【摘要】本文结合自己的值机与检修工作，简述200W宽频带放大器工作原理及故障分析。
【关键词】200W宽频带放大器;推挽放大级电路
1.前言
DF100A型PSM100KW短波发射机的200W宽频带放大器主要参数，频率范围：0.3-40MHz;输入最大功率：20mW;输出最大功率：200W;工作状态：甲乙类;输入/输出阻抗：50Ω;电源：+28VDC;冷却方式：强制风冷（最高温度60℃）。
宽频带放大器安装在高前小箱位置，地方狭窄更换麻烦需要将高前小箱拆装后方可进行。通风冷却不够理想，长时间高温工作容易造成设备损坏。其输入信号来自1A9（自动增益控制）的J2端口，通过50Ω射频电缆送入宽放输入端3A1-J9。最大输入信号为20mW（频率合成器输出最大电压1V，输出阻抗50Ω，送入1A9的最大功率为1/50=0.02W即20mW）。
2.宽频带放大器供电电源
其供电电源是由1PS7提供+28VDC，接入负载后电源下降为22VDC～25VDC之间，两根电源引线焊接到宽放电源端子上，穿芯电容端子为电源正极，宽放外壳为电源负极。1PS7电源原理图如图1所示。
图1 1PS7电源原理图
三相230VAC电源经CB10（型号：AD-25A）和CB14（型号：AD-16A）空开，再经1K15宽放接触器，送入1PS7电源端子排TB1的1、2、3端子。T1变压器初级为三角形接法，次级为星型接法。经三相桥式整流（整流桥二极管耐压150VC，最大电流40A）变为+28V的直流电压，经C1滤波后变为纹波系数更小的直流电压满足宽放所需。R1为阻值很小的分流器为宽放电流表提供取样;R2与宽放电压表串联，宽放电压表分得极少量电压用于指示;R3为负载电阻;1PS7同时为1A9提供+28V电源。
3.宽频带放大器前置级放大电路（如图2所示）
（1）射频信号（最大功率Pmax=20mW）由J1端送入宽放，经线圈L5送到由R11、C27、R12、C28组成的高通滤波器，防止过低频率信号串入输入回路。
图2 宽频带放大器前置级放大电路
（2）Q1晶体管工作于甲类状态，其偏置电压R13和R14串联分压为其提供。计算可得：V（Q1）b=28×R14/（R13+R14）=1.6V;又因为R14为可调电阻，调整后加至Q1的偏置电压为1.2V左右即可，过高电压在长时间工作中会将Q1损坏。R15为直流负反馈电阻（其电压0.5V），用来提高晶体管的输入阻抗，稳定管子的工作状态。
（3）输出电路分析：T5为9：1自耦变压器式输出网络，起到阻抗变换作用，使输出阻抗得到匹配，输出功率达到最大，减少功率损耗。C31耦合电容，通高频交流信号，阻断低频直流信号，使前后两级得到很好的隔离作用。R1、R2、R3组成T型电阻网，使输入输出之间得到很好的衔接作用，阻抗匹配变得简单容易。T1、T2为4：1型传输线变压器，分别合成16：1阻抗匹配，与Q2的输入阻抗匹配。之所以采用传输线变压器其优点有：传输线变压器适合工作于射频频段，最高可达几百兆赫兹至上千兆赫兹。由于传输线变压器有两根导线紧密缠绕在一起，因此，任意点的线电容都是很大的，整个线上是均匀分布的，导线又绕在高u磁芯上，故导线每一小段的电感可以看成有许多电感、电容组成的耦合链。正是利用电感和电容之间的耦合，完成了能量的传输，线间分布电容不但不会影响高频能量的传输，相反却是电磁能量传输的必要条件;也使磁芯的损耗对信号传输的影响大大减少。
（4）VSWR驻波比保护电路，当E3端送来驻波比信号（低电平）时，将Q1基极偏置电压箝位为零电位，Q1管子截至，致使所有后级放大电路截至。起到快速保护后端设备的目的。
4.宽频带放大器的驱动级放大电路（其原理图如图3所示）
（1）Q2作为宽放的驱动放大级，工作于甲类状态。其偏置电压由R4和R5串联分压提供，计算可得：V（Q2）b=28×R5/（R4+R5）=2V;又因为R5为可调电阻，调整后加至Q2的偏置电压为0.7V左右即可，过高电压在长时间工作中会将Q2损坏。
图3 宽频带放大器的驱动级放大电路其原理图
（2）其他电路分析：L1、C5、C6组成π型滤波网络，防止高频信号串扰电源，并作为向Q2提供偏置电压的通路。R6和R7并联后与C4、L2形成LCR反馈式电路，稳定管子的工作状态，扩宽通频带，改善高频特性，防止过电压产生失真信号。L3为射频阻流圈防止射频信号串扰28V电源和偏置电压。
（3）输出电路分析：输出射频信号经C7耦合至T3传输线变压器，阻抗变比为4：1，起到阻抗变换和功率均分器的作用。
5.推挽放大级电路
此电路是宽放电路中的重要环节，Q3管价格昂贵市面稀少，所以使用中要格外小心以防损坏。其电路原理如图4所示。
