盧惠慧

摘 要 以真空電子管為核心放大器件的大功率高頻功率放大器，其電子管極間電容的存在，會引起高頻功率放大電路直通和反作用的不良影響，進而影響高頻功率放大器的穩(wěn)定工作。本文通過分析廣播發(fā)射機中極間電容直通和反作用產生的原理，給出了幾種消除極間電容寄生參數(shù)的方法，并總結了實際工作中用中和電路消除極間電容寄生參數(shù)的調整方法。

關鍵詞 發(fā)射機 中和 調整 功率放大器

中圖分類號：TN722.75 文獻標識碼：A

Radio Transmitter and Problem of High Frequency Power Amplifier

LU Huihui

（State General Administration of Press and Publication， Radio and Television 761 Station， Yongan， Fujian 366000）

Abstract With the core amplification device of high power vacuum tube high frequency power amplifier， the existence of its tube electrode capacitance will cause the bad influence of high frequency power amplification circuit direct and reaction， thus affecting the stability of the high frequency power amplifier. In this paper， by analyzing the interelectrode capacitance in the broadcast transmitter pass-through and reaction principle of some methods about how to eliminate the parasitic parameters of electrode capacitance is introduced， and summarizes the adjustment method using circuit eliminates the parasitic capacitance in the practical work.

Key words transmitter and adjust the power amplifier

0 前言

以真空電子管為核心放大器件的大功率高頻功率放大器，理論上電子管柵極電壓對陰極的控制作用，完全是通過柵極電壓所產生的電場對陰極發(fā)射出的電子加速作用而實現(xiàn)的，但實際上由于電子管極間電容的存在，尤其是板極和柵極之間的極間電容，使電子管的柵極回路和板極回路互相耦合，引起高頻功放電路直通和反作用的不良影響，從而引起高頻功放工作不穩(wěn)定。板柵極間電容對高頻功放電路的影響程度與放大器使用頻率有關。在長波發(fā)射機中，由于頻率低，板柵極間電容的影響可以忽略不計；對中波發(fā)射機來說就要考慮其影響，對于短波發(fā)射機特別是超短波發(fā)射機來說，不但要考慮極間電容的影響，還要考慮引線電感的影響，這主要是隨著工作頻率的升高，極間電容容抗會隨之變小，而引線電感的感抗會隨之產生且逐漸變大。所以，在實際工作中，必須采取有效的措施，采用中和電路的方式，消除發(fā)射機電子管極間電容及線路引線等效電感對高頻功放的危害，使高頻功率放大器安全、穩(wěn)定地運行。

1 極間電容所產生的不良影響

1.1 直通作用

如圖1-（a）所示為電子管共陰電路，電路中除有用的激勵電壓Ug和板極諧振回路外，還有元件結構性引起的極間電容，板極和柵極之間的板柵極間電容Cag，板極和陰極之間的板陰極間電容Cak，柵極和陰極之間的柵陰極間電容Cgk等寄生參量。Cak、Cgk可分別合并為輸入和輸出回路，而Cag跨接在兩個回路之間，這樣激勵信號產生的高頻電流的一部分通過Cag直接送到了板極回路，在諧振回路兩端產生壓降，等效電路如圖1-（b）所示，其工作頻率越高，則影響越大，這個現(xiàn)象就叫直通。

（a）

（b）

圖1 極間電容Cag引起的直通

直通作用所造成的不良影響是，當電子管的板極電流截止時，由于直通的存使激勵信號產生的高頻電流的一部分會通過Cag直接送到了板極回路，使板極回路的電流不能完全截止，當有調幅時，得不到100%的調幅，造成調幅信號的失真，同時也增加了激勵信號的功率消耗。

