國家新聞出版廣電總局七二五臺(tái) 賈曉芳

?

分析100kW PSM短波廣播發(fā)射機(jī)的柵極故障

國家新聞出版廣電總局七二五臺(tái) 賈曉芳

【摘要】電子管在短波發(fā)射機(jī)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(jī)的柵極工作原理進(jìn)行分析，并探討了廣播發(fā)射機(jī)電子管柵極故障檢測維修的要點(diǎn)，最后以案例分析的方式分析了100kW PSM短波廣播發(fā)射機(jī)柵極故障的查找與處理思路，為100kW PSM短波廣播發(fā)射機(jī)短波廣播發(fā)射機(jī)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(jī)；柵極；故障

短波廣播發(fā)射機(jī)是用于發(fā)射短波波段無線信號(hào)的設(shè)備，短波廣播發(fā)射機(jī)不僅可以發(fā)射廣播信號(hào)，還能夠應(yīng)用于電報(bào)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(hào)傳輸模式，由于其信號(hào)穩(wěn)定性好、保密性高等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)前仍然應(yīng)用廣泛。100KWPSM短波廣播發(fā)射機(jī)作為廣播發(fā)射中常用的發(fā)射機(jī)類型，機(jī)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(hào)為RS1072C，高末級使用的電子管型號(hào)為RS2054SK，電子管中的柵極是電子管工作的重要單元，負(fù)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(tái)帶來一定的經(jīng)濟(jì)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(jī)應(yīng)用中，也積累了一些柵極故障的診斷處理經(jīng)驗(yàn)，如何應(yīng)用好這些維修處理經(jīng)驗(yàn)，提高100kW PSM短波廣播發(fā)射機(jī)柵極故障的維修處理效率，則成為100kW PSM短波廣播發(fā)射機(jī)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(jī)柵極概述

短波發(fā)射機(jī)電子管柵極排列在陽極和陰極之間，一般是由一個(gè)或多個(gè)具有細(xì)絲網(wǎng)或螺旋線形狀的電機(jī)，發(fā)揮著控制陰極表面電場強(qiáng)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?？刂茤诺淖饔弥饕强刂脐帢O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(jī)械強(qiáng)度和散熱效果，如果工作穩(wěn)定性下降，出現(xiàn)故障，將會(huì)導(dǎo)致電子管無法穩(wěn)定工作。隨著科技的發(fā)展，當(dāng)今的電子管柵極間距很短，因此100kW PSM短波廣播發(fā)射機(jī)電子管柵極多采用機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)高、輻射系數(shù)好及熔點(diǎn)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(jī)功率放大器的電子管中，控制柵和簾柵嚴(yán)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(jī)中的電子管柵極，不僅噪音小、功耗低，還有著動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成的優(yōu)點(diǎn)。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(chǔ)能組件與IGBI功率元件通過兩套疊層母排連接，儲(chǔ)能組件通過四根儲(chǔ)能組件固定桿及兩塊加強(qiáng)板與散熱器連接，控制及驅(qū)動(dòng)裝置通過六根驅(qū)動(dòng)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(chǔ)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(jì)，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(diǎn)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(jī)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(shí)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(dòng)能會(huì)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(shí)，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(jī)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(jī)的電子管本就是損耗件和易損件，因而100kW PSM廣播發(fā)射機(jī)在工作中仍然常見柵極故障。

三、100kW PSM短波廣播發(fā)射機(jī)柵極故障案例分析

1.故障案例

100kW PSM短波廣播發(fā)射機(jī)進(jìn)行同頻倒頻操作時(shí)，M3歸位，手動(dòng)設(shè)置頻率后，切換到自動(dòng)調(diào)諧狀態(tài)時(shí)，發(fā)射機(jī)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(yàn)，重加正常。當(dāng)加高壓后，細(xì)調(diào)反應(yīng)變慢，細(xì)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(diǎn)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(shí)首先要以額定電壓點(diǎn)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(shí)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(dāng)發(fā)生上述柵極故障時(shí)，首先要檢查發(fā)射機(jī)的水路，如果發(fā)射機(jī)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(jì)對彈簧進(jìn)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(rèn)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(shí)一般都在進(jìn)行加高壓或同頻段換頻，并且在開始進(jìn)行末級調(diào)諧時(shí)發(fā)生。而此時(shí)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(jìn)行檢驗(yàn)，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(huì)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(hào)檢測回路進(jìn)行檢查，排除了誤報(bào)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(hù)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(huì)引起電子管屏極電流的增大，特別是在發(fā)射機(jī)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(jī)開始調(diào)諧時(shí)，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(shí)，當(dāng)發(fā)射機(jī)記憶的初始狀態(tài)與調(diào)諧點(diǎn)很接近時(shí)，發(fā)射機(jī)很快地調(diào)諧到諧點(diǎn)，進(jìn)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(diǎn)相差較大時(shí)，也會(huì)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(shí)都出現(xiàn)，而在加高壓時(shí)有時(shí)出現(xiàn)，有時(shí)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(jī)的柵極故障不僅會(huì)影響發(fā)射機(jī)信號(hào)發(fā)射質(zhì)量，還會(huì)對電子管的使用壽命帶來影響。當(dāng)發(fā)射機(jī)發(fā)生故障時(shí)，一定要準(zhǔn)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(hào)發(fā)射質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

［1］王冰.100kWPSM短波廣播發(fā)射機(jī)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(jī)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.