大功率短波发射机中和电路的分析和探讨

胡晓 姜文谦 严航明

（国家广电总局831电台）

摘要：由电子管结构所引起的极间电容Cag₁、Cak、Cg1k和引线电感等寄生参数是客观存在的，在设计、安装和调试时必须考虑它们的影响。本文介绍了采取中和电路的方法，利用寄生参数来消除Cag₁耦合所产生的直通和反作用的有害影响。

关键词：极间电容 直通 反作用 中和

1 引言

THALES大功率500KW短波发射机射频末级使用一只TH576型超蒸发冷却陶瓷四极管，采用阴地线路，工作在丙类谐振功率放大状态。发射机射频末级输入网络同时也是射频驱动级的输出网络，由可调水冷电容C133、可调盘型线圈L133和高末管等效栅阴极输入电容Cin组成（图2），其作用是在驱动级V1输出与射频末级管V2栅极之间进行阻抗匹配及滤波。输入网络设计为LC线路，直接安装在末级电子管的下面，管座的底部即控制栅极，正对着匹配电感线圈L133的滑动接头的可调平面。为了确保分布电感最小，调谐电容C133也以最短的距离与电子管管座底部的L133相连接。 为了保证帘栅极对高频来说有良好的屏蔽作用，通过一个安装在电子管管座内的硅树脂模压的帘栅薄膜电容进行射频接地，这样使得接地电路中的引线愈短愈好，以便简化帘栅极的退耦,，并且可以减小板栅的极间电容。否则引线电感将与电容形成一个LC串联电路，这样就不能保证得到良好的屏蔽。

 2 Cag₁耦合产生的不良影响 在大功率短波发射机中，高频放大往往采用四极管，由于四极管板极和栅极间的极间电容Cag₁较大，使电子管的栅极回路与板极回路互相耦合，引起直通和反作用等不良影响。由于Cag₁的存在，激励电压Ug所产生的射频电流有一部分直接送到屏级回路形成直通电流I₂；同时，射频屏级电流的一部分也通过Cag₁反馈到本级的栅极回路构成反作用电流I₁。

 为了防止高末电子管栅极输入的高频信号，通过Cag₁ 直接耦合到高末电子管的屏级，而造成电路不稳定，甚至产生寄生振荡或造成失真，在射频末级的栅极回路中往往采用中和电路来实现：第一，放大器为高增益放大，又多工作在阴地电路，输入阻抗很高，很小的反馈也容易引起振荡；第二：屏—栅的隔离是以帘栅处射频地电位为条件的。但实际电路，设有帘栅电容Cg₂通地，它既做射频通地电容；又做防止直流和音频通地的隔直流电容，Cg₂必须选用一定的电容量，对射频宽带来讲，帘栅不全是地电位，因而屏极经Cag₂通过Cg₂再经Cg₁g₂也会形成反馈，从而加大了Cag₁的反馈值。更何况管子内帘栅极的寄生电感和管外引线电感Lg₂的存在，又使反馈复杂化，故必须加中和电容才能工作稳定。 在射频末级的栅极回路中接入了中和电路，该电路产生一个与直通电流幅度相等、相位相反的电流来抵消Cag₁的作用。电路如图2(a)所示。屏极-栅极等效分布电容Cag₁、等效栅阴极输入电容Cin和射频末级输入网络及中和电容C140A、C140B一起构成射频末级中和电路。为了分析方便起见，将它简化成图(b)所示的电桥形式的等效电路。中和电容C140A要求耐压高，电容量小，采用可变真空电容，该电容的电容量为8~50PF,耐压35kV。中和电容C140A连接在末级TH576管的屏极输出耦合电容C140B的后面，C140B采用11个100PF小陶瓷电容串联，利用电容当引线既减小了引线电感，又减小了容量，并且可以提高耐压，C140A另一端连到电子管输入匹配网络的输入端，以便能在射频范围内得到更好的可调谐性，防止寄生振荡。图中的C133为栅极回路调谐电容.

 3 极间分布等效电容计算 高末管TH576各极间分布电容等效如图3所示，射频末级管TH576的屏极输出等效分布电容Cout可归入末级网络内计算。由于板极回路接在电桥的一个对角线ak上，而栅路耦合电感L133则接在另一个对角线gg1上，当C140、Cag₁、C133、Cin组成的电桥平衡时，即满足C140/ C133 = Cag₁/Cin时，因 此，电桥平衡时，它们互不影响，即板极回路对前级(L133)不发生反作用；同样，L133上的电压也不会在板极回路上产生直通电流。

(1)四极管屏极向栅极反馈的两个通道，一是通过Cag1分布电容，二是通过Cag2经帘栅极再通过Cg1g2回到栅槽。

(2)将第二通道的Cg1g2、Cag2、C221组成的ㄚ连接转换为C1、C2、C3三个△接法的电容，反馈电容等效变换计算如图4：三个△接法的电容。其中 为第二路反馈电容。

(3) 极间电容参数及Cag₁值计算

由厂家给定高末管参数可知：

Cg₁g₂=800P Cag₂=280P Cg₁k=600P Cag₁=21P C221=11000P

（4）栅极输入电容Cin计算（图4）： C203A=C203B=C204=6800PF,

（5）C133容量计算 将C133、L133、Cin组成的π网络等效分成两个L形电路，(如图6（a）、（b)）所示， 以工作频率为为例，该工作频率设计时选定 R08=2kΩ ，Q1=34 ，R2=200Ω 计算得： 实际的C133、L133、Cin构成的π网络电路在发射机正常工作时是与发射机频率谐振的，因此g、g1两点的相位差是180度；根据电桥理论可知：当中和电桥平衡时： C140由C140A和C140B（11个100PF电容串联）串联组成，故C140A=31.5P 即电桥对角线A-K和g-g1之间互不影响，每相对的两支路中相串联的两路电容分压比相等，从而抵消了栅极高频电压通过电子管极间电容Cag₁ 对屏级的不良情况，这就意味着屏极回路和栅极回路之间隔离，没有直通和反馈存在，防止寄生振荡，提高了工作稳定性，达到了中和的目的。

 4 中和电路的调整 在实际工作中，由于制造、安装和电子管参量误差等原因，实际的极间电容、中和电容、引线电感等数值，不可能是一个定值。因而中和电容一般都做成可调真空电容，以便按照实际情况进行适当调整。为了机器设备的安全，特别是对于大功率的发射机来说，在调整时，必须首先调整好中和电路，然后才能加上高末屏压，在更换大型管子时，往往也要检查中和的情况。 由于中和电容所引入的阻抗是组成屏极回路电容的一部分，所以当改变中和电容容量时，屏极回路受到不同程度的失谐。因此，在调整中和电容C140的同时，必须再调整前级回路保持谐振。如此反复调整，直到完全消除直通为止。这时，在谐振点附近调整板极回路电容，高末栅流不再变化，这说明直通被完全抵消，此时可以加上正常的高末板压.在谐振点附近调整槽路电容，同时观察高末板流、帘栅流的变化情况，在中和良好时，高末屏流的最小值应和帘栅流的最大值同时出现。

 5 结束语 大功率短波发射机中和电路调整好与否，直接影响发射机的稳定运行，技术工作者应了解中和原理及计算方法，结合发射机的表值，调整发射机工作状态，保证发射机处于良好运行状态。

 参考文献 1 郭宝玺.大功率新型短波发射机射放技术.1997.12 2 THALES发射机手册.2001