1.2 反作用

在探討電子管極間電容對高頻功放電路的反作用之前，首先對電子管高頻功率放大器典型的、被廣泛使用的電路形式進行一下說明，電子管高頻功率放大器以電子管的陰極作為高頻公共點，信號被送到柵極和陰極之間，從板極和陰極之間輸出，以諧振回路作為負載，工作在丙類（效率高）狀態(tài)，具有較高功率增益，板極諧振回路形式多用并聯(lián)諧振回路。高頻功率放大器要實現(xiàn)最大功率值輸出，就是主要完成板極回路電容、電感的調諧，滿足其并聯(lián)諧振的條件。在回路諧振時，電路中的電壓、電流參量有如下特征：柵壓和板壓反相1800；板流直流分量和柵流直流分流量變化相反，板流直流分量最小與柵流直流分流量最大值應同時出現(xiàn)。

下面我們就探討電子管極間電容對高頻功放電路的反作用。反作用就是板極電流的一部分通過Cag反饋到本級柵極回路，引起輸入回路阻抗變化而失諧的影響。如圖1-（a）所示，反作用電流為 = / = ，反作用電流對激勵電壓的影響可用導納來表示，即 = = 。由于在諧振時，柵極回路電壓與板極回路的相角差為零，故有 = 。這說明反作用是輸入導納變成容性，輸入電容的數(shù)值為，它使放大器的輸入阻抗變化，且因起前級板極回路失諧，工作不穩(wěn)定。對于本級板流來說，因柵極失諧，使諧振時板流的最小值和柵流的最大值不同時出現(xiàn)。這就是電子管極間電容對高頻功放電路的反作用。endprint

除了電子管極間電容，板極和柵極之間還會存在其他的雜散耦合，還有板極、柵極元件布局，各槽路間高電位和低電位之間，也都會產生類似極間電容那樣的寄生耦合。

2 消除極間電容不良影響的方法

廣播發(fā)射機中電子管的極間電容，放大器各級和板、柵極之間產生寄生耦合，都會因直通和反作用影響高頻功率放大器的穩(wěn)定工作。而消除此不良影響的方法有以下幾種：（1）采取中和電路。就是在原電路中加入另外一個電路，其作用與Cag作用相反，以抵消其對電路所產生的影響。（2）選用隔離效果更好的四、五極是電子管。雖然Cag不大，但還是可能產生不穩(wěn)定現(xiàn)象，所以也必須加中和電路。（3）采用倍頻法。由于倍頻器的柵極和板極回路的諧振頻率相差很遠，因此，直通和反作用將大為減弱。但此法應用有限，一般僅在激勵器中使用。（4）采用柵極接地電路，即柵地電路。在這種電路中，板柵極間電容不再是板極電路和柵極電路的主要耦合元件，耦合元件是板極和陰極之間的極間電容。因為柵地電路的這個優(yōu)點，故被廣泛應用。但即使板陰極間電容很小，但在工作頻率很高時，有時還是需要針對板陰極間電容而加中和電路。

3 中和電路的調整

為了高頻功率放大器設備的安全，消除電子管極間電容及線路引線等效電感的危害，特別是大、中型的高功放發(fā)射機，在調試時，必須首先調整好中和電路后，然后才能加板壓，使高頻功率放大器工作。

在實際工作中，由于制造、安裝和電子管參量誤差等原因，實際的極間電容，中和電容，引線電感等數(shù)值，不可能是一個定值。因而中和元件一般都做成可以調整的，以便按照實際情況進行適當調整。一般的方法是，首先從消除直通開始，然后在消除反作用。下面介紹幾種調整中和的方法。

3.1 柵流凹落中和法

調整時利用放大器本身的柵流表作為指示器，不加板壓，開啟燈絲，加適當?shù)募铍妷?。觀察柵流表，調諧板極回路，若電路中中和不完善，則柵流表的變化如圖2。

圖2 中和不完善柵流表變化

圖3 中和良好板柵流曲線

原理：當板極回路調諧到柵極激勵電壓頻率時，由直通效應送到板極回路的功率最大，結果使前級板極回路（本級的柵極回路）的電壓最小，因而使激勵電壓減小。因為柵極電流與柵極激勵電壓成比例的，所以在調整板極回路時，有柵流凹陷，且在諧振點最小。

