Детская энциклопедия

Меню сайта











Современные радиолампы

С 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).

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.

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.





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016