼顧濾波度和回路效率等要求。

2.2 DF100A發(fā)射機射負載線圈電感量計算

DF100A發(fā)射機射頻末級回路Г網(wǎng)絡(luò)負載匹配等效電路圖如圖2所示，C3為負載電容具有一定的濾波度，3L13為負載線圈，負載電容和負載線圈一套伺服馬達傳動系統(tǒng)控制同步調(diào)整。已知：DF100A發(fā)射機出廠設(shè)計Г網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗=100Ω，輸出阻抗為=75Ω，f=1.2MHz～26.1MHz，Г網(wǎng)絡(luò)中3L13電感量計算如下：

Г網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)因數(shù)由網(wǎng)絡(luò)計算公式得：

Г網(wǎng)絡(luò)容抗由網(wǎng)絡(luò)計算公式得：

Г網(wǎng)絡(luò)感抗由網(wǎng)絡(luò)計算公式得：

Г網(wǎng)絡(luò)電容工作f=1.2 MHz時容量：

Г網(wǎng)絡(luò)電容工作f=26.1 MHz時容量：

Г網(wǎng)絡(luò)電感工作f=1.2 MHz時電感量：

Г網(wǎng)絡(luò)電感工作f=26.1 MHz時電感量：

因此：

DF100A發(fā)射機在f=1.2MHz～26.1MHz任意工作頻率時的電感量可以同過以上方法計算得出。實際工作中電容和負載線圈有一套伺服馬達傳動系統(tǒng)控制，并且負載電容和負載電感3L13在f=1.2MHz～26.1MHz連續(xù)可調(diào)，從而達到電子管輸出阻抗匹配。線圈最大電感量為2.13，在Г網(wǎng)絡(luò)固定的Q值下線圈不用的部分通過短路滾輪在短路狀態(tài)，用一個馬達控制控制短路滾輪的位置，反應(yīng)使用的頻率。

通過減小或者增大C3、3L13，使高末級簾柵流適當(dāng)減小或增大，屏流適當(dāng)增大或減小。根據(jù)簾柵流和屏流的變換情況，可判定高末級負載的輕重，一般DF100A發(fā)射機最好高末簾柵流2.1A左右，平流6.6A左右。

3 DF100A發(fā)射機射負載線圈3L13穩(wěn)定措施

3.1 DF100A發(fā)射機原機負載線圈3L13存在問題

圖3為原機負載線圈實體外形圖，圖中所有銅件鍍銀層較薄，抗磨損性能不足。電感短路軸桿軸向引出線方式為壓盤面接觸同軸式，其接觸的可靠性取決于壓盤的壓力、盤面的光滑度。壓力由四只彈簧實現(xiàn)，尚且夠用，光滑度卻很難保持，由于盤面屬于干磨接觸，磨損的金屬銅渣夾在盤面中間，久而久之造成接觸電阻增大，盤面溫度上升顯著，尤其是在高頻高功率運行狀態(tài)下盤面溫度飆升，會造成壓力彈簧高溫退火失壓，繼而引發(fā)整體支架著火。負載電感線圈整體支架材料是膠木板，連接直角件是玻璃鋼材料，連接螺栓全部是尼龍材料螺栓。在出現(xiàn)線圈電弧打火或者接觸電阻過大溫升過高情況時容易引燃尼龍螺絲或者膠木板，易出現(xiàn)濃煙滾滾現(xiàn)象，造成故障判斷障礙。另外尼龍螺栓容易在高頻、高溫風(fēng)吹環(huán)境中老化迅速，更換頻繁。

圖4為原機負載線圈短路滾輪實體外形圖，圖中短路滾輪材質(zhì)為銅皮鍍銀鉚接復(fù)合式，與線圈接觸凹槽是直角“”型，在運行時接觸點壓力小，易發(fā)生高頻吱火；滾動阻力大，摩擦系數(shù)大，相對位移摩擦損耗很大，摩擦掉下來的金屬銅渣較多，在高頻環(huán)境下危害較大，同時帶動機械結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動的電機系統(tǒng)運行吃力，驅(qū)動電機的輸出單元輸出能力老化速度很快，增加維護量與維護成本。電感線圈短路滾輪與短路軸桿接觸形式是軸向內(nèi)伸式鍍銀銅簧片，材質(zhì)纖薄，容易磨損，并且由于是內(nèi)伸式，平時維護觀察不到，只能一年定期更換，更換時負載電感線圈與上下絕緣板之間距離小，維護人員更換短路滾輪作業(yè)困難，更換后整個短路滾輪報廢，既不經(jīng)濟又維護困難。

3.2 DF100A發(fā)射機負載線圈技術(shù)解決方案

圖5為技改負載線圈實體外形圖，所有銅件鍍銀層加厚，負載線圈層間距離均勻分布并壓縮整體高度，線圈棱角全部做了圓滑處理。短路軸桿軸向引出線方式為同軸環(huán)形外伸鍍銀簧片抱軸觸點式，觸點采用圓柱形。負載電感線圈整體支架材料為聚酰亞胺高分子材料，連接螺栓全部為不銹鋼螺絲，并且螺帽換成元寶型螺帽。

圖6為技改負載線圈短路滾輪實體外形圖，電感線圈短路滾輪與短路軸桿接觸形式為外伸分立鍍銀簧片報軸觸點式，并且分立簧片的觸點采用圓柱形，簧片整體做成了可拆卸結(jié)構(gòu)，用銅螺絲固定在滾輪上，只對故障燒傷和磨損嚴重的簧片更換，既方便有經(jīng)濟。電感線圈短路滾輪材質(zhì)為實心黃銅鍍銀材質(zhì)，滾輪與電感線圈接觸凹槽為梯形“”型槽。

技改后解決原有負載線圈的缺點，大幅提高負載線圈的運行穩(wěn)定性與可靠性，并且顯著增強了線圈支架的阻燃特性，使之在極端情況下也不會出現(xiàn)火情。

4 結(jié)束語

負載線圈3L13是高末級輸出網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，在技術(shù)維護中，應(yīng)當(dāng)熟悉其工作原理和計算方法，能夠更好的調(diào)整和理解發(fā)射機末級工作狀態(tài)。通過技改后使用，為日常維護工作提供了方便，做到對隱患問題不留死角，有利的支持安全播音。為我們更好的維護發(fā)射機奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]郭寶璽.大功率新型短波發(fā)射機射放技術(shù)，1992（03）.

[2]張榮軍.大功率短波發(fā)射機輸出網(wǎng)絡(luò)的分析[J].中國科技縱橫，2012.