420C500KW发射机中TH—558原理及故障分析

毛建飞

摘 要：文章对大陆420C 500KW大功率短波发射机高末电子管TH-558的原理、维护进行分析，对加深420C 500KW大功率短波发射机高末电子管的认识、提高维护水平及异态处理能力有一定的借鉴意义。

关键词：420C发射机；TH-558；故障应急处理

引言

420C 500kW发射机末级功率放大主要由三部分组成，即电子管TH-558，谐振回路和电源。电子管在发射机起着把直流能量转换为交流能量的作用；谐振回路是电子管的负载；电源供给电子管各电级电压，它们共同保证电子管的正常工作。

TH-558电子管由于制作工艺复杂，技术难度大，输出功率高为500kW以上，是420C 500kW大功率发射机中价格最为昂贵的一个器件。目前该等级的电子管主要依赖进口，一支管子的价格高达百万人民币，因此TH-558电子管成为该型发射机的核心部件。 分析TH-558电子管的工作原理及故障处理，对维护、使用发射机安全播出有重要的意义。

1 TH-558电子管基本工作原理

TH-558电子管是420 500kW 发射机末级功率放大器，为大功率金属陶瓷四极管，为了获得高的效率，因此工作在丙类状态。柵极电路中加有工作直流负偏压Eg，又是前级屏极的输出电路，将前级送来的高频激励电压加在栅极与阴极之间。

调幅发射机整个已调波的功率真正有用的是边带功率，而载波功率是白白浪费的。

3 TH-558电子管输出屏极网络

TH-558高末电子管射频放大器屏极网络组成如图2所示，屏极谐振回路是一个双调谐耦合腔体，后接一个低Q值的T型网络，再接平衡转换器后上天馈线系统。

屏极谐振回路是一个可以等效为π网络的双调谐LC的并联谐振回路。初级回路由可变电容C23、电感L8组成，次级回路由可变电容C31、电感L9组成。电感L8及与其耦合的次级电感L9的电感量由移动腔体短路板来改变。可变电感L11、电容C32组合成T型网络，调整T网络可以改变PA屏极电流和电压的关系，即改变负载的轻重。

屏极络作用1：回路阻抗变换就是把实际负载阻抗变换为电子管实际要求的负载阻抗。实际工作中要求两者相等。LC并联谐振回路可以起到把较小的阻抗变为电子管工作状态所要求的最佳负载阻抗的作用。TH-558电子管在420C 500kW短波发射机中输出阻抗约为198Ω，经屏极谐振回路输出阻抗约为75Ω，T网络为屏极谐振回路提供75Ω负载。75Ω阻抗经平衡转换器为300Ω，与天馈线特性阻抗相匹配。

屏极网络作用2：回路的滤波作用就是把我们所需要的放大后的基波信号选出来，丙类状态的屏极电流是余弦脉冲不到半个周期，因此负载要用谐振回路，用以滤除谐波，保证得到与激励信号一样的完整波形。只有基波在回路中载频电压响应，向负载输出功率，直流和高次谐波电流视同无响应。

4 TH-558电子管故障现象与处理

4.1 断丝

故障现象：加高压后，前级正常，末级无表值。灯丝电压显示为24V左右。

故障分析处理：为了防止交流声寄生调制，该管灯丝采用直流供电，灯丝断丝后，不能发射电子，没有阴流，其他各极也就谈不上电流分配，管子当然也就无法工作，末级无表值。灯丝电压上升是因为灯丝开路，即灯丝变压器的负载开路，显示的是变压器的次级电压24V，而不是整流器的输出电压20.5V。更换电子管。

4.2 栅阴碰极

故障现象：碰极分热碰极和冷碰极两种。热碰极：发射机在正常运行或倒频中，加偏压高压后，栅流快速保护、栅流过限，或是偏压闸盒跳，偏压、高压加不上，经过一段时间的冷却后，仍然可以运行。冷碰极：加灯丝后，栅流表有表值（约零点几安），加偏压后，偏压闸盒跳或栅流快速保护，加不上偏压。

故障分析处理：在碰极后测量栅极有电压，此电压等于或略小于灯丝电压，且随着灯丝电压的升降而升降。阴极与栅极相碰造成短路，使得栅偏压直接通过灯丝通地，产生较大的栅流，引起偏压闸盒跳，或栅流快速保护。

正常时电子管栅流流向（见图3）：

地-R40-D4-R38-R20-D1-R1-R9-L5-电子管栅极-电子管阴极-地。

当栅阴碰极时栅流流向为（见图3）：

Eg正极-D2-R38-R20-D3-R40-灯丝地-栅极-L5-R9-Eg负极。

由于栅阴短路，当加偏压时，在栅极回路产生一个很大的短路电流，致使偏压闸盒跳或栅流快速保护、撬棍保护，在栅流表上反映出正打。故障处理：热碰极管在冷却一段时间后仍可维持使用。冷碰极管换管。

4.3 真空下降

故障现象：视下降程度的不同，故障的严重性也不同，故障现象也有所区别。屏流增加，屏压下降；栅流快速保护；栅流过限；偏压闸盒跳；帘栅快速保护；HVDC动作；撬棍动作；PA及PA腔体前端打火。

故障分析处理：电子管真空度下降，容易造成电子管内部打火，严重时引起极间连弧（俗称闪络），使栅极和帘栅极电位上升，流过各极的电流增大，引起各极放电球放电及过流保护。故障处理：真空下降不是很严重时，可维持使用，严重时必须换管，否则会使外围元件受损，扩大故障。

4.4 输出功率过低

故障现象：管子工作正常，各极电压正常，负载轻重合适，激励大小合适。帘栅流、屏流、屏压兼顾调整时，输出功率过低。屏流、屏压调整到正常值，输出功率调整到500kW时，帘栅流又过小。或者输出功率调整到500kW，帘栅流、屏流兼顾时，屏压又过高。

故障分析处理：外围线路（激励、各极电压、负载）正常，管子输出不足，根本原因是电子管阴极老化，电子发射不足，致使屏压正常时，屏流过小，使输出功率降低。故障处理：功率下降不是很多时，可适当提升灯丝电压，使输出功率达到要求。无法满足时，只有换管。

参考文献

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