发信机内寄生振荡的探查和消除

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寄生振荡是影响发信机不能正常工作的最严重问题之一。发信在内有寄生振荡存在,工作就不稳定,信号粗劣。强烈的寄生振荡,可以使元件过热、击穿或损毁,并可能在很短时间内给电子管以致命的损害。弱寄生振荡虽不致毁坏元件,但消耗电力,产生不应有的输出。有些寄生振荡发生在电键启闭的瞬间或调制最大的时刻。发生在前级或中间级的寄生振荡,即使弱得不易觉察,对发信机也有不良的影响。

寄生振荡回路一般是由电子管的极间电容,电极引线电感,屏、栅槽路接线电感和射频扼流圈的电感等形成的。有着不同的频率和各种不同的组合形式。如果了解这些回路产生振荡的原因,就有可能设法消除发射机内的寄生振荡。

寄生振荡的回路

强烈的不容易消除的寄生振荡,多产生在输出强力放大级。下面就谈谈强放级常见的几种寄生振荡回路,分析的方法,同样可以应用到前级或中间级里。

图1
图1 🔍原图 (547×513)

图1表示一推挽式强放级。图中粗线是形成推挽式寄生振荡的主要回路。这种寄生振荡的频率远比工作频率为高(一般在20兆周以上),普通就叫做“高频寄生振荡”。C\(_{1}\)对寄生振荡频率的容抗很小,(因XC\(_{1}\)=\(\frac{1}{2πfC}\)1,f愈高,X\(_{C}\)1愈小),可以当它是短路的;槽路电感量L\(_{1}\)的感抗这时却变得很大(因XL= 2πfL,f愈高,X\(_{L}\)愈大),可以看做是开路的。两电子管的屏极P1、P\(_{2}\)至C1的接线有电感量Lp\(_{1}\)和Lp2,频率一高,它们的感抗不能略去不计,而且和电子管极间电容Cpf形成了寄生振荡回路。去掉和振荡无关的部分,简单的绘出来如图2。因两电子管的屏极和栅极相位相反,所以这是推挽式寄生振荡回路。

图2
图2 🔍原图 (390×430)

另外一种单端式寄生振荡,可能是高频的,也可能是低频的。对低频的寄生振荡来说,屏、栅极槽路里的电感量L\(_{1}\)和L2的感抗很低,等于短路,把两管的屏极和栅极,分别并联起来,这时和振荡回路有关的部分,简单的绘出来如图3。振荡槽路由L\(_{RFC}\)1、L\(_{RFC}\)2和调谐电容器C\(_{1}\)、C2所组成。中和电容器C\(_{N}\)在这里变成了回授电容器,和电子管的极间电容量CGP并联,总回授电容量等于2C\(_{GP}\)+2CN=4C\(_{GP}\)(因CGP=C\(_{N}\))。

图3
图3 🔍原图 (491×330)

单端式高频寄生振荡的频率,一般都在超高频范围内,振荡回路是由电子管内电极引线电感量(L\(_{C}\)1、LC2、C\(_{N}\))所形成,这时C1和C\(_{2}\)又等于短路。L1和L\(_{2}\),LRFC\(_{1}\)和LRFC\(_{2}\)这时都等于开路。把有关部分绘出来,就是图4的样子。

图4
图4 🔍原图 (483×610)
图5
图5 🔍原图 (465×574)
图6
图6 🔍原图 (441×395)

短波大功率发射机的屏、栅槽路,一般没有调谐电容器,它的单端式寄生振荡回路,可绘成图5的形式。从地电位至a点后,经过阻抗数值完全相同的两条路分别到达b\(_{1}\)和b2点,再经过阻抗也完全相同的两条路分别到b'和b"点,所以b\(_{1}\)和b2,b'和b"电位各相等。把图5里等电位点联在一起,就成为图6的形式。可以看出振荡槽路是由C\(_{GP}\)、CN、L\(_{N}\)和LG所组成。因C\(_{N}\)等于CGP,假定L\(_{N}\)=LG(和实际情况很接近),那么振荡频率就是:

f=\(\frac{1}{2π}\)\(\sqrt{L}\)\(_{N}\);2+LG2)(2C\(_{N}\)·2CGP;2C\(_{N}\)+2CGP)

=\(\frac{1}{2πL}\)\(_{N}\)CGP周

并联的电子管(图7),屏,栅极相互连接线的电感量(图上粗线部分)和极间电容量C\(_{GP}\)、CGF,常易形成高频的推挽式寄生振荡回路。这种放大器的实际接法,一般为了对称起见,都把屏栅槽路分别接在屏至屏和栅至栅接线的中点上,对高频寄生振荡来说,C\(_{1}\)和C2等于短回路,这两接点就是零电位点,CN两端接在零电位上,没有作用,所以振荡回路可以简化如图8所示。

图7
图7 🔍原图 (563×547)
图8
图8 🔍原图 (467×470)

电子管并联放大器的低频寄生振荡回路,完全和图3一样,不再重复。

以上是用三极管来说明寄生振荡形成的回路,也适用于四、五极管的放大器,不过帘栅极处在屏极的地位吧了。

寄生振荡的现象

发信机产生寄生振荡时,一般具有下列几点特征:

1.收听发射信号,音质粗糙难听,有时夹有很强的杂音,除工作频率外尚有其他的附加频率存在。

图9
图9 🔍原图 (416×477)

