分析100kW PSM短波广播发射机的栅极故障

国家新闻出版广电总局七二五台 贾晓芳



分析100kW PSM短波广播发射机的栅极故障

国家新闻出版广电总局七二五台 贾晓芳

【摘要】电子管在短波发射机中发挥着重要的作用，作为易损件，其栅极故障很容易出现。本文首先对短波广播发射机的栅极工作原理进行分析，并探讨了广播发射机电子管栅极故障检测维修的要点，最后以案例分析的方式分析了100kW PSM短波广播发射机栅极故障的查找与处理思路，为100kW PSM短波广播发射机短波广播发射机栅极故障的检测与处理提供资料参考。

【关键词】短波；广播发射机；栅极；故障

短波广播发射机是用于发射短波波段无线信号的设备，短波广播发射机不仅可以发射广播信号，还能够应用于电报和低速数据通信。短波广播发射作为一种传统的信号传输模式，由于其信号稳定性好、保密性高等优点，在当前仍然应用广泛。100KWPSM短波广播发射机作为广播发射中常用的发射机类型，机型由两级电子管作为功率放大器，高前极使用的电子管型号为RS1072C，高末级使用的电子管型号为RS2054SK，电子管中的栅极是电子管工作的重要单元，负责着控制电流和屏蔽的作用。电子管栅极在使用过程中损坏率很高，一旦栅极损坏，电子管就必须淘汰，给发射台带来一定的经济损失。虽然电子管栅极故障很难发现和处理，但在100kW PSM短波广播发射机应用中，也积累了一些栅极故障的诊断处理经验，如何应用好这些维修处理经验，提高100kW PSM短波广播发射机栅极故障的维修处理效率，则成为100kW PSM短波广播发射机维修人员和操作人员需要掌握的技能。

一、短波广播发射机栅极概述

短波发射机电子管栅极排列在阳极和阴极之间，一般是由一个或多个具有细丝网或螺旋线形状的电机，发挥着控制阴极表面电场强度并改变阴极放射电流或捕获二次放射电子的作用。电子管的栅极可分为一栅和二栅，又被成为控制栅和帘栅。控制栅的作用主要是控制阴极电流，帘栅的作用是屏蔽板极对第一栅的影响。栅极的结构和工作质量关系到电子管的机械强度和散热效果，如果工作稳定性下降，出现故障，将会导致电子管无法稳定工作。随着科技的发展，当今的电子管栅极间距很短，因此100kW PSM短波广播发射机电子管栅极多采用机械强度高、导热系数高、辐射系数好及熔点高的材料，以降低热碰极发生的概率。在100kW PSM短波广播发射机功率放大器的电子管中，控制栅和帘栅严格对栅，这有益于电子截获，并能够改善电流分配性能。

100kW PSM短波广播发射机中的电子管栅极，不仅噪音小、功耗低，还有着动态范围大、易于集成的优点。绝缘栅双极晶体管（IGBT）是近十多年来为适应电力电子技术发展而出现的新型器件一种新颖的IGBT绝缘栅极晶体管变流器模块，将储能组件与IGBI功率元件通过两套叠层母排连接，储能组件通过四根储能组件固定杆及两块加强板与散热器连接，控制及驱动装置通过六根驱动装置支撑杆紧靠IGBT功率元件之上，散热器周边密封条嵌于密封槽中能获得良好的密封效果。此外，又将储能组件中电容通过四块具有楔口的环氧板固定；将吸收元件紧贴于IGBT低感叠层母排之背面；将IGBT功率元件在散热器上对称排列，元件控制端全部朝外。通过对各部件的合理规划设计，使本变流器模块具有高的可靠性、合理的功率容量、较小的重量、较小的安装体积、良好的密封、便于维修和移植的模块化结构。

