摘要：速调管是一种电子流速度受调制的微波电子管。在深入研究UCB速调管基本结构、调谐机理的基础上，重点阐述了UCB高功放五腔速调管调谐的方法和步骤。通过实际调谐实例验证了调谐方法的有效性，并提出调谐注意事项。该方法有效解决了高功放频率扩展的难题，使其具备宽频段功率放大的能力，具有很强的实用性和可操作性。

关键词：速调管；调谐；波道；高功效频率

0 引言

速调管因其高功率、高效率等显著特点在雷达发射机中有着广泛的应用。其主要用交变电压去控制等速运动的电子，使其速度发生变化。密度均匀的电子流空间(漂移空间)漂移一段距离后就会群聚起来，形成密度调制的电子流。电子流和高频电场相互作用，达到能量交换的目的。速调管广泛用于微波、卫星通信系统、雷达系统等。

在C频段统一测控系统(简称UCB)中，高功放设备功率的末级放大采用的是五腔速调管。一般情况下，速调管在出厂之前就根据任务要求在预置的频道内进行了调谐。但是，新型航天器的相继研制，任务型号不断扩展，速调管现有参数状态已很难满足高频度任务需求。必须通过对速调管进行快速而精确的调谐。国内关于这方面已经开展了一定的研究。本文认真分析了速调管调谐的原理，在多年岗位实践的基础上研究出UCB速调管调谐的实施方法。

1 速调管原理

1．1 速调管结构

UCB速调管结构主要由电子枪、高频系统、收集极三部分组成。电子枪产生电子注，并能使阴极发射出来的电子聚成细长一束。高频系统实现能量输入输出，进行能量交换，使电子注的一部分能量转化成高频能量。收集极收集电子，高速电子打到收集极上产生大量热量，一般须采用水冷或强迫风冷措施。

速调管采用五个矩形谐振腔分别为输入腔、输出腔和三个中间腔。五个腔的位置如下，第一腔：在最下面靠近阴极端，用来调整中心频率；第五腔：在最上端靠近收集极，用来调整中心频率；第二腔：在第一腔上面，用来调节频率，使其低于中心频率约15～20 MHz；第三腔：在第二腔上面，用来调节频率，使其高于中心频率约15～20 MHz；第四腔：在第三腔上面，通过牺牲增益来增加带宽，用来调到高于中心频率约25～35 MHz。

1．2 速调管调谐机理

速调管由于使用谐振腔作换能元件，其瞬时带宽很窄，为了展宽速调管的工作频率范围，采用机械方式来改变谐振腔的频率，一般改变腔的频率有三种方式。

(1)电感调谐：通过改变腔壁的位置，即改变腔体体积来达到改变频率的目的。

(2)电容调谐：在谐振腔中伸入一细杆，端头固定一金属片，通过改变金属片的位置来改变间隙电容，从而改变腔的谐振频率。

(3)复合调频：通过同时改变腔体的电感和电容来改变谐振腔的频率。

每个谐振腔内有一个以钨丝作弹簧的电感块，当电感块在腔体内产生位移，腔体的体积即随之产生变化而改变频率。谐振腔结构示意图如图1所示。波纹管的作用是保证真空密封，并使带调谐块的调谐杆产生位移。电感调谐具有调谐范围宽，调谐频率小，工作比较稳定等优点。UCB速调管带有能预置6个频道的调谐机构，其基本出发点是用机械手段将电性能存储起来。

1．3 工作点(Q点)选择

如图2所示，找工作点Q的方法是逐渐加大激励找输出最大点，即饱和点Q’。在饱和点两边输出功率都随激励的增大或减小时而下降。最好工作区域在饱和点之前，即欠激区。所以在找到饱和点之后，减小激励，使速调管工作在欠激区。