2.用示波器可以看到类似图9所示的那些波形。

3.调整时,屏、栅电路电表的指示不为一大一小,而系同时起落,或跳动不定有时突然升起,得不到中和。

4.运用当中,屏流突然增大使过负荷继电器跳开。

5.屏、栅电路元件在正常工作电压下发生过热,打火或烧毁等现象。

6.电子管屏耗增大,屏极发红或水温风温(指水冷风冷管)增高,剧烈的振荡会导致电极发出可闻的滋滋叫声或造成管内打火。

寄生振荡的探查

探查寄生振荡最实用而有效的方法,就是对存在寄生振荡的放大级进行稳定度试验。除去被试级输出电路的负荷,降低直流屏压至正常值的70%或更低;降低的办法可在高坟整流器电源的初级或整流器高压输出端,串入降压电阻,或迳降低高压电源输入电压亦可。此外并降低送至该管的栅偏压,使电子管产生静态屏流,屏流的大小看屏极的容许热耗是多少而定。降低栅偏压,可在栅路内串接滑动式分压电阻来获得(图10)。

图10
图10 🔍原图 (349×508)

当屏极具有一定的静态屏流时,要仔细调整栅槽电容器自最大至最小,再转动屏槽电容器;调整时要注意屏、栅两电路中的电流表,如果有任何大小的变动,就是有了振荡的表示,这时可用固定在长绝缘棒上的氖气管,依次接近屏极,栅极和屏、栅槽路,看是否发光,来判别振荡发生在那里。根据氖气管发光时的颜色可对振荡频率给以初步粗略的估计;若颜色为暗红色,多为低频率的寄生振荡,如为蓝紫色就系高频率的寄生振荡,频率愈高紫色成分愈多而色泽愈淡,如果颜色是红紫相间,就可能是自励振荡(可从新调整中和来消除),根据这一番初步观察,可再用灵敏的吸收式波长表进一步确定实际频率。

氖气管的光度变化情况也须注意,例如将氖气管沿屏极线圈自某一端向另一端移动,若光度不变或变化很小,那振荡就是单端式的;反之,就是推挽式的。又如氖气管的光度于移动时呈周期性的变化,说明寄生振荡频率是超高频的。

判别寄生振荡回路为推挽式的或系单端式的,也可以根据这样的特征;即若将二屏极或二栅极短接而振荡情况不变,那么振荡是单端的,否则是推挽的。

如果测出是单端的低频寄生振荡,可以试将屏路或栅路的射频扼流圈短接以判断到底是否由它造成。若为高频的,那么就须用氖气管测试线路上电位分布情况,再根据上面谈的道理来推想出它的振荡回路。

设若测出的寄生振荡是推挽的,须用氖气管探查有那些元件包括在振荡回路里,因此就可能推测出它的振荡回路来。

有时也可以根据部分元件发热状况来判断振荡回路。

在较低的屏压下,若查不出有寄生振荡,可把栅偏压再降低,并逐步提高屏压试验,如果还不能发现有何迹象时,虽可继续提高屏压,但可能超过屏耗的限度,在这种情况下可像普通调幅一样的对屏极调制,这样屏极最大瞬时消耗虽超过额定值,而平均消耗不致超过,电子管不会损伤。

消除寄生振荡的方法

确定寄生振荡回路后对症下药予以消除,一般是不难做到的。

消除低频率的寄生振荡最容易,因其回路系由屏、栅电路的高频扼流圈所形成,可用下列两种方法:

1.增多屏回路高频扼流圈的圈数或减少栅回路高频扼流圈的圈数。

2.在屏回路和珊回路的扼流圈上,串接一数十欧姆的无感电阻(阻值需试验决定)。

高频寄生振荡的消除较难,一般可试用以下几个方法:

1.拿一个10-50微微法的云母或陶磁电容器,用最短的导线连接于电子管栅阴极中间,使寄生振荡电流傍路,消弱电子管对寄生振荡的回授。

2.在电子管栅极上串入一十数欧姆的无感电阻,用以增大寄生振荡回路的衰耗——为减免工作频率电流通过时产生的热耗,可用2-5公厘直径铜线绕一小扼流圈和这电阻并联(扼流圈的直径约2公分,间绕二三圈即可,装置时可套在电阻的外部如图11。大功率级可用5-10公厘紫铜管弯成一半径约3- 4公分的半圆弧和电阻并联)。

图11
图11 🔍原图 (453×250)

3.发生图4那种寄生振荡时可以在屏或栅的定片分裂式槽路电容器的动片至地间,串接十数欧姆(试验决定)无感电阻来消除。

4.对于图6的寄生振荡电路,可以用一只大型无感电阻和栅极至中和电容器间的接线并联,用以降低振荡槽路的阻抗,也可以在图中C点与地间接入一个串连共振电路(如图中虚线所示)使之谐振于寄生振荡频率。

5.电子管并联运用时产生的推挽式寄生振荡,可于电子管栅至栅间串入有小扼流圈并联的无感电阻(输入部分改接在扼流圈的中点)或加长屏至屏接线长度来除去。

消除寄生振荡时应该注意的事情

1. 消除寄生振荡不要对使用频率的电流增加衰耗。

2. 不要引起新的寄生振荡。

3. 保持放大级的中和,避免产生自动振荡。

4.注意不超过电子管的屏耗,有静态屏流的时间不宜过长,应间歇试验。

5.在全机开启的情况下进行试验,相当危险,不能疏忽大意。(陈镇川)