二、电子管栅极故障检测要点分析

栅极作为电子管的重要功能构件，很容易出现断丝、碰极或老化。随着人们对电子管工作稳定性要求的不断提高，我国电子管功能栅控管得到了极大的发展。短波广播发射机采用的栅极主要有K型栅极或热解石墨栅极，通过在栅极表面加涂不同材料来降低栅极断丝或碰极发生的概率。电子管栅极在工作时需要承受来自阴极和阳极的热辐射，由于轰击栅极的电子动能会转换成热量，而热量的增大很容易导致熔断或热碰极。由于电子管工作时，阴极材料不可避免的要向栅极蒸散，导致栅极逸出功降低，发热量极大。因此100kW PSM短波发射机的电子管栅极现如今具有较好的导热性，并具有较高的逸出功和低的二次电子发射和良好的热稳定性。但由于100kW PSM短波广播发射机的电子管本就是损耗件和易损件，因而100kW PSM广播发射机在工作中仍然常见栅极故障。

三、100kW PSM短波广播发射机栅极故障案例分析

1.故障案例

100kW PSM短波广播发射机进行同频倒频操作时，M3归位，手动设置频率后，切换到自动调谐状态时，发射机显示故障。采取掉灯丝，重新预热并用灯丝快启的方式检验，重加正常。当加高压后，细调反应变慢，细调起始阶段各级电压、电流表指示均正常，高前各级电压、电流表指示值正常，高末栅流、帘栅流正常，高末阳流偏大，点灯丝显示故障，预热灯丝快启，重加正常。

2.故障的查找与处理

电子管栅极检测时首先要以额定电压点亮灯丝并预热十秒，之后将万用表调到Rx100档，以黑表笔接触栅极，红表笔接触阴极，如果出现稳定示数，则证明电子管时正常的。这种测量方法还能够反应电子管的老化程度，为电子管的故障诊断和更换提供参考。

当发生上述栅极故障时，首先要检查发射机的水路，如果发射机水路管道过滤器清洗后仍然故障得不到解决，则可以通过更换流量计对弹簧进行调整，并调整水压上限。此操作检查后故障仍然无法排除，则需要检查电路回路，如果G6板出现问题，则可认定故障由电路问题导致，如果G6板无问题，则需要重新观察诊断。通过多次观察诊断后，发现故障发生时一般都在进行加高压或同频段换频，并且在开始进行末级调谐时发生。而此时的高前各极电压和电流都比较正常。为此，对高末栅极回路的T501、C503、R503等元器件进行检验，如果这些元器件中有问题，则可以证明栅极故障是由于高末栅极故障导致。

3.故障分析

上述案例的故障分析与处理首先检查了水路水流量，这是由于故障显示的#7故障说明书上明确为水路故障，水路故障会导致电子管散热不足，给电子管栅极的安全带来威胁。一般水路故障的出现都是由于整体水量不足或循环水路渗漏导致。检查无误后又对信号检测回路进行检查，排除了误报警出现的概率。通过检查分析可知，帘栅存在绝对值偏小、屏蔽流偏大的问题，但故障显示却显示的冷却系统故障，但其根本却是高末级栅偏压升高导致电子管过耗而激发的保护系统作用。经过具体的分析，可以判断栅偏压绝对值的减小会引起电子管屏极电流的增大，特别是在发射机调谐的起始阶段，较小的栅极电压的变化能引起屏流的较大变化。因此，栅偏压的减小，使发射机开始调谐时，屏极损耗过大，又由于我们使用的是采用蒸发冷却的真空电子管，屏极损耗过大，引起电子管的过热，使冷在加高压时，当发射机记忆的初始状态与调谐点很接近时，发射机很快地调谐到谐点，进入过压区，屏流受栅压变化的影响很小，就可避免故障现象的出现；而记忆的初始状态与调谐点相差较大时，也会出现故障现象。这也就说明了该故障为什么在每次同频段倒频时都出现，而在加高压时有时出现，有时不出现。却水路的水变成蒸汽，造成水路水流量不足，产生07#故障。

综上所述，100kW PSM短波广播发射机的栅极故障不仅会影响发射机信号发射质量，还会对电子管的使用寿命带来影响。当发射机发生故障时，一定要准确的判断是否是栅极故障导致故障发生，并逐步排查解决，确保广播信号发射质量。

参考文献

［1］王冰.100kWPSM短波广播发射机栅极故障分析［J］.山西电子技术，2012（2）：73-75.

［2］李爱民.短波广播发射机栅流传感器的工作原理与参数调整［J］.科教导刊，2015（7）：152-154.