2.1.5 Колебательные системы сверхвысоких частот

Частота электромагнитных колебаний зависит от величины емкости и индуктивности колебательного контура. Для получения колебаний на сверхвысоких частотах необходимо, чтобы емкость и индуктивность контура были небольшими.

Для возбуждения колебаний на частотах порядка нескольких сотен и тысяч мегагерц контуры с сосредоточенными параметра­ми (LC) не могут быть выполнены, так как величины емкости и индуктивности контура, необходимые для этого, становятся нич­тожно малыми. Добротность таких контуров на этих частотах очень низкая.

Это приводит к необходимости применять в метровом, Деци­метровом и сантиметровом диапазонах волн колебательные кон­туры с распределенными параметрами. Такие контуