浅谈电子管极间电容的危害

2022-09-12

100kW PSM短波发射机高末级为共阴极丙类放大器, 选用4CV100000C金属陶瓷四极管作为放大管。

由于电子管帘栅射频电流通过旁路电容接地, 所以电子管极间电容和相并联为屏槽电容的一部分;和相并联为输入电容的一部分。在输入输出回路之间构成有害耦合的电子管极间电容是。

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耦合产生的不良影响

由于的存在, 激励电压所产生的射频电流有一部分直接送到屏极回路形成直通电流ID;同时, 射频屏极电流的一部分也通过反馈到本级的栅极回路构成反作用电流IB。引起的直通和反作用示意图如图1所示。

直通电流ID, 不但使激励信号源增加了额外的功率负担, 而且当屏调幅负峰趋近100%时仍然保持ID, 这就导致了输出调幅波加不到100%, 使之调幅波包络产生负峰平头失真。

设射频屏振幅为Ua, 则反作用电流为:

频f的角频率, 既ω=2πf)

反作电流对激励电压的影响, 用附加输入阻抗表示:

如不考虑屏压的反作用, 而且放大器的帘栅极又处于射频地电位时, 射频基波屏极电流约为:

设屏槽阻抗为则

因此

从的表达式可见, 当屏槽失谐且为感性时, >0、附加输入阻抗为一负电阻与一个电容相并联。负电阻表示射频能量从屏回路反馈到栅极回路, 一方面减轻了前级的负载;另一方面则又产生了自激震荡的倾向;当屏槽失谐为容性时, <0、附加输入阻抗为一正电阻与一个电容相并联。正电阻表示屏极回路吸收栅极回路的射频能量, 这就加重了前级的负载;当屏槽调谐时, =0、附加输入阻抗为一纯容抗, 其等效电容, 由于>>1所以比大很多, 这将引起激励本级的前级屏槽失谐, 工作频率越高影响就越严重。

2 屏栅极之间构成的实际电容

电子管帘栅射频电流接地是相对而不是绝对的, 一则有电子管帘栅引线电感的影响;再则帘栅旁路电容总是有一定的限值, 其容抗不可能趋于零。当工作频率很低时不起作用。其各参量如图2。

Y接法的三电容、和经Y—转换得:

故实际中输出回路和输入回路构成的耦合电容比电子管手册标称的要大。

射频频率较高时, 感抗增大起作用, 将受电子管极间电容的制约而变小, 使得帘栅射频通地不完善, 成为输出回路和输入回路构成耦合的第二支路。其各参量如图3。

△接法的三电容、和经△—Y转换得:

的感抗把的容抗抵消一部分, 这等效于的容抗减小, 电容量加大。假如在较低射频时已调好了的中和电容为CN, 则在较高射频时因起作用而使CN变大, 既出现过中和。如工作频率进一步升高, 有可能使和产生串联谐振。这时图4中的C1和C3的交界点就彻底通地了, 从而使输出、输入回路获得了最完善的隔离, 这称为自中和状态。当工作频率大于自中和频率时, 帘栅极对地变成感性电抗, 单靠中和电容CN已无法消除屏、栅极之间的耦合。因此要尽量减小, 而且也不宜用的过大, 以便提高自中和频率。最好是让自中和频率高于或远高于工作频率。

3 实用中的中和电路分析

为了避免屏、栅极之间因耦合所造成的有害耦合, 100kW PSM短波发射机高末级采用了中和电路如图4。与中和有关的器件如图4所示。前级屏槽的输出接在g、两点间, 末级的屏槽接在a、k两点, 当本级交流屏压对前级输出无反作用时, 则由在图左、右两支路导致的电流I1、I2对相应容抗形成的电压降, 应使g、两等电位则:

其平衡条件 (中和调好) 为:

此中和电路调平衡时, 虽然能消除直通, 但它对反作用的抑制并不完善。其原因如下。

栅极输入电压在g、k两点间, 即使对g、两点不起作用, 但它对g、k之间的输入电压还是有影响的。由于放大器输出电压与输入电压差相180°, 而且反馈支路是电容分压器, 所以反作用的影响等效于负反馈。它对有削减作用。

4 结语

由于, 则工作频率的变化直接影响放大器工作的稳定性, 所以在发射机倒频后, 要及时对发射肌槽路进行调整。若屏流、栅极电流的直流分量分别为、 (6-60) 时, 则完善中和的标法之一是:的最小值和的最大值在同一时刻同时出现。当调谐屏槽时, 若的最大值在最小值之前出现, 则表示CN偏小, 需要加大。反之, 则表示CN偏大, 需要减小。若最大值和的最小值接近同时出现, 则说明这时的直通和反作用的影响最小, 中和调好了。

摘要：构成放大器输入输出回路之间有害耦合的是电子管的极间电容Cag1。为了消除Cag1耦合所产生的直通及反作用的有害影响, 放大器一般采用中和线路。

关键词：极间电容,耦合,失谐