图4 推挽放大级电路原理
（1）Q3管工作于甲乙类状态，由两只N沟道MOSFET管构成，在正极型或负极性信号时分别交替导通放大，在末级回路T4传输线变压器中合成交替放大的正负两极信号。Q3栅极控制电压由VR1的VOT端经R29调整后提供，其正常电压为3.36V左右即可，切不可调整过高电压而损坏贵重MOS管。
（2）其他电路分析：R16、R17、C14和R18、R19、C15分别组成RC反馈电路，起到稳定管子的工作状态，扩宽通频带，改善高频特性，防止过电压产生失真信号的作用。L4自藕式阻流圈防止射频信号串扰电源，并分别为两MOS管漏极提供电压。C17-C22和C34为高频滤波电容。
（3）输出电路分析：T4为功率合成变压器，阻抗变比1：9起到阻抗变换和功率合成器的作用。
6.宽放故障分析
正常时宽放电流：①无激励时，I=2.4A;②正常激励低频段时，I=5-6A;③正常激励高频段时，I=8-11A。当超出以上范围时，宽放既有可能存在故障，应尽快处理以免造成停播事故。
（1）当设备工作于15MHz以上时，宽放电流I已经远大于10A，高末栅流小于0.4A，而15MHz以下频率宽放电流和高末栅流均正常时，说明此时宽放已经输出功率不足，可适当增大频率合成器输出电平来弥补宽放输出功率不足的问题。
（2）一般情况下，宽放输出功率不足都是由Q3管造成的，更换时注意事项：
a.宽放外壳接地，佩戴防静电手镯。用万用表先测量电源端对外壳有无短路现象;再用万用表测量Q1、Q2、Q3集电极或漏极对宽放外壳电阻值，如果出现短路通壳现象说明此管已经击穿需要更换;并测量基极、集电极、发射极之间或栅极、漏极、源极之间有无击穿现象。
b.更换管子时切不可用烙铁直接焊接Q3管和Q2管，可用防静电烙铁拆除旧管子，同样的方法焊接新管子。
c.将Q3栅极脱开电源供电端，调整直流电压源为28V给宽放加静态电压，测量Q3栅极供电端电压为3.36V左右，观察电压源电流显示应为1.2A左右，电流相差较大时，说明此管性能已经很差不可使用（如发现直流电压源电流特别大10-25A，电压只有10V以下说明漏栅极击穿）。重新焊接Q3栅极电源供电端，加静态电压观察。
d.调整内部电源VR1输出端可调电阻R29时，应注意每次调整电压最大范围为0.2V左右，最大调整电压至3.6V即可，切勿再增大电压否则有烧坏Q3管的可能。
e.断开Q3栅极控制电压，调整Q1或Q2基极电压为0.7V，并同时观察直流电压源电流为0.2A。
f.动态测试宽放，宽放外壳接地线并接直流电压源的负极，频率合成器的输出端经10dB衰减器后接入宽放的输入端，并置频率合成器电平于0dB。宽放输出端经功率计后与假负载相连接，其间的连接线应使用特性阻抗为50Ω的连接线，以保证输入输出间的阻抗匹配。假负载是由四根3R13（220Ω）纯阻并联成55Ω负载电阻，并安装在铁皮箱内（铁皮箱外壳接地线），四周有大功率风扇进行冷却。将宽放外壳拆除并使用风机冷却。频综调整合适频率;合28V直流电压电源，缓慢增加频综输出电平，观察直流电压源的输出电流大小和功率计的功率指示大小，依据两者的变化情况判断宽放的工作情况。可根据实际情况适当调节。
（3）Q2作为宽放的驱动放大级，工作于甲类状态。其偏置电压由R4和R5串联分压提供，计算可得：V（Q2）b=28×R5/（R4+R5）=2V;又因为R5为可调电阻，调整后加至Q2的偏置电压为0.7V左右即可，过高电压在长时间工作中会将Q2损坏。
（4）其他电路分析：L1、C5、C6组成π型滤波网络，防止高频信号串扰电源，并作为向Q2提供偏置电压的通路。R6和R7并联后与C4、L2形成LCR反馈式电路，稳定管子的工作状态，扩宽通频带，改善高频特性，防止过电压产生失真信号。L3为射频阻流圈防止射频信号串扰28V电源和偏置电压。
（5）输出电路分析：输出射频信号经C7耦合至T3传输线变压器，阻抗变比为4：1，起到阻抗变换和功率均分器的作用。
7.结束语
DF100A型宽放的发展方向，此机型宽放设计之初有300W功率，只用到200W功率，有足够的富裕量。但是实际情况却并非如此，在低频段还能满足需求，但在高频段时经常出现输出功率不足的情况，再加上长时间不间断的工作原因，宽放故障率越来越高，在此提出一些建设性想法用以解决此问题。用现有设备，将两组宽放进行功率合成。在两组宽放输入端之前，将射频信号进行功率分配后再分别送入两组宽放，又在两组宽放分别放大之后加入功率合成器。这样，利用每组宽放单独放大后的功率再进行合成，使得输出功率会更大，从而解决单独宽放输出功率小的问题。