如果超过饱和点，进入过激区，则体电流增加。体电流反映速调管高压漏电流的大小，可通过调整聚焦电流来改变，当聚焦不好时，体电流就变大，但聚焦电流不得大于额定值，一般在静态时以使体电流最小为标准。如果腔体位置不对，速调管也易过早饱和而进入过激区。因此要密切关注体电流变化。速调管效率达到最高，需先找到临界耦合点Q’，使输出功率为最大。

在某些调谐状态，腔体的电流可能会超过50 mA，此时必须在较低的输入功率时进一步进行调整，在得到规定的宽度和平坦度的频幅曲线后，再增加输入功率，以得到所需要的输出功率。在调试过程中，腔体的管体电流一般保持在20 mA以内。

2 速调管调谐

调谐前要检查高功放所有保护措施，如体电流、收集极电流、反射功率、冷却系统、收集极温度、电弧打火等。正常上高压后，设备预热15 min，工作稳定后再实施调谐。速调管调谐连接图如图3所示。

频谱仪在检测信号时比较精确，但由于存在余晖效应，反应比较慢，不能实时地反应出信号的波形。而示波器在检测信号时比较粗略，但反应快，可实时地反应出信号波形。因此，在调谐过程中，采用示波器和频谱仪同时检测波形，来达到最佳效果。在用示波器时，应将其与扫频信号源连接以求同步。

调谐步骤如下：

(1)频道选择。根据需要的频率和速调管已经给出的各频道的频率，确定需要选择的频道。

(2)输入不大于50 mW的扫频激励信号，调整输出功率至200 W，将速调管输出经定向偶合器支波导通过功分器一路经宽带微波晶体检波器输至示波器；一路连接至频谱仪，使其显示速调管输出的频幅曲线。

(3)调谐用内六角扳手相继插入调频机构的五个小孔里，调整五个腔的频率，内六角扳手沿顺时针拧，则被调腔频率升高，反之则频率降低。

(4)进行高增益调谐(同步调谐)，将五个谐振腔的频率都调到同一频率上，使增益达到最高。这时，为了使输出功率不至于过饱和，输入功率要尽可能的小，只要能使示波器可以看到检波信号即可。然后进行参次调谐(宽带调谐)，对各个谐振腔进行微调，达到-1 dB／40 MHz带宽的指标要求。

(5)将输出功率设至2．500 W，使输出幅频曲线接近饱和状态，进一步微调各谐振腔，直到性能满足要求为止。

(6)老练若干小时，看速调管的频幅曲线变化情况，并把它调到最佳状态。直到速调管的输出频幅曲线基本不变为止。

3 调谐具体实施

3．1 调谐实例

图4为调谐前UCB速调管某波道幅频特性图，基本满足-1 dB／40 MHz带宽的指标要求。按照如前所述的操作方法，对速调管进行调谐，先通过观察示波器中的波形控制调整幅度，再设置频谱仪的相关参数，确定调谐后的频谱符合要求。然后在确保反射功率、管体电流等参数值都不大的情况下逐渐加大激励功率直至达到饱和功率(2 800 W)。再进行微调，使频谱达到最佳状态，使其满足-1 dB／40 MHz带宽的要求。调谐结果如图5所示。

3．2 注意事项

(1)调谐要做到“协调”，即五个腔的调谐要统筹兼顾，协调进行。需要根据不同的波形作出合适的判断。

(2)调谐要控制设备体电流、防止增益过大，因此要在较小功率下实施，取得理想幅频特性图后，再在满功率情况下进行微调。

(3)速调管属于贵重物品，调谐时要格外慎重，在调的过程中要随时注意波形情况和各参数指标。

(4)功率上天线或负载问题。反射功率越小越好，这取决于器件的匹配程度。在常用的情况下负载的匹配程度较之天线要好，因此选择功率上负载。

4 结语

本文速调管调谐主要针对UCB系统高功放速调管。对于国产多腔速调管，调谐的原理和步骤大致相同，因此该方法适用于各类发射系统，具有较高的实用性和较大的推广价值。