趋肤效应对DF100A PSM发射机射频槽路的影响及维护对策

张建林　徐军

摘 要：该文从趋肤效应的概念及产生的原因入手，它是当交流电流通过导体时，由于电磁感应引起导体截面上电流分布不均匀并且越接近表面电流密度越大的现象。趋肤效应使电流集中在导线表面处，使得导线的有效截面变小，导线的等效电阻增大。在无线电工程中，常采用多股细导线代替单股粗导线来制作高频线圈，以克服导线的等效电阻增加。对DF100A PSM发射机高末级槽路特点进行介绍，阐述趋肤效应对DF100A PSM发射机高末级槽路的影响，并提出维护对策。

关键词：趋肤效应 概念 原因 DF100A PSM发射机 高末级槽路 影响

中图分类号：TN838 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（a）-0054-02

1 趋肤效应的概念及产生原因

对于扁矩形截面直长导线，当通以高频正弦电流I时，电流密度或磁场强度等场量将按照指数规律沿深度方向衰减，如图1所示，即从图中左右两侧表面A、B处沿实线箭头方向衰减。此时可引入透入深度d来表示趋肤效应的程度。它等于导体表面场量衰减至36.79%（即1/e=1/2.7 183）的深度。透入深度d越小表示趋肤效应越强烈。若导体片的宽度D》d，则在距表面4d以外的导体内部，几乎没有电流，使导体利用率降低。通常位移电流可忽略时，透入深度d 表示为：

d =，ω=2πf

式中ω和f分别为正弦电流的角频率和频率；μ和γ分别为导线的磁导率和电导率。当ω、μ、γ越大时，透入深度d 越小。对于铜导线μ=4π×10-7H/m，γ=5.8×107S/m，若f=50 Hz，则d=9.45 mm；但当f=500 kHz时，d=0.049 mm。对于圆截面长直导线，场量沿深度方向的衰减规律比较复杂。但若频率很高，电磁波透入导体的深度较导线半径小得多时，仍可将圆导线近似地看成扁矩形截面导线，采用上述透入深度公式近似地估算。

2 DF100A PSM发射机高末槽路的特点

2.1 高末屏极网络电路（槽路）结构特点

如图2所示为高末屏极网络电路结构。

（1）高末屏极网络连续可调元件：3C36、3C37、3C38、3C39、3L13。

（2）高末屏极网络可切换元件：3L12（槽路线圈）、槽路线圈分11 个波段进行切换，以覆盖发射机的全频率范围，通过选择波段可以提供最佳的工作Q 值。

（3）Π 网络：由C1、L1、C2 组成，L1 即3L12 槽路电感，Π 网络电容C2和Γ网络电容C3并联，于是可得到网络电容：C1=3C36+3C37=60～1 300 pf、C2+C3=3C38+3C39=200～4 000pf。

（4）Γ网络：由C3、L2、组成，L2 即3L13 负载电感。Γ 网络是与负载匹配的网络，它的线圈电感量约2.5 uH，Q值很低，结构较小，其负荷电容3C38、3C39，它既是Π 网络的一部分，又是Γ 网络的一部分，通过的射频电流较大，故此电容通过水冷方式进行冷却。

2.2 槽路电感3L12的特点

Π 网络由C1、L1、C2 组成，L1 即3L12 槽路电感，为了使不用的线圈短路在零磁场内，采用图3的结构。

3L12共有4圈水冷铜管，每圈内侧按照120°排列有3个接触环（卡环），环内有弹簧片做接触点。在线圈侧面有3根水冷可移动的圆铜棒，称之为短路棒，可插入接触环中，使得线圈有11个不同的电感量，以适应11个频段Π 网络得到稳定的Q值且线圈不用的部分处于短路状态。用3个马达带3根丝杠控制3根短路棒的位置，反应使用的频段，通过短路棒的倒动使槽路电感得到对应频率范围（即波段）的预定位置。3根短路棒分别称为前、后、顶棒，分别由马达驱动板1A4 、1A5、1A6提供马达电源。

3 趋肤效应对DF100A PSM发射机高末级槽路的影响及维护对策

3.1 高频趋肤效应对高末级槽路的影响

由于发射机工作在高频率状态，因此存在高频趋肤效应，将使得线圈和3根短路棒因趋肤效应而在表面产生很高的温度。由于存在趋肤效应以及冷却的需要，在加工短路棒时，中间便做成空芯的，所以，线圈和短路棒的表层比较薄。

线圈的冷却水是从一端流进，另一端流出，短路棒的冷却水是由两个孔来循环，即从一个孔流入后灌进整个棒，再从另一个孔流出。发生高频打火比较严重时，会将短路棒表面打出小孔，冷却水就会喷出，就会出现高末阴流过荷掉高压故障，造成停播。这是发射机工作中的一个隐患，因此，在发射机维护中，应该定期检查卡环和短路棒的工作情况，保障线圈和短路棒工作在合适的温度。

3.2 维护方案

要保证线圈和短路棒的温度合适，以减小趋肤效应对槽路电感产生的高温，有效地消除故障隐患，应该重点检查槽路线圈的冷却水进出口的“替死鬼”和短路棒进出水孔的工作情况。槽路线圈的冷却水进出口的“替死鬼”如果工作时间长，就会被冷却水腐蚀产生残渣，容易堵塞水路，短路棒进出水孔孔径很小，稍有残渣就会将短路棒水孔堵塞，冷却不良。因此除了确保冷却水无杂质外，还要对这两个部位尤其是短路棒的水孔要经常检查，确保水路畅通。

4 结语

以上阐述了趋肤效应的概念和趋肤效应对DF100A PSM发射机高末级槽路的影响及维护对策。趋肤效应会对槽路电感产生的高温，因此，在发射机维护中，槽路线圈的冷却水进出口的“替死鬼”和短路棒进出水孔的工作情况的检查是确保发射机稳定运行的主要手段。可以减小趋肤效应对槽路电感产生的高温，有效地消除故障隐患，确保安全播出。

参考文献

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