DB930电子管在PSM中波机中的应用及故障分析

李达文 廉伟哲

（作者单位：海峡之声广播电台）

由于电子管工作寿命、外围设备等因素，难免出现一些故障，通过分析电子管工作原理及DB930运用情况，总结典型故障，为技术员维护该型电子管提供参考。

1 电子管的工作原理

1.1 工作原理

电子管灯丝加电后，灯丝温度逐渐升高。对于直热式阴极来说，灯丝就是阴极，阴极直接受热激活自身电子；对于旁热式阴极来说，灯丝温度以辐射热的方式传导至阴极金属板，电子会从金属板飞出。电子是带负电的，在屏极加上正电压，电子受吸引朝屏极运动，穿过栅极形成电子流，称屏流。栅极则起到开关作用，控制从阴极发出的电子到达屏极的数量。栅极不带电时，电子流会稳定地穿过栅极到达屏极；栅极加正电压时，对于电子具有吸引作用，增强了电子流动的速度与动力，屏流增大；栅极加负电压时，电子流有可能全被挡住，此时电子管被“封锁”。利用栅极可轻易控制电子流的流量，将输入信号连接在栅极上，加入适当的偏压，如果在屏极串上一个负载，能实现信号放大。

1.2 基本参量

表征电子管品质的主要参量是跨导、内阻和放大因数。跨导S，表示当屏压为定值时，栅压控制屏流的能力。内阻R，表示栅压为定值时，屏压控制屏流的能力，电子管内阻等同于屏极和阴极之间的等效电阻。放大因数U，表示栅压控制屏流的能力比屏压控制屏流的能力增大的倍数，表征电子管的放大能力。三者的关系为：U=S×R。

为了克服三极管放大因数不高和极间电容过大的缺点，在三极管屏极和栅极间加入第二个栅极，构成了四极管，新增极称为帘栅极。四极管工作原理与三极管相同，从吸引电子的作用来看，帘栅极相当于三极管中的屏极，而四极管的屏极只负责收集电子，并把屏流的变化传给负载。

2 DB930在PSM中波机上的应用

DB930是大功率金属陶瓷四极管，属于四极管的一种，是调幅发射机调制的核心元器件，采用碳化钍钨阴极，最大功率可达300 kW。

海峡之声广播电台PSM中波机DB930基本原理：加在电子管栅极的高频信号，通过控制屏流使屏极产生高频电流，与加在电子管屏极的经PSM模块放大后变成高电压的调制信号相叠加，形成调制信号，经网络匹配后传输至天线，以电磁波的形式发射出去。具体过程：发射机工作前，在电子管预热状态下，阴极（f）两端加上一个18 V的交流电源，阴极回路产生430 A左右的电流，栅极（g1）输入端加上一个实际值为-350 V的直流偏压，抑制阴极电子发射，帘栅极（g2）和屏极（a）均未加电，此时电子管保持预热状态，预示准备工作已经完成，发射机可以随时工作；发射机工作后未加调制信号前，阴极（f）状态仍保持不变，此时控制功率的直流信号经PSM功率模块放大后形成12 kV左右的直流电压，经过滤波后加到电子管屏极（a）上，屏极电压加上后，750 V的直流电压随之加到电子管的帘栅极（g2）上；此外，载波信号产生，并与栅极偏压一同加到电子管栅极上（g1），控制电子管屏流大小，在电子管屏极上会得到与载波信号同频的屏流，此时天线发射的是纯载波信号的电磁波；加调制信号后，音频调制信号与直流信号叠加，变成复合信号控制PSM功率模块，经模块放大后形成一个12 kV级别的音频调制信号送到屏极，在屏极调制载波信号，形成调制信号经馈线输出，从天线发射出去，此时天线发射的是带音频信号的电磁波。

电子管正常工作状态下，各极电压电流保持稳定状态，见表1，通常通过观察电子管基本工作参数，即可判断电子管工作状态是否良好。

表1 DB930电子管基本工作参数

3 DB930典型故障分析

电子管受使用寿命、工作模式、位置放置等因素的影响，难免出现故障，笔者总结海峡之声广播电台发生的DB930故障，发现栅极阴极热碰极故障是最常见的，具有典型性，以下对该故障进行分析。

3.1 故障现象

电子管预热状态下，栅极电压350 V左右，正常；阴极灯丝电压18 V，正常；电流430 A，正常。发射机开机后，发现栅极电压从350 V降到0 V（正常为570 V），帘栅电压电流正常，屏极电压12 kV，正常，屏极电流从0 A升到50 A（正常为20 A），发射机过流故障关机。

3.2 故障分析

从DB930的工作状态看，变化十分明显，主要是栅极电压和屏极电流异常，根据电子管工作原理，栅极电压控制屏极电流，两者都异常，可以初步判断故障范围在电子管栅极部分，栅极故障引起屏极电流过流。栅极电压包括直流偏压和载波电压，为进一步缩小故障范围，将栅极载波信号去掉，根据工作原理，此时栅极只加负偏压，对阴极电子抑制，电子管屏流应为0 A，但开机后发现，栅极电压仍然从350 V降到O V，屏流为50 A，说明栅极短路接地，负偏压升高，由抑制电子变成激发电子，导致屏极电流变大，可以判断栅极短路接地。根据现象，电子管在预热状态下，栅极偏压是正常的，只有工作后才短路接地，因此可以排除栅极外围电路短路，故障锁定为电子管栅极对阴极热碰极短路。

3.3 故障排除

将故障DB930拆卸，更换备份电子管，开机后电子管各极参数正常，机器运行正常，故障排除。

4 结语

海峡之声广播电台发生过3次栅极阴极热碰极故障，经过分析，总结主要原因有两点：一是电子管使用寿命即将到期；二是电子管放置方式，该管通常是屏极在下放置。海峡之声广播电台电子管柜设计是屏极在上放置，在电子管内部，栅极阴极之间距离很近，采用阴极在下放置的方式，工作时间久后，栅极金属丝断裂，工作后由于重力及受热彭胀原因，容易与阴极灯丝发生热碰极，导致电子管无法工作，而采用阴极在上放置方式通常不会出现此类故障。