調整方法：調整中和電容，使柵流慢慢回升，同時必須保持前級回路處于諧振狀態(tài)，如此反復調整，直到完全消除直通。即在諧振點附近調整板極回路，柵流不再變動。為什么要反復調整呢？因為中和電容的引入，其阻抗構成前級板極回路的一部分，因此在調整中和電容的同時，前級板極回路也就發(fā)生了失諧變化，所以在調整中和電容消除直通作用的同時，必須得同時調整前級板極回路的其它調諧元件，使前級始終處于諧振狀態(tài)，即調整前級板級回路，使柵流始終處于最大點。

3.2 觀測板極槽路電壓法

原理：理論上講在功率放大器電路中直通被抵消后，不加板壓的中和級功率放大器，板極槽路中應該沒有高頻電壓存在。所以實際中可以用多種方法對這個高頻電壓進行監(jiān)測，調整中和電容，使高頻電壓監(jiān)測指示最小，此時中和電容器值就是中和點，這樣就認為中和被調好了。

方法：在功率放大器板極槽路兩端接示波器或高頻電壓表作為監(jiān)測儀器，加激勵電壓，燈絲電壓可加可不加，不加板壓。

先將中和電容減到最小，調諧板極槽路，使監(jiān)測有明顯的高頻電壓指示，再逐漸增加中和電容，觀測高頻電壓指示，直到高頻電壓指示最小。和上一方法一樣，當中和電容的調整影響前級板極回路諧振時，必須反復調整前級板極回路調諧元件使其始終處于諧振狀態(tài)。

3.3 板柵流反向檢查法

按照上述兩種方法消除了直通現(xiàn)象以后，為更細致地檢查中和是否完善，應進一步檢查是否還存在反（下轉第60頁）（上接第27頁）作用。

原理：理論上講，在中和良好的高頻功率放大器電路中，電子管板極回路處于諧振狀態(tài)，回路電壓達最大值，而電子管板壓為最小值，柵極電壓達最大值，故板流最小值和柵流最大值應該同時出現(xiàn)如圖3。如果存在反作用，柵極的輸入阻抗將隨反作用電流而變化，使前級工作狀態(tài)發(fā)生變化，因此調諧板極回路時，板流最小值和柵流最大值不同時出現(xiàn)。

方法：功率放大器電路加上正常的板壓、柵壓和激勵電壓，在調諧點附近轉動板極回路電容，同時觀察板流和柵流的情況，板流最小值和柵流最大值不同時出現(xiàn)，則應重新調整中和電容，直到其兩者同時出現(xiàn)。

4 結束語

綜上所述，廣播發(fā)射機電子管由于其結構性極間電容的存在，在以其為核心放大元件的高頻功率放大器中，必然產生著寄生耦合，引起放大器的不穩(wěn)定工作。引入了中和電路，就能有效地消除極間電容造成的不良影響，從而使發(fā)射機高頻功率放大器正常穩(wěn)定地工作。

參考文獻

[1] 張肅文，陸兆熊.高頻電子線路.北京：高等教育出版社，2000.9.

[2] 方建邦，寧帆，高立.通信電子電路基礎.北京：人民郵電出版社，2000.5.

[3] 張學田.廣播電視手冊.北京：國防工業(yè)出版社，2000.6.

