一種寬帶行波管發射機可靠性的提高
科技發展
作者：張偉
【摘要】本文以一種寬帶行波管發射機為例，通過分析其結構組成論證如何使得行波管發射機的設計與配置達到最合適最可靠的效果。確保行波管能夠工作在最佳的理想狀態進而達到提高發射機可靠性的目的。
【關鍵詞】發射機；行波管；可靠性
1.引言
行波管作為微波式真空電子器件當中的一種常見管型，具備高功率、大增益、寬頻帶與低噪聲等各種實際特點，能夠廣泛地運用在雷達、電子對抗與通信等各個重點工程領域。然而因為行波管的構造與相應的供電電路具有複雜、電壓高及功率大的特點，實質的應用環境通常為惡劣的狀況，所以行波管發射機的可靠性已經視為一個相對複雜的實際問題。
2.行波管發射機的結構組成
行波管發射機通常由寬帶行波管、各級電源係統、調製器、控保電路與冷卻係統等部分構成，假如其中的任意一個電路或者元器件失效就可能引起整個發射機的故障發生。所以其相應的可靠性模型表現為串聯係統的形式，失效率λ應為各個實質單元的失效率λi的和，即表示為λ=∑λi。
3.行波管發射機可靠性的提高方法
行波管是整個發射機的關鍵元器件，行波管設計的可靠性很大程度上決定了發射機工作的可靠性。本文所提的行波管發射機應用於一種電子對抗設備，要求行波管能在寬頻段、大占空比（90%）的條件下進行工作。發射機的全部設計工作都應當圍繞著行波管而實行的，即怎樣為行波管配置最合理可靠的各個電極電源、完善高效的控製保護與理想的熱環境設計，確保行波管工作於最理想狀態進而提升行波管的可靠性。
3.1 高壓電源係統
本發射機的高壓電源係統（包括整流電源、逆變電源、高壓電源）采用相控整流方式+全橋串聯諧振變換器電路。由於開機時會產生很大的浪湧電流，因此采用相控整流方式實現緩衝開機，以減少浪湧；由於高壓電源的功率較大，采用全橋電路，橋路電流及工作頻率都不是很高，有利於電源的熱設計。降壓收集極行波管的螺旋線高壓和收集極高壓的供電采用了行波管串聯供電方式簡化了發射機的電路，提高了可靠性。
加高壓時當調製開關剛開通，正偏電源加載在行波管上時，發射機高壓就跳閘。分析認為：收集極電源此時由空載突然變成滿載，引起儲能電容電壓下降，由於采用的是串聯供電方式，導致陰極電壓隨之下降造成欠壓保護。總之，是儲能電容容量不夠和高壓電源瞬間無法適應從空載到滿載的快速變化導致的。增大了儲能電容又有可能在行波管打火過程中產生放電能量過大而出現行波管燒壞的問題。最終我們在高壓儲能電容器和行波管之間串聯RY型金屬氧化膜電阻作為限流電阻以限製打火時的能量，很好的解決了這一問題。
3.2 各級輔助電源
燈絲電源采用恒壓、限流工作，其正極接行波管的陰極，負極接行波管的燈絲。由於行波管燈絲在冷態時的阻抗很低（約為熱態時的五分之一），為確保在每次開機工作時，避免燈絲過電流而產生過熱衝擊，燈絲電源采用限流工作方式。
陽極電源供給行波管陽極的電源，該電源為高壓小電流電源，其技術指標為：電壓：-1500～0V，電流是μA量級。由於陽極電源變化時行波管的輸出功率會發生變化，要求穩定度高，采用高頻高壓開關電源。