寄生振荡的产生与消除

寄生振荡的产生与消除 摘 要 稳定 是保持发射机正常运行和安全优质播出的前 提 而寄生振荡是稳定的大敌 本文简要分析寄生振荡的 产生 危害与消除 关键词 寄生振荡 产生 危害 消除 1 引言 寄生振荡是发射机中一种不需要产生而又寄生在线路 中的振荡 寄生振荡的存在 使发射机工作不稳定 产生 寄生辐射 传输信号失真 减小载波输出功率 那么 我 们就要充分认识寄生振荡的产生及危害 并努力防止和消 除 2 寄生振荡的种类 根据振荡的原理和电路的形式按性质分 主要有反馈 寄生振荡 负阻寄生振荡 还有参量自激振荡 由于放大 器的输出回路与输入回路之间存在各种寄生反馈 引起的 振荡为反馈寄生振荡 在电子管高频功率放大器中 电子 管工作在栅极或帘栅极的负阻段产生的振荡为负阻型寄生 振荡 在射频范围按频段分 主要有同频振荡 也叫本波振 荡 低频振荡 即阻流圈振荡 和高频振荡 同频振荡是 与工作频率相近的振荡 低频振荡是低于工作频率的振荡 高频振荡是高于工作频率的振荡 3 寄生振荡的产生条件 借助于正反馈 在一定条件下 放大器产生自激振荡 而变成振荡器 寄生振荡的产生 有两种理论体系 反馈 理论和负阻理论 为了便于分析 利用反馈理论将具体的 电路抽象成反馈式振荡器的方框图 即把它看成是由放大 器和反馈网络两部分组成的 如图 1 所示 图中假设各电 压都为正弦量 用复数有效值表示 3 1 振幅关系 放大器的放大倍数 K 可表示为输出信号幅度 Uo 与输入 信号幅度 Ui 之比 即 而反馈系数 F 是反馈网络输出电压幅度 Uf 与反馈网络 输入电压 即放大器的输出电压 幅度 Uo 之比 即 当放大器所需的输入电压 Ui 全部由反馈电压 Uf 提供 而不需要外加激励信号电压 即放大器的增益必须补足反 馈系数的衰减 关系式为 KF 1 这是反馈振荡的振幅条件 3 2 相位关系 当放大器的相移等于 180 反馈网络相移也等于 180 信号从放大器输入端经过放大器 反馈网络再回到 输入端 也就是说反馈电压与输入电压同相位 为正反馈 闭合循环的总相移 相移 360 即无相移 又可以写成 这是反馈振荡的相位条件 一个电路必须满足了振荡的相位条件和振幅条件 统 称为振荡的平衡条件 也是振荡的必要条件 才能产生振 荡 4 寄生振荡的危害 寄生振荡使调谐放大器工作不稳定 破坏整个放大器 的正常工作 危害主要有 对音频造成失真 信噪比差 工作频率偏移 发射信号失真加大 产生寄生发射造成频 谱干扰 使发射机过压拉弧 过荷打火甚至加不上高压 强烈振荡损坏电子管击穿元器件 发射机的输出功率和效 率降低 整机工作不稳定无法正常播音 5 寄生振荡的检查 检查有无寄生振荡 可在机箱槽路内放一氖灯 在静 态情况下进行 为了防止产生强烈的寄生振荡损坏元器件 或线路 通常是不加任何激励信号 而只加额定屏压 小 电流 调谐栅极 屏极的调谐回路元器件 观察氖灯是否 发光和各级电流表的指示 若氖灯不发光 电流表无抖动 则说明无寄生振荡 然后再逐级提高屏压 用同样的方法 检查有无寄生振荡 当确认无寄生振荡后才能加激励 也 可用示波器观察已调波形是否失真 用频谱分析仪观察信 号在宽频带范围内的频谱分布 用灵敏的伏特计来测量有 无寄生振荡等 6 消除寄生振荡的措施 寄生振荡使设备不能正常运行 防止和消除寄生振荡 是保证放大器工作稳定 发射机正常工作的必要条件之一 必须采取一定的措施来消除 寄生振荡的平衡条件是产生 寄生振荡的必要条件 因此 消除寄生振荡的方法就是破 坏它的振荡条件 首先利用仪器确定寄生振荡的频率 然 后根据频率高低找出与振荡有关的元器件 再采取相应措 施 寄生振荡频率的高低不同 产生的规律特点不同 采 取消除的方法也不一样 对于高频振荡尽量减少寄生电抗元件 尤其是减小寄 生电感 合理安排 选择元器件 减小各元件之间的耦合 高频连接要短粗 减小引线电感和分布电容 在电路中接 入电阻与电容 电感等 消除低频振荡尽可能减小输入 输出回路中的阻流圈 电感量 以降低反馈系数来消除 或者在阻流圈电路中串 并联电阻 增加电路损耗降低 Q 值 从而破坏振荡的平衡 条件 常采用如图 2 所示的陷入电路 同频振荡是最常见的振荡 主要有两方面引起 一是 由于电子管的极间电容之间形成内反馈产生振荡 二是管 子外部输入 