劉 瑋

（國家新聞出版廣電總局五九四臺，陜西 咸陽712028）

0 引言

500kW短波發(fā)射機射頻部分包括一個合成器，一個固態(tài)預放大級，驅動級和匹配網(wǎng)絡，高末級和輸出電路。在經(jīng)濟、穩(wěn)定的前提條件是在設計上盡可能少用電子管，電子管僅用于半導體器件不可替代的地方或考慮到經(jīng)濟性，僅驅動級和末級各用一個電子管，同時PSM調制器全部都用半導體器件。計算射頻末級能更直觀的了解射頻末級的工作狀態(tài)。

1 射頻末級工作原理簡介

TSW2500型發(fā)射機射頻末級的原理見圖1所示。它的射頻末級電子管采用金屬陶瓷四極管TH576，陰極接地電路，具有功率增益高，所需推動功率小的特點。驅動級屏極輸出與末級管柵極之間通過Π網(wǎng)絡匹配，Π網(wǎng)絡L和C可調，末級管的輸入電容當作Π網(wǎng)絡的輸出電容，它對于每個頻率是變化的。驅動級功率理論上用于驅動末級和補償線路損耗，末級管要求很小的柵流，用于保證末級工作于穩(wěn)定的C類飽和狀態(tài)。電源退耦是用一個套在RF末級電子管屏極上的圓筒形耦合（隔直）電容C250來實現(xiàn)的。這種結構設計緊湊，引線電感很小。末級電子管TH576是超蒸發(fā)冷卻陶瓷四級管。陰極和柵極電流之間的良好退耦保證了發(fā)射機在高頻端也能穩(wěn)定工作。

射頻末級槽路采用3Π網(wǎng)絡，它實現(xiàn)阻抗變換、濾除高頻諧波分量和阻抗匹配。射頻末級屏極負載阻抗為190歐姆，而射頻末槽路輸出阻抗為50歐姆，所以先由第一節(jié)Π網(wǎng)絡將190歐姆變換到150歐姆，由第二節(jié)Π網(wǎng)絡將150歐姆變換到75歐姆，最后由第三節(jié)Π網(wǎng)絡將75歐姆變換到50歐姆不平衡輸出，經(jīng)VHF甚高頻濾波器濾除高次諧波后，再經(jīng)不平衡/平衡轉換器將50歐姆不平衡變成200歐姆平衡輸出，送到200至300歐姆阻抗變換傳輸線，最經(jīng)饋線到天線發(fā)射電波信號。

圖1 射頻末級輸出網(wǎng)絡簡圖

輸出網(wǎng)絡是一種低通結構，由3節(jié)Π網(wǎng)絡（7個電抗元件）組成，主要功能有：丙類工作狀態(tài)下的能量存儲作用（用品質因數(shù)Q體現(xiàn)）；阻抗變換作用（由電子管屏極的190Ω轉換至負載阻抗50Ω）；對諧波進行衰減。3Π網(wǎng)絡實現(xiàn)諧振、阻抗變換和濾波功能，用于把輸出阻抗（饋線阻抗）變換為射頻末級電子管所需的等效屏極阻抗，同時諧振于工作頻率，濾除諧波。用3Π網(wǎng)絡把輸出阻抗變換為發(fā)射機要求的屏極阻抗，同時也用作諧波濾波器。串聯(lián)電感設計成調諧線，寄生分量很小，使得任何諧振干擾頻率都遠高于工作頻率。第一個電容C251在高頻端應斷開。因為射頻末級工作在高效率的丙類狀態(tài)，電子管負載阻抗應呈現(xiàn)并聯(lián)諧振特性。帶通結構和低通結構均能滿足上述要求，但選擇了低通結構主要是考慮到機械結構設計簡潔的特點，就是電容均是直接接地，而電感則是串聯(lián)連接。3Π網(wǎng)絡的電感采用調諧線結構，分布參數(shù)很小，使得寄生振蕩頻率遠高于工作頻率，便于VHF甚高頻濾波器濾除。

2 射頻末級電子管工作狀態(tài)的基本參數(shù)

射頻末級電子管采用TH576，其基本參數(shù)如下：燈絲電壓Uf：17.6 V±2%V，燈絲電流 If：880A,屏耗 Pa,簾柵耗 Pg20,柵耗 Pg1。 射頻末級電子管的屏壓Ea=13.7kV，簾柵壓Eg2=1250V（簾柵壓電源整流器輸出電壓約為1830V，在簾柵饋電電路中接有限流電阻R221=138Ω和簾柵調幅阻流圈L221。對于四極管來說，L221起屏簾同調作用）。柵偏壓Eg1=-750V，它由固定偏壓Vg1V2=-450V和柵漏電阻R45上產(chǎn)生的自生偏壓-300V兩部分合成。

3 射頻末級的計算

利用圖解法計，從電子管的實際特性曲線出發(fā)，逐點計算，電子管在特性曲線上的負載線，對末級諧振呈純阻時，則是一條直線。因此任意選擇直線上的兩點，就可以在恒流曲線平面圖上做出負載線來。由回路方程可知，當Ep、Eg、Up、Ug四個量確定后，則負載線或工作狀態(tài)就定下來了。所以，圖解法一般取Ep、Eg、Up、Ug四個量為自變量。選定 Ep、Eg后，當 Up=0、Ug=0 時，ep=Ep，eg=Eg，于是在恒流曲線平面上確定靜態(tài)工作點Q；然后在選取合適的Up、Ug值，由epmin=Ep-Up、egmax=Eg+Ug在恒流曲線平面圖上確定端點A，連接AQ即負載線。實際上，放大器設計的好壞，主要是Ep、Eg、Up、Ug四個量是否恰當。

以下是十三點計算法：就是把激勵電壓的半個周期分成十二等份，則每個等份為15°,十二等份共有十三個點,故稱十三點算法。工作點A的eamin選取應考慮兩個因數(shù)：一是屏極利用系數(shù)ξ≥0.9～0.95，eamin選取得越低，屏極效率η越高；二是eamin必須大于Eg2=1250V，否則電子管電流分配不合理。因此取eamin=1300V。在載波狀態(tài)下，柵偏壓Eg1=-750V，柵極激勵電壓的幅度Ugm=1050V。因此取egmax=Ugm+Eg1=1050V+（-750）V=300V。見圖2十三點圖解法：

圖2 十三點圖解法

3.1 采用十三點法詳細計算

從恒流曲線中，可量得負載線AQ的長度L=33.6mm，然后在AQ上取 A、B、C、D、E、F、Q 七個點， 使 BQ=L·cos150=0.966L，CQ=L·cos300=0.866L，DQ=L·cos450=0.707L，EQ=L·cos600=0.5L，F(xiàn)Q=L·cos750=0.259L。并依次讀出 A、B、C、D、E、F、Q 各點的屏流、簾柵流和柵流的數(shù)值見表1。

表1 負載線上的各點相應的ia、ig2、ig1值(egmax=300V)

3.2 根據(jù)公式進行計算

3.3 采用十九點法介紹

如果把激勵電壓Ug半個周期π分為十八等份，則每等份為10°，同樣十八等份有十九個點，故稱十九點算法。

依此類推，由于十九點算法等分點數(shù)多，其他計算誤差小，更準確。

4 結束語

本文針對發(fā)射機射頻末級工作狀態(tài)進行了簡單計算，能夠更清楚的了解發(fā)射機射頻末級的工作運行狀態(tài),如果此負載線計算結果不符合要求，可重新選擇基準值。