И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 102
Текст из файла (страница 102)
На предельной частоте 3000 МГц этот триод лает усиление мощности в 12 раз, а на частоте 1200 МГц — в 40 раз. Некоторые лампы металлокерамической серии работают на частотах до 10000 МГц. В дециметровом диапазоне волн могут также работать сверхминиатюрные металлокерамические лампы (нувисторы). Для более мощных генераторов и передатчиков, в частности для передатчиков„работающих с большой мощностью в импульсном режиме„применяются металлокерамические генераторные триоды, напоминающие по конструкции рассмотренные приемно-усилительные лампы и также предназначенные для соединения с коаксиальными колебательными системами.
На рис. 24.11 показан внешний вид металлокерамической генераторной лампы и ее устройство. Рабочие' поверхности катода, сетки и анода этой лампы имеют форму дисков, расположенных очень близко друг к другу. Иногда поверхность электродов несколько выгнута. Вывод от подогрев- ного оксилного катода сделан в виде цилиндра, причем он одновременно служит н выводом одного конца подогревателя. Второй конец подогревателя имеет вывод внутри' этого цилиндра. Вывод от сетки сделан также в форме б) а) 4 5 Е Рис. 24.11. Внешний вид и устройство метал- локерамичсского генсраторнпго триода 1 — шгнфг для нввннчнввння радиатора анода; 5 — анод; 5 — сетка; 4 — катод; 5 — ппдогрсввгсль; б — вывод сягян; 7 — вывод явгпдв н подогрева- тсля; 8 — вывад подогревателя цилиндра и является частью баллона лампы.
Анод изготовлен в виде массивного, цилиндра, и его верхняя часть припаяна к керамическому цилиндру, служащему частью баллона. С другой стороны этот керамический цилиндр спаян с выводом сетки. Между выводами сетки и катода также располагается керамическое кольцо. Спаи металла с керамикой представляют собой особенность металлокерамических ламп. В этих лампах применяекся специальный керамический материал, дающий малые потери энергии на СВЧ. Для охлаждения анода используется ребристый радиатор, который навинчивается на штифт анода.
Радиатор обдувается воздухом от вентилятора. Лампы этого типа могут работать и без радиатора, но тогда допустимая мощность рассеяния на аноде и наибольшая полезная мощность значительно снижаются. В металлокерамической серии лампы типа ГС предназначены для непрерывного режима работы„лампы типа ГИ— для импульсного. Лампы более сложные, чем триоды, для дециметрового диапазона применяют редко, так как при большем числе сеток приходится увеличивать расстояние между анодом и катодом, но тогда возрастает время пролета электронов.
В приемных лампах увеличение числа электродов приводит к усилению собственных шумов. Таким образом, и в генераторах и в усилителях дециметрового диапазона волн работают главным образом триоды. Однако в последнее время для этого диапазона сконструированы и тетроды. Так, например, выпущен металлокерамический лучевой тетрод полезной мощностью 2 кВт для частот до 1000 МГц. Разработаны и другие лучевые тетроды, в том числе и двойные, для дециметровых волн. Особо следует отметить применение триодов в каскадах усиления по схеме с общей сеткой (рис. 24.12). Эта схема предложена М. А. Бонч-Бруевичем в 1931 г.
и служит для устранения возможности самовозбуждения за счет паразитной связи через межзлектродные емкости. Особенность схемы состоит в с„,=с, „ и Г- — ЛЬ вЂ” 1 и ГЛАВА ДВАДЦАТЪ ПЯТАЯ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ СВЧ 323 1!ь Рвс. 24.12. Схема усилительного каскада с об- шей сеткой том, что входной контур БС включен в провод катода.
Управляющая сетка лампы соединена с корпусом и минусом анодного источника. Она в данной схеме одновременно выполняет функцию экранирующей сетки и уменьшает паразитную связь между анодной и сеточной цепями через внутриламповую емкость анод — катод С,„, а не через емкость анод — сетка С,, как в обычных усилительных каскадах с общим катодом. 25.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Существует много различных специальных приборов для СВЧ, работа которых основана на том, что электроны приобретают кинетическую энергию от постоянного электрического поля, созданного источником питания, и передают часть своей энергии электромагнитному полю СВЧ, так как тормозятся в этом поле. Специальные электронные приборы СВЧ делятся на две группы: О-типа и М-типа.
В приборах О-типа постоянное магнитное поле отсутствует или применяется только для фокусировки электронного потока. А для приборов М-типа характерно наличие так называемых скрещенных, т. е. взаимно перпендикулярных, постоянных электрического и магнитного полей. Именно совместное Для того чтобы сетка служила хорошим экраном, она делается густой, и поэтому коэффициент усиления таких триодов высок (100 и более). Благодаря густой сетке емкость анод — катод уменьшается до сотых долей пикофарада. Недостаток схемы с общей сеткой заключается в ее низком входном сопротивлении.