输出回路间屏蔽不良引起电磁耦合而产生振 荡 因此 常采用屏极对栅极的反馈作用小 极间屏蔽强 的四极管作为发射管 选用极间耦合影响小 输入阻抗低 输入与输出回路屏蔽强的电路 如栅地电路 中和电路来 消除同频振荡 7 短波 418E100KW 机消除寄生振荡措施 7 1 高末级防振措施 7 1 1 中和电路 高末级采用 4CV100000C 四极管组成阴地电路 四极 管的 C g1 虽小 但发射管的输入阻抗高 而 C g1 的反 馈作用是不均匀的 随频率的升高而逐渐减小 所以须另 加可调中和电容 C34 组成中和电桥电路来消除同频振荡 1 电子管的反馈通路 四极管管内参数关系如图 3 所示 图中 C g1 为屏栅极间电容 Cg1g2 为栅极 帘栅 极间电容 C g2 为屏极 帘栅极间电容 Cg2 为等效帘栅 电容 它随频率的不同而变化 为了便于计算 将图 3 b 中星形接法的三个电容 Cg1g2 C g2 Cg2 转换成三角形接法的 C1 C2 C3 三 个电容 如图 4 所示 其中 则总反馈电容 Cf 为 C g1 和 C1 之和 即 Cf C g1 C1 从以上可以看出 四极管的反馈通路为两个通路 而 反馈电容归结为 C g1 和 Cg2 的关系 金属陶瓷四 极管的参数为 C g1 3 2PF C g2 92PF Cg2 20000PF Ci 440PF C g1k 120PF 则 Cg1g2 Cin Cg1k 440 120 320PF 将四极管的参数 代入公式得 即四极管的总反馈电容 Cf 等于 4 642PF 2 电桥中和电路 电桥中和电路如图 5 所示 图中 Cf 是四极管的反馈电 容 它包括等效帘栅电容 Cg2 的影响 Ci 是电子管的输入 电容 C33 为平衡电容 C34 为中和电容 它是一个可调电 容 电桥的平衡条件是 在短波发射机中 为了保持回路的 Q 值稳定 的比例值一般不变 所以中和电容 C34 调整好后 一 般不宜再调动 而为了兼顾高 低频段的中和 应当适当 减小 C34 值 知 Ci 440PF C33 1200PF 已计算出 Cf 4 642PF 根 据平衡条件 代入数据得 实际电路中 中和电容 C34 的大小还与电子管的灯丝 电容 C29 和 C30 有关 它是与灯丝电容串联后所得 由 于 C29 2000PF 所以实际为 综上所述 当满足电桥平衡时 电桥两臂和之间相互 隔离 无直通与反作用 破坏了振荡产生的条件 因而消 除了寄生振荡 7 1 2 高末级其它防振措施 电子管高频放大器系统简图见图 6 高末级的隔直流电容 C35 改成圆筒形结构 直接安装 在电子管蒸发锅上 使高频电流沿四周均匀通过 且用宽 铜皮与电子管相连接 增加隔直电容的引出线宽度而减小 引线电感量 错开峰点而消除高频振荡 电子管尽量远离 地面安装且将蒸发锅内的汽水分离器移到外面的储水箱中 以减小分布电容 Cd 及起始电容 Co 隔直电容 C35 和电子 管帘栅旁路电容 C g2 的介质都采用聚酰亚胺热压上金属 薄膜排除气泡形成而减小引线电感 槽路电感 L12 三根短 路棒采用耦合腔结构将线圈不用部分短路在零磁场内 并 在侧面加装 C12 L1 与 R33 R34 的 LCR 串联谐振网络以 消除电感寄生谐振峰 并联使用的高末调谐电容 C36 C37 和负载电容 C38 C39 选用波纹管分布参数小 寄生电感小 的真空可变电容 并在它们的底部分别跨接两只并联的无 感电阻 R29 R30 R31 R32 从而抑制较高频率的谐振 高末级的栅极阻流圈 L11 旁并上电阻 R18 后再串联电阻 R19 和帘栅极阻流圈 L16 旁并联电阻 R24 后串联电阻 R25 组成的陷入电路有效地防止了低频振荡 7 2 末前级防振措施 末前级采用四极管 4CX3000A 其屏栅电容 C g1 很 小 使极间耦合影响减小到最小 本级组成栅地电路 帘 栅又直接接地 加强了输入与输出回路的屏蔽 减小了屏 栅间的直通和反作用 降低了输入阻抗 对同频振荡和低 频振荡都有抑制作用 在屏极串接了一个 R15 L8 并联组 合 对高频振荡可有效地防止 屏极回路接入陷入电路即 阻流圈 L10 旁并一电阻 R17 后再串上电阻 R16 来防止低频 振荡 阴极输入回路中并联一无感电阻 R13 对宽放负载起 到很好的稳定