[4] 馮炳銓，黃貫光.無線電發(fā)送設備.北京：人民郵電出版社，2003.1.endprint

除了電子管極間電容，板極和柵極之間還會存在其他的雜散耦合，還有板極、柵極元件布局，各槽路間高電位和低電位之間，也都會產生類似極間電容那樣的寄生耦合。

2 消除極間電容不良影響的方法

廣播發(fā)射機中電子管的極間電容，放大器各級和板、柵極之間產生寄生耦合，都會因直通和反作用影響高頻功率放大器的穩(wěn)定工作。而消除此不良影響的方法有以下幾種：（1）采取中和電路。就是在原電路中加入另外一個電路，其作用與Cag作用相反，以抵消其對電路所產生的影響。（2）選用隔離效果更好的四、五極是電子管。雖然Cag不大，但還是可能產生不穩(wěn)定現(xiàn)象，所以也必須加中和電路。（3）采用倍頻法。由于倍頻器的柵極和板極回路的諧振頻率相差很遠，因此，直通和反作用將大為減弱。但此法應用有限，一般僅在激勵器中使用。（4）采用柵極接地電路，即柵地電路。在這種電路中，板柵極間電容不再是板極電路和柵極電路的主要耦合元件，耦合元件是板極和陰極之間的極間電容。因為柵地電路的這個優(yōu)點，故被廣泛應用。但即使板陰極間電容很小，但在工作頻率很高時，有時還是需要針對板陰極間電容而加中和電路。

3 中和電路的調整

為了高頻功率放大器設備的安全，消除電子管極間電容及線路引線等效電感的危害，特別是大、中型的高功放發(fā)射機，在調試時，必須首先調整好中和電路后，然后才能加板壓，使高頻功率放大器工作。

在實際工作中，由于制造、安裝和電子管參量誤差等原因，實際的極間電容，中和電容，引線電感等數(shù)值，不可能是一個定值。因而中和元件一般都做成可以調整的，以便按照實際情況進行適當調整。一般的方法是，首先從消除直通開始，然后在消除反作用。下面介紹幾種調整中和的方法。

3.1 柵流凹落中和法

調整時利用放大器本身的柵流表作為指示器，不加板壓，開啟燈絲，加適當?shù)募铍妷?。觀察柵流表，調諧板極回路，若電路中中和不完善，則柵流表的變化如圖2。

圖2 中和不完善柵流表變化

圖3 中和良好板柵流曲線

原理：當板極回路調諧到柵極激勵電壓頻率時，由直通效應送到板極回路的功率最大，結果使前級板極回路（本級的柵極回路）的電壓最小，因而使激勵電壓減小。因為柵極電流與柵極激勵電壓成比例的，所以在調整板極回路時，有柵流凹陷，且在諧振點最小。

調整方法：調整中和電容，使柵流慢慢回升，同時必須保持前級回路處于諧振狀態(tài)，如此反復調整，直到完全消除直通。即在諧振點附近調整板極回路，柵流不再變動。為什么要反復調整呢？因為中和電容的引入，其阻抗構成前級板極回路的一部分，因此在調整中和電容的同時，前級板極回路也就發(fā)生了失諧變化，所以在調整中和電容消除直通作用的同時，必須得同時調整前級板極回路的其它調諧元件，使前級始終處于諧振狀態(tài)，即調整前級板級回路，使柵流始終處于最大點。

3.2 觀測板極槽路電壓法

原理：理論上講在功率放大器電路中直通被抵消后，不加板壓的中和級功率放大器，板極槽路中應該沒有高頻電壓存在。所以實際中可以用多種方法對這個高頻電壓進行監(jiān)測，調整中和電容，使高頻電壓監(jiān)測指示最小，此時中和電容器值就是中和點，這樣就認為中和被調好了。

方法：在功率放大器板極槽路兩端接示波器或高頻電壓表作為監(jiān)測儀器，加激勵電壓，燈絲電壓可加可不加，不加板壓。

先將中和電容減到最小，調諧板極槽路，使監(jiān)測有明顯的高頻電壓指示，再逐漸增加中和電容，觀測高頻電壓指示，直到高頻電壓指示最小。和上一方法一樣，當中和電容的調整影響前級板極回路諧振時，必須反復調整前級板極回路調諧元件使其始終處于諧振狀態(tài)。

