|
Меню сайта
Статистика
|
Современные радиолампыСовременные радиолампыС развитием обычных усилительных радиоламп их размеры непрерывно уменьшались. Вместо старых радиоламп с большим пластмассовым цоколем (в нем расположены штыри для крепления лампы на панели) появились пальчиковые лампы (рис. 15).
Качество радиоламп, разумеется, при этом не снизилось. Созданы и совсем крошечные лампы — чуть больше рисового зерна. Это, как правило, диоды или триоды. По размерам они успешно соперничают с кристаллическими приборами, но из-за малой практичности применяются редко. На радиотрансляционных узлах и передающих вещательных станциях применяются мощные генераторные радиолампы высотой почти в человеческий рост (рис. 16). На их анодах выделяется такая огромная мощность, что нужно применять водяное охлаждение. Но если обычные триоды, пентоды и т. д. в процессе усовершенствования сохранили все свои особенности и свойства, то с переходом на все более короткие волны потребовались лампы принципиально нового типа. Мы говорили, что при усилении длинных, средних и коротких волн электронную лампу можно было считать безынерционным прибором. Она мгновенно реагирует на все изменения тока, как бы часто они ни происходили. Время пролета электронов от катода до сетки гораздо меньше, чем период применяемых частот. По сравнению со скоростью электрона частота даже коротких волн — это медленный процесс. С освоением УКВ положение изменилось. На огромных частотах, соответствующих волнам диапазона УКВ, временем пролета электронов в лампе пренебрегать стало нельзя. Так, при волне в 1 м (300 тыс. кгц) время пролета электрона до сетки (0,003 микросекунды) становится равным периоду колебания, а при волне в 10 см — уже в 10 раз больше него. Значит, электрон, вылетевший из катода в тот момент, когда сетка была заряжена положительно, перестанет испытывать ее притяжение, еще не долетев до сетки. Мало того, сетка оттолкнет его, так как напряжение на ней уже успеет переменить свой знак. Конструкторы стали уменьшать расстояние между электродами, размеры ножек ламп и других соединительных элементов. Так появились лампы типа «желудь», в которых расстояние между электродами сокращено до предела (рис. 17). В результате конструктивных улучшений «желуди» эффективно работают на волнах до 1 м. Для волн 10—20 см пришлось создать уже совсем необычные — «маячковые» лампы (рис. 18). Выводы катода, сетки и анода сделаны здесь в виде дисков и проходят прямо через стекло баллона наружу: через штырьки в цоколе подводится только напряжение накала. Но «желуди» и даже «маячковые» лампы непригодны для волн в 2—3 см. Пришлось сконструировать лампу с принципиально новым способом управления электронным потоком. Первая лампа этого типа — магнетрон (рис. 19). У нее всего два электрода — катод и анод, на анод подается напряжение в несколько тысяч вольт. Сетки у магнетрона нет, но зато в нем есть мощный постоянный магнит. Он расположен так, что силовые линии создаваемого им поля направлены параллельно катоду. Магнитное поле искривляет путь движущихся в нем электронов, если они летят перпендикулярно его силовым линиям. Подбирая соответствующее магнитное поле и напряжение на аноде, можно заставить электроны двигаться круговым потоком у самой поверхности анода. Круглый цилиндр катода окружен массивным анодом. Электроны, вылетающие из катода, отклоняются полем магнита и пополняют электронный поток, отдающий свою энергию на поддержание высокочастотных колебаний. Магнетрон сам генерирует эти колебания; ему не нужен, как триоду, контур с проволочной катушкой связи. Его анод — массивное медное кольцо с многочисленными цилиндрическими камерами (объемными резонаторами). Через узкие щели камеры сообщаются с пространством вокруг катода, где создается круговой поток электронов. Объемные резонаторы и есть колебательные контуры для сверхвысоких частот. Частота колебаний, возникающих в резонаторах, определяется их размерами. Электроны, которые