3.7. Генераторы ультракоротких волн

Ультракороткие волны характеризуются рядом весьма ценных свойств, определяющих области их использования. Их свойство отражаться от объектов сравнительно малых размеров использу­ется в радиолокации. Незначительное преломление в ионосфере дает возможность осуществлять радиосвязь со спутниками и космическими кораблями, а ограниченное расстояние распростране­ния ультракоротких (УКВ) позволяет работать одновременно большому количеству радиостанций связи в небольшом районе. На УКВ легко осуществить направленное излучение при малых размерах антенн. Габаритные размеры аппаратуры на УКВ не­большие.

На УКВ осуществляются передачи телевизионных программ, многоканальная импульсная радиосвязь, высококачественное ра­диовещание в промышленных районах и т. д.

Генераторы УКВ имеют ряд специфических особенностей по сравнению с генераторами длинных, средних и коротких волн. Эти особенности определяются особенностями работы электрон­ных приборов на УКВ, а также малыми значениями параметров колебательных контуров.

На работу электронных приборов на УКВ оказывает влияние междуэлектродные емкости и индуктивности выводов электродов, а также время перемещения зарядов между электродами. Эти фак­торы приводят к уменьшению коэффициента усиления электрон­ных приборов, увеличению потерь мощности, а также к сдвигу по фазе между напряжением на входе и выходе. Причем, чем короче волна, т. е. чем выше частота, тем больше проявляется влияние междуэлектродных емкостей (И индуктивностей выводов и време­ни перемещения зарядов.

Особенности работы электронных приборов в диапазоне УКВ приводят к тому, что при увеличении частоты электронный прибор теряет усилительные свойства и коэффициент усиления каскада оказывается меньшим единицы. А сдвиг по фазе между напряже­нием на выходе и входе достигает такого значения, при котором в автогенераторе, выполненном на этом электронном приборе, по­полнение энергии в контуре происходит не в такт с колебаниями и генерация срывается. К тому же значение выходного тока ока­зывается недостаточным для пополнения энергии в контуре.

Таким образом, электронные приборы, работающие достаточ­но хорошо на длинных, средних и коротких волнах, в диапазоне УКВ не могут не усиливать, не генерировать колебания. Поэтому для генерирования колебаний в диапазоне УКВ используют спе­циальные электронные приборы и колебательные системы.

Генераторы метровых волн. На метровых волнах влияние инерции электронов проявляется настолько незначительно, что ею можно пренебрегать. Но междуэлектродные емкости и индук­тивности выводов электродов оказываются соизмеримыми с ем­костью и индуктивностью колебательного контура. Поэтому в генераторах метровых волн используются электронные лампы, ко­торые конструктивно мало отличаются от обычных ламп. Колеба­тельные системы выполняются как с сосредоточенными парамет­рами (на волнах порядка 5—10 м), так и в виде отрезков длин­ных линий (на волнах короче 5 м).

Генераторы дециметровых и сантиметровых волн. В диапазо­не дециметровых волн в значительной степени проявляется инерция электронов. Поэтому на дециметровых волнах применяются электронные приборы специальной конструкции — маячковые и металлокерамические лампы. Колебательные системы выполня­ются в виде отрезков коаксиальных длинных линий. Они имеют высокую добротность и обеспечивают простое конструктивное под­соединение к лампе с дисковыми выводами.

На сантиметровых волнах междуэлектродные емкости и ин­дуктивности выводов электродов, а также инерция электронов проявляются значительно. Поэтому в сантиметровом диапазоне применяют специальные электронные приборы: клистроны, магне­троны, лампы бегущей волны. Принцип действия таких приборов основан на взаимодействии электронного потока переменной плот­ности с электростатическим полем объемного колебательного кон­тура — резонатора.