3.3 板柵流反向檢查法

按照上述兩種方法消除了直通現(xiàn)象以后，為更細致地檢查中和是否完善，應進一步檢查是否還存在反（下轉第60頁）（上接第27頁）作用。

原理：理論上講，在中和良好的高頻功率放大器電路中，電子管板極回路處于諧振狀態(tài)，回路電壓達最大值，而電子管板壓為最小值，柵極電壓達最大值，故板流最小值和柵流最大值應該同時出現(xiàn)如圖3。如果存在反作用，柵極的輸入阻抗將隨反作用電流而變化，使前級工作狀態(tài)發(fā)生變化，因此調諧板極回路時，板流最小值和柵流最大值不同時出現(xiàn)。

方法：功率放大器電路加上正常的板壓、柵壓和激勵電壓，在調諧點附近轉動板極回路電容，同時觀察板流和柵流的情況，板流最小值和柵流最大值不同時出現(xiàn)，則應重新調整中和電容，直到其兩者同時出現(xiàn)。

4 結束語

綜上所述，廣播發(fā)射機電子管由于其結構性極間電容的存在，在以其為核心放大元件的高頻功率放大器中，必然產生著寄生耦合，引起放大器的不穩(wěn)定工作。引入了中和電路，就能有效地消除極間電容造成的不良影響，從而使發(fā)射機高頻功率放大器正常穩(wěn)定地工作。

參考文獻

[1] 張肅文，陸兆熊.高頻電子線路.北京：高等教育出版社，2000.9.

[2] 方建邦，寧帆，高立.通信電子電路基礎.北京：人民郵電出版社，2000.5.

[3] 張學田.廣播電視手冊.北京：國防工業(yè)出版社，2000.6.

[4] 馮炳銓，黃貫光.無線電發(fā)送設備.北京：人民郵電出版社，2003.1.endprint

除了電子管極間電容，板極和柵極之間還會存在其他的雜散耦合，還有板極、柵極元件布局，各槽路間高電位和低電位之間，也都會產生類似極間電容那樣的寄生耦合。

2 消除極間電容不良影響的方法

廣播發(fā)射機中電子管的極間電容，放大器各級和板、柵極之間產生寄生耦合，都會因直通和反作用影響高頻功率放大器的穩(wěn)定工作。而消除此不良影響的方法有以下幾種：（1）采取中和電路。就是在原電路中加入另外一個電路，其作用與Cag作用相反，以抵消其對電路所產生的影響。（2）選用隔離效果更好的四、五極是電子管。雖然Cag不大，但還是可能產生不穩(wěn)定現(xiàn)象，所以也必須加中和電路。（3）采用倍頻法。由于倍頻器的柵極和板極回路的諧振頻率相差很遠，因此，直通和反作用將大為減弱。但此法應用有限，一般僅在激勵器中使用。（4）采用柵極接地電路，即柵地電路。在這種電路中，板柵極間電容不再是板極電路和柵極電路的主要耦合元件，耦合元件是板極和陰極之間的極間電容。因為柵地電路的這個優(yōu)點，故被廣泛應用。但即使板陰極間電容很小，但在工作頻率很高時，有時還是需要針對板陰極間電容而加中和電路。

3 中和電路的調整

為了高頻功率放大器設備的安全，消除電子管極間電容及線路引線等效電感的危害，特別是大、中型的高功放發(fā)射機，在調試時，必須首先調整好中和電路后，然后才能加板壓，使高頻功率放大器工作。

在實際工作中，由于制造、安裝和電子管參量誤差等原因，實際的極間電容，中和電容，引線電感等數(shù)值，不可能是一個定值。因而中和元件一般都做成可以調整的，以便按照實際情況進行適當調整。一般的方法是，首先從消除直通開始，然后在消除反作用。下面介紹幾種調整中和的方法。

