短波电子管放大器的入门教程详细说明

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上传日期: 2020-08-11

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资料介绍

标签:电子管(108)场效应管(418)放大器(7474)

  短波功率放大器晶体管电子管之分,晶体管功放一般是由晶体三极管场效应管来作为电子放大器件;而电子管功放则使用真空电子管或陶瓷雷达管来作为电子放大器件。

  晶体管功放的优点是:省电,效率高,寿命长,整机体积小。使用非常方便,加电可立即发射,很适合移动台。

  而电子管功放的缺点正好是晶体管功放的优点。

  但是,电子管功放有一个突出的优点就是抗“造”。据说目前很多国家军队都一直大量库存电子管通信设备,目的是在未来战争中抵抗强大的电磁脉冲打击。电磁脉冲打击已经是现代战争中不可或缺的攻击手段,其作用是战争伊始就迅速致盲敌军的雷达、通信系统;军队经过大量试验证明,电子管的通信、雷达设备都能经受住一定强度的电磁脉冲打击。

  对于业余无线电来说,使用过晶体管功放和电子管功放的朋友们可能都有这样的体会,认为电子管功放使用中很皮实,一旦误操作,电子管不容易损坏(有极强过载能力),而晶体管和场效应管很容易损坏。

  本人体会更深,都是因为自己的不小心操作,而烧毁了N多大功率场效应管,很是心痛呀!所以,本人还是钟爱电子管功放。

  既然本人喜爱电子管功放,当然要向广大HAM积极推荐电子管功放啦!国内很多业内朋友也生产、出售短波功放。销售的情况不错,有些精品还销售到国外,获得了国际上的好评。有些产品很亲民,价廉物美,受到广大火腿们的赞誉。也有很多朋友自制了短波电子管功放,用自己DIY的功放设备进行DX远程通联,又是一种非常特别的体验。DIY的过程本身就是一种非常幸福的经历。所以,我很赞同有条件的HAM朋友,在专业人士的指导下,开展DIY短波功放的活动。

  在这里,我针对喜欢使用短波电子管功放和希望DIY电子管功放的无线电爱好者们,做一些相关知识的介绍。

  电子管的一般结构。

  一般的电子管是由抽成真空的玻璃管作外壳,内部有一些特殊金属材料制作的电极。电极分为:阳极(屏极)、阴极、栅极。栅极里面又分有栅极、帘栅极、控制栅极等;阴极又分有旁热式阴极和灯丝阴极两种。

  电子管的一般工作原理。

  当电子管的灯丝加上电,灯丝的温度会提高,虽然是在真空状态下,灯丝的热辐射会逐渐加热了阴极的金属片,阴极金属片温度达到一定程度后(摄氏800度左右),金属片上的电子会游离在阴极周围,形成带电荷的电子云。

  当阴极和阳极(屏极)之间加上一个高电压(阴极为负,阳极为正)时,根据异性相吸原理,游离在阴极周围电子云中的负电子会穿过栅极,飞奔向阳极形成一个电子束,此时栅极就像一个电子开关。栅极不带电时,电子流会稳定的穿过栅极到达阳极(屏极);

  当栅极上加上正电压时,对阴极上的电子也有吸引作用,会增加电子流的速度和电荷的数量;

  当栅极加上负电压时,因同性相斥的原理,栅极对于负电荷就成为了一个屏障,逼得负电荷必须绕远道才能到达阳极(屏极),大大迟滞了电子流的运动,降低负电子通过的数量。

  其实,电子管和晶体三极管放大原理也相同,电子管栅极如同晶体三极管的基极一样,只需加入很小的变化的交流信号,就会在电子管阴极和阳极之间形成较大的和栅极输入信号形状相同变化的电压或电流,这就是一般电子管的放大原理。电子管还有个“跨导”的概念,和晶体三极管的“放大倍数”的意思略微相同。

  上面讲的是电子管的线性放大状态。

  所谓线性放大,是指晶体管和电子管工作状态在各自的特性曲线之内,和输入信号相同按比例放大,也称甲类放大。

  但是短波功率末级放大器一般都工作在丙类或甲乙类,负载一般是LC谐振回路,导通角小于90度,经验值告诉我们,一般导通角在70度时,效率最高。这样的设计会使放大器的工作效率高,功率大且功耗小。比如单只FU-13电子管,工作在甲类时,一般输出不到60瓦。但如果工作在丙类时,输出可达600到700瓦,而且所需电源动力大大下降,效率大大提高。

  怎样才能使电子管和晶体管放大器工作在丙类状态哪?这就需要在电路计时,确定管子的工作状态,通过调整晶体管的负偏置,电子管的负栅压数据,使管子工作在特性曲线的线性与非线性之间(见原理图)。

  看似电子管功放电路很简单(参见我绘制的FU-13短波电子管功放电原理图),因为大功率短波功放的屏压很高,有2000-3000伏。因为这个高压的存在,的确成为业余无线电爱好者DIY的拦路虎。但是我们只要按照操作规范执行,基本也是安全的。

  个人如果想DIY电子管功放时,要特别注意以下几点:

  一是,在相关电子元器件的选择上,耐高压也成为关注的重点。槽路可变电容,以及高压隔离电容,耐压要符合设计标准;

  二是,短波功放的输出功率越大,机箱空间要求就越大,布线越要周密考虑,否则容易产生自激而损坏电子管或造成DIY失败;

  三是,功放安装完毕加电前,要仔细做好安全检查,防止高压触电;主要是看高压区与低压区之间的隔离电容工作是否可靠;最好是设计和组装电子管功放时,预先设置有开机箱盖的安全断电开关。

  另外,无论安装与检修电子管功放设备时,开机箱盖后要有一个好的习惯,就是对高压电容有个预施放电措施,确认安全后,方可下手操作。

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