движутся вблизи щелей анода, возбуждают в резонаторах колебания и отдают при этом свою энергию. Потеря энергии приводит к уменьшению скорости. Поток электронов уплотняется. Можно подобрать резонаторы определенного размера, величину магнитного поля и напряжения, так что участки уплотненного электронного потока будут пролетать мимо щелей резонаторов как раз в те мгновения, когда поток передает энергию колебаниям объемного контура. Таким образом, электронный поток поддерживает эти колебания, и они становятся незатухающими. В магнетронах удается получать колебания сверхвысоких частот с длиной волны до 0,5 см. Впервые магнетроны были применены на радиолокационных станциях, и до сих пор без них не обходится ни один радиолокатор. Другой прибор для генерирования ультракоротких волн — клистрон (рис. 20). Этот генератор менее мощный, чем магнетрон, но он тоже объединяет в себе функции лампы и контура. Колебания в резонаторе клистрона, как и в магнетронной системе, поддерживаются потоком электронов неодинаковой плотности. Но поток здесь не кольцевой, а прямолинейный. Электроны излучаются катодом в одном направлении, ускоряются электродом и пролетают мимо резонаторов. Наиболее часто применяется так называемый отражательный клистрон. В нем поток электронов, разделенный резонатором на зоны уплотнения и разрежения, встречает на своем пути электрод, заряженный отрицательно, и, отразившись от него, направляется обратно к резонатору. Третья группа ламп нового типа — это лампы бегущей волны (рис. 21) и лампы обратной волны. Они широко применяются для диапазона сантиметровых волн. Принцип их работы основан на, взаимодействии магнитного поля и электронного потока. Электромагнитное поле распространяется, как известно, со скоростью света. Электронам же и при напряжениях в несколько тысяч вольт можно сообщать лишь одну десятую скорости света. Поэтому, чтобы заставить взаимодействовать магнитное поле и электронный поток, нужно уменьшить скорость распространения электромагнитной волны до скорости электронного потока. Но скорость движения поля не затормозишь. Инженеры нашли выход, они заставили поле проходить от «входа» до «выхода» более длинный путь, чем путь электронов. Лампа бегущей волны похожа на длинную пробирку с цоколем. Вдоль нее проложена спираль, по которой движется электромагнитная волна. Вместе с волной вокруг витков спирали обегает и электромагнитное поле. А пучок электронов движется внутри спирали вдоль ее Оси. Поле перемещается к выходу во столько раз медленнее, во сколько раз длина провода одного витка больше шага спирали. Когда сигнал, т. е. электромагнитное колебание, идет по спирали, он воздействует на равномерный поток электронов, перегруппировывая в нем электроны по их скоростям. Сгруппированный поток, продвигаясь вдоль оси спирали, в свою очередь воздействует «в такт» на электромагнитное поле, отдавая ему энергию. По мере продвижения по спирали поле непрерывно усиливается, и, если спираль лампы достаточно длинна, выходное напряжение значительно превысит входной сигнал. Лампы бегущей волны могут усиливать волны длиной от 20 и до 3 см, на что не способны радиолампы никаких других типов. Применяя такие лампы, можно построить генератор, который сможет перестраиваться в широком диапазоне частот. Этими тремя типами ламп в основном и ограничиваются электровакуумные приборы, работающие в диапазоне сверхвысоких частот. Самые короткие волны 0,5—2 см нельзя усилить даже лампами бегущей волны, но их можно генерировать магнетронами и клистронами.В последнее время создано много новых типов сверхвысокочастотных генераторных и усилительных ламп. Во всех этих лампах используются те же самые методы управления электронным потоком, что и в клистронах, магнетронах и лампах бегущей волны.
|
ПОИСК
Block title
|
В диаметре такая лампа действительно не толще пальца, а длиной в 2—3 раза меньше. Вслед за пальчиковыми конструкторы создали сверхминиатюрные лампы — не толще карандаша. 
