3.3 Схема із загальною сіткою
При підвищенні робочої частоти в схемі ГВВ збільшується зворотний зв’язок через прохідну ємкість анод - сітка, що управляє, і на деякій частоті може виникнути самозбудження. Тому на високих частотах лампу включають із загальною сіткою. При використанні тетродов також може виникнути нестійкість, хоча і на вищих частотах, ніж в тріодах. Для підвищення стійкості тут застосовують заземлення сіток, що управляють і екранної, тобто використовують схему, в якій по ВЧ обидві сітки сполучено з корпусом через блокувальні конденсатори (мал. 3.7).
Мал 3.7 – Схема з спільною сіткою
Напруга збудження і змінна напруга між анодом і катодом знаходяться в однаковій фазі, оскільки із збільшенням миттєвої напруги на катоді зменшується анодний струм і, отже, зростає падіння напруги на лампі:
Uконт = Umg + Uma .
Корисна потужність
P1 = 0,5UконтIa1 = 0,5Ia1Uma + 0,5Ia1Umg
у своєму складі містить так звану прохідну потужність
Pпрох = 0,5Іа1Umg .
Ця потужність споживається від джерела збудження і передається через лампу в контур. Друга частина потужності 0,5Ia1Uma виробляється лампою і поступає в навантаження (контур).
Потужність, споживана каскадом від збудника (потужність збудження):
,
де Ig21 - амплітуда першої гармоніки струму другої сітки.
У цих формулах потужність Р'=0,5Umg(Ig1+Ig21) виробляється джерелом збудження і йде на утворення струмів сіток, що управляють і екрануючої.
Клістрод. Клістроди є порівняно новими приладами, в зарубіжній літературі їх називають IOT - Inductive Output Tube (лампи з наведеним вихідним струмом). Вони призначені для лінійного посилення в діапазоні УВЧ на рівні вихідної потужності в десятки кіловат. Як випливає з назви приладу, він об’єднує в собі властивості тріода і клістрона. Катод, сітка і анод клістрода утворюють тріодну частину, що порушується вхідним сигналом. У цій частині між сіткою і катодом встановлюють вхідний коаксіальний резонатор, в який вводять підсилюваний сигнал. В результаті формуються імпульси анодного струму як в звичайній лампі, що працює в режимі АВ. Вихідна частина клістрода складається з коротких пролітних труб і вихідного резонатора. Таким чином, відбір потужності від електронного променя відбувається так само, як і в пролітному клістроні. Від розфокусування в пролітній трубі електронний промінь утримують магнітним полем соленоїда. Використання клістронної вихідної частини забезпечує стійке посилення і дозволяє зменшити ємкість вихідного резонатора. Як і в клістроні, анод і колектор заземлені по постійному струму; високовольтне живлення подають на катод, плюс додатковий зсув на сітку. По радіочастоті у вхідній частині клістрода до корпусу приєднана сітка через блокувальні конденсатори. Смуга робочих частот клістрода перекриває 4-5 діапазонів ТБ (470...810 МГц), настроювання на конкретний канал проводиться заміною резонаторів. Деякі параметри вітчизняних клістродів, що випускаються підприємством «Витік», приведені в літературі [9], стор. 514.
3.4 Розрахунок елементів схем лампових гвв
Ланцюги живлення і зсуву. Індуктивності блокувальних дроселів і ємкості блокувальних і розділових конденсаторів повинні задовольняти наступним умовам:
для вхідного ланцюга
;
;
;
для вихідного ланцюга
;
;
.
У схемах на мал. 3.8 три елементи - лампа, ланцюг узгодження і джерело живлення (зсуви) включені або паралельно, або послідовно. Залежно від способу включення розрізняють схеми паралельного або послідовного живлення по входу і виходу.
Мал 3.8 – Схема живлення і зміщення :
а – паралельна: б – послідовна
Хай вхідні і вихідні ланцюги узгодження - високодобротні паралельні контури з еквівалентним опором Rекв - Індуктивність блокувального дроселя 2 вибирається з умови
.
За цієї умови змінний струм в Lбл2 складатиме менше 3...5 % першої гармоніки анодного струму.
У схемі мал. 3.8, а блокувальний конденсатор в ланцюзі анодного живлення забезпечує замикання змінних струмів всіх гармонік, що протікають через дросель 2, в межах схеми одного каскаду ГВВ і усуває паразитні зв’язки каскадів через загальні ланцюги живлення. Ємкість цього конденсатора треба вибирати так, щоб його опір був в 10...20 раз менше внутрішнього опору джерела живлення. Практично задаються опором ємкості в 50...200 раз менше опору дроселя 2:
.
Індуктивність дроселя в ланцюзі сітки, що управляє, вибирають з умови:
,
де Yвx - вхідна провідність лампи.
При виконанні цієї умови через блокувальний дросель протікає 1...5 % вхідного струму.
Ємкості розділового і блокувального конденсаторів:
,
.
При виконанні останніх двох умов на блокувальному і розділовому конденсаторах падає 1...5% вхідної напруги.
Основною перевагою схеми паралельного живлення є те, що контурні котушки індуктивності і конденсатори не знаходяться під напругою анодного живлення або напругою зсуву. Одним з недоліків є те, що вхідний і вихідний LC - контури шунтуються паразитними ємкостями блокувальних дроселів. Ці ємкості зменшують хвилевий опір контура і збільшують в нім втрати.
У схемі з послідовним живленням на мал. 3.8, би ємкості блокувальних конденсаторів вибираються з наступних умов:
,
,
де Свх і Свих - вхідна і вихідна ємкості лампи відповідно.
Основна перевага схеми послідовного живлення полягає в тому, що блокувальні дроселі не шунтують LC-контур і їх паразитна ємкість не зменшує хвилевий опір контура і не збільшує втрати в нім.
Головний недолік послідовної схеми полягає в тому, що контурні котушки і конденсатори знаходяться під напругою живлення або зсуву. При цьому важко ізолювати перебудовувані елементи контура (конденсатори або котушки індуктивності) від корпусу і задовольнити вимогам техніки безпеки, особливо в анодному ланцюзі, де напругу живлення складають декілька кіловольт.
У генераторах на тетродах для розв’язки вхідного і анодного ланцюгів по ВЧ другу сітку сполучають з корпусом блокувальним конденсатором (Сбл3 на мал. 3.4 і 3.7), ємкість якого вибирається з умови, щоб змінна складова на нім складала не більше 1...2 % від напруги живлення другої сітки:
.
При цьому результуюча індуктивність виводів блокувального конденсатора, сітки лампи і монтажу повинна бути малою, щоб
.
Індуктивність блокувального дроселя в ланцюгу екранної сітки вибирають з умови: ωLбле ≥ (50…100) / ωСбл3 .