Это объясняется тем, что здесь входной ток представляет собой ток катода. А в схеме с общим катодом входной тох гораздо меньше, так как он является током сетки. Практически входное сопротивление для схемы с общей сеткой получается равным примерно 1/5. Если лампа имеет крутизну 5 мА/В, то Км = 1/5 = 0,2 'кОм. Источник усиливаемых колебаний нагружается малым сопротивлением Км и должен расходовать значительную мощность. Несмотря на этот недостаток, схема с общей сеткой применяется часто, так как она работает устойчиво, без самовозбуждения.
действие этих полей в значительной степени определяет траектории движения электронов. Передача энергии полю СВЧ в приборах также происходит за счет торможения электронов в этом поле. Исторически первыми цредставителями приборов О-типа стали клнстроны, широко. применяемые и в настоящее время.
В клистронах значительное время пролета электронов не только не вредно, но и необходимо для нормальной работы прибора Основные типы клистронов — пролетные (двух- и многорезонаторные), пригодные для генерации и усиления колебаний, и отражательные (однорезонаторные), работающие толъко в качестве генераторов. К приборам О-типа относятся также лампы бегущей волны (ЛБВ) и лампы обратной волны (ЛОВ). Однако существуют также ЛБВ и ЛОВ, относящиеся к приборам М-типа. А первым в истории прибором М-типа стал магнетрон.
В последнее время разработаны новые приборы М-типа (амплитроны, стабилотроны и др.). Все эти приборы рассматриваются в следующих параграфах. 25.2. ПРОЛЕТНЫИ КЛИСТРОН Идея создания пролетно~о клистрона была впервые высказана Д. А. Рожанским. Схема устройства и включения пролетного двухрезонаторного клистрона для усиления колебаний показана на рис. 25.1, а.
Электронный поток от катода к аноду проходит через две пары сеток, представляющих собой части стенок объемных резонаторов Р, и Рг (иногда вместо сеток делают просто отверстия в стенках резонаторов). Резонатор Р1 служит входным контуром. К нему с помощью коаксиальной линии и витка связи полводятся усиливаемые колебаний с частотой !. Его сетки 1 и 2 образуют модулятор (группирователь), в котором происходит модуляция скорости электронов.
Резонатор Рг служит выходным контуром. В нем получаются усиленные колебания. Их энергия отбирается с помощью витка связи и коаксиальной линии. Сетки 3 и 4 образуют уловитель. На оба резонатора и на анод подано положительное напряжение Уп создающее между сеткой 1 и катодом ускоряющее поле, под влиянием которого электроны влетают в модулятор со значительной скоростью ов.
Если в резонаторе Р, происходят колебания, то между сетками 1 и 2 создается переменное электрическое поле„которое действует на электронный поток и изменяет (модулирует) его скорость. В тот полупериод, когда на сетке 2 положительный, а на сетке 1 отрицательный переменный потенциал, поле между сетками будет ускоряющим и электроны, пролетающие через модулятор, получат добавочную скорость Аа Во время следующего полупериода на сетке 2 потенциал отрицательный, а на сет.ке 1 — положительный, т.
е. поле становится тормозящим для электронов, которые уменьшают свою скорость на Ао. Только те электроны, которые пролетают через модулятор в момент, когда напряжение равно нулю, продолжают движение со скоростью ов. Таким образом, в пространство между сетками 3 и 2, называемое пространством дрейфа !или проппранством группирования), попадают электроны, имеющие разную скорость. В этом пространстве нет электрического поля, так как между сетками 3 и 2 нет разности потенциалов, и электроны летят по инерции с неизменными скоростями. Электроны„имеющие ббльшую скорость, догоняют электроны, движущиеся с меныпей скоростью. В резуль- 324 Рнс.
25.1, Принцип устройства н работы двухрезонаторного пролетного клнстрона тате электронный поток разбивается на отдельные более плотные группы электронов — электронные сгустки. Можно сказать, что благодаря модуляции электронного потока по скорости в пространстве дрейфа происходит модуляция этого потока по плотности.
Образование электронного сгустка можно показать графически. На рис. 25.1, б приведен график зависимости пути з от времени г для электронов, пролетающих через модулятор в различные моменты времени, и график переменного, напряжения в резонаторе Р,. Расстояние з отсчитывается от модулятора. Электроны движутся в пространстве дрейфа равномерно, и графики их движения будут прямые линии, наклон которых показывает скорость движения.
Рассмотрим движение трех электронов, пролетающих через модулятор в моменты времени со сз и 1з. Пусть электроны влетают в модулятор с одной и той же скоростью и время их Пролета через модулятор много меньше периода. Тогда электрон, пролетающий через модулятор в момент гж будет лететь далее с прежней скоростью ге и график его движения — прямая линия с некоторым средним наклоном. График движения электрона, пролетающего через модулятор в момент з„имеет меньший наклон, так как этот электрон тормозился в резонаторе и его скорость меньше. А электрон, соответствующий моменту аь получит в резонаторе дополнительную скорость и его график пойдет круче.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