3.1 柵流凹落中和法

調整時利用放大器本身的柵流表作為指示器，不加板壓，開啟燈絲，加適當?shù)募铍妷骸Ｓ^察柵流表，調諧板極回路，若電路中中和不完善，則柵流表的變化如圖2。

圖2 中和不完善柵流表變化

圖3 中和良好板柵流曲線

原理：當板極回路調諧到柵極激勵電壓頻率時，由直通效應送到板極回路的功率最大，結果使前級板極回路（本級的柵極回路）的電壓最小，因而使激勵電壓減小。因為柵極電流與柵極激勵電壓成比例的，所以在調整板極回路時，有柵流凹陷，且在諧振點最小。

調整方法：調整中和電容，使柵流慢慢回升，同時必須保持前級回路處于諧振狀態(tài)，如此反復調整，直到完全消除直通。即在諧振點附近調整板極回路，柵流不再變動。為什么要反復調整呢？因為中和電容的引入，其阻抗構成前級板極回路的一部分，因此在調整中和電容的同時，前級板極回路也就發(fā)生了失諧變化，所以在調整中和電容消除直通作用的同時，必須得同時調整前級板極回路的其它調諧元件，使前級始終處于諧振狀態(tài)，即調整前級板級回路，使柵流始終處于最大點。

3.2 觀測板極槽路電壓法

原理：理論上講在功率放大器電路中直通被抵消后，不加板壓的中和級功率放大器，板極槽路中應該沒有高頻電壓存在。所以實際中可以用多種方法對這個高頻電壓進行監(jiān)測，調整中和電容，使高頻電壓監(jiān)測指示最小，此時中和電容器值就是中和點，這樣就認為中和被調好了。

方法：在功率放大器板極槽路兩端接示波器或高頻電壓表作為監(jiān)測儀器，加激勵電壓，燈絲電壓可加可不加，不加板壓。

先將中和電容減到最小，調諧板極槽路，使監(jiān)測有明顯的高頻電壓指示，再逐漸增加中和電容，觀測高頻電壓指示，直到高頻電壓指示最小。和上一方法一樣，當中和電容的調整影響前級板極回路諧振時，必須反復調整前級板極回路調諧元件使其始終處于諧振狀態(tài)。

3.3 板柵流反向檢查法

按照上述兩種方法消除了直通現(xiàn)象以后，為更細致地檢查中和是否完善，應進一步檢查是否還存在反（下轉第60頁）（上接第27頁）作用。

原理：理論上講，在中和良好的高頻功率放大器電路中，電子管板極回路處于諧振狀態(tài)，回路電壓達最大值，而電子管板壓為最小值，柵極電壓達最大值，故板流最小值和柵流最大值應該同時出現(xiàn)如圖3。如果存在反作用，柵極的輸入阻抗將隨反作用電流而變化，使前級工作狀態(tài)發(fā)生變化，因此調諧板極回路時，板流最小值和柵流最大值不同時出現(xiàn)。

方法：功率放大器電路加上正常的板壓、柵壓和激勵電壓，在調諧點附近轉動板極回路電容，同時觀察板流和柵流的情況，板流最小值和柵流最大值不同時出現(xiàn)，則應重新調整中和電容，直到其兩者同時出現(xiàn)。

4 結束語

綜上所述，廣播發(fā)射機電子管由于其結構性極間電容的存在，在以其為核心放大元件的高頻功率放大器中，必然產生著寄生耦合，引起放大器的不穩(wěn)定工作。引入了中和電路，就能有效地消除極間電容造成的不良影響，從而使發(fā)射機高頻功率放大器正常穩(wěn)定地工作。

參考文獻

[1] 張肅文，陸兆熊.高頻電子線路.北京：高等教育出版社，2000.9.

[2] 方建邦，寧帆，高立.通信電子電路基礎.北京：人民郵電出版社，2000.5.

[3] 張學田.廣播電視手冊.北京：國防工業(yè)出版社，2000.6.

[4] 馮炳銓，黃貫光.無線電發(fā)送設備.北京：人民郵電出版社，2003.1.endprint