某型静态电子放大器性能恢复研究

■ 邱大朋 许文萍/军蓝科技集团总公司

0 引言

在某型雷达天线舱调试过程中，通过噪声产生器组合检查接收设备噪声系数并对调制器组合噪声产生器进行校准时发现，噪声产生器组合噪声电平超出实际噪声电平的量小于超出最大允许噪声电平的量，表明接收机通道实际噪声电平超过最大允许噪声电平的值，按条文进行调整，参数仍然无法满足要求，由此判断接收机通道静态电子放大器低效。

1 组成及原理

静态电子放大器分为真空盒和电路两部分，如图1所示。作为超高频放大器，静电放大器中使用了电子流快速回转加速器，其组成元件放置在由非磁性材料制成的壳体中，电极之间放置了由永久磁体制成的磁性系统，磁性系统保证纵向磁场的方向与静电放大器真空盒的轴向一致。

图1 静态电子放大器

1.1 真空盒

如图2 所示，静电放大器真空盒部分由多极电子枪、输入耦合元件、放大器元件、输出耦合元件和集流器组成。

图2 静态电子放大器真空盒

电子枪中形成的电子流在输入耦合元件形式为集中的容性谐振腔内由纵向磁场聚焦，实现电子流的噪声能量均衡，即电子束“冷却”。当外负载电导率与电子流携带的电导率匹配时，电子流横向波动达到最大“冷却”，其中横向速度分量与耦合元件输入谐振器没有最佳相互关系的电子流在负载中被吸收。当电导率失匹，静电放大器噪声特性变坏，输入端信号的电磁能转换成电子流横向运动的动能。

放大元件是两个梳状板形式的周期性系统，一个梳状板插入另一个内，梳齿之间具有相同的节距并处在不同的电位值下，从而形成加速电场，从输入耦合元件移动来的电子以旋转频率环绕纵轴旋转，沿着上述电场力方向的电子动能增加，电子的横向分量速度增加，相应地旋转半径也增加，反之则相反。

电子流的能量放大后利用与输入一样的输出耦合元件选出，并经过同轴通道耦合回路到达静电放大器输出端法兰盘，而电子本身来到静电放大器的集流器上。

1.2 电路部分

如图3 ～图5 所示，静态电子放大器电路部分由电压分配器和灯丝稳压电路两部分组成，为真空盒提供工作所需电压。灯丝稳压电路部分主要由补偿型正稳压器构成，该电路具有过热和过载保护结构，输出电压为3 ～30V。当调整电位器RP7 时，静电放大器的灯丝输出电压随之改变。电压分配器由电阻和可变电阻构成分压器1 和2，分压器1为电子枪供电，由RP1～RP3 调节，分压器2 为放大元件供电，由RP4～RP6 调节，可以改变电子流在回转加速器的加速次数，但出束时最大速度不变，并在输入电压不足时保证真空盒正常工作。

图3 静态电子放大器原理图

图4 灯丝稳压电路部分

图5 电压分配器

2 性能测试与调整

按图6 对静态电子放大器进行加电测试，通过噪声系数分析仪读取静态电子放大器在某频率范围内的增益为10.6 ～12.1dB，噪声系数为8.6 ～9.2dB。打开静态电子放大器底盖，顺时针微调静电放大器RP7 电位器，同时观察噪声系数分析仪参数值变化，当增益提高2dB左右时停止调整，并将电位器停留在这个位置。此时测得静态电子放大器在该频率范围内的增益为13.4 ～14dB，噪声系数为6.7 ～7.8dB。相同情况下调整RP1～RP6，但其增益和噪声系数变化不大，详见表1。

表1 静态电子放大器调整前后测试参数对比

图6 静态电子放大器测试连接图

由此可见，在输入电压正常的情况下，只需调整RP7 就能提高放大器的工作性能。将调整后的放大器回装并按天线舱调试，用噪声产生器组合检查接收装置的噪声系数以进行参数检查，其噪声电平超出实际噪声电平的量大于最大允许噪声电平量，参数符合天线舱使用要求，调整前后条文检查参数见表2。

表2 静态电子放大器调整前后条文检查参数对比

根据静态电子放大器的结构组成与工作原理可知，该放大器属于电真空放大器件。对使用寿命已知的电真空器件，因阴极发射电子量不足而功率下降的，可适当提高灯丝电压，加大其灯丝电流来延长使用寿命。氧化物阴极与直热式阴极灯丝电压允许变动为5%。

因此，当静态电子放大器低效时，可以通过调整电位器RP7 将灯丝电压调大，灯丝电流也随之变大，从而提高阴极电子的发射数量，使低效的放大器性能得到有效恢复。当灯丝电压变动超过5%，放大器参数仍无法达到装备的参数要求时，证明放大器性能老化严重，无法继续使用。

3 结束语

本文提出的静态电子放大器性能恢复方法是指在符合放大器工作要求的灯丝电压范围内调整灯丝电压以改变放大器性能。在使用天线舱条文检查时，对于参数低于标准参数的静电放大器，该方法能延长静电放大器的使用寿命，在备件短缺时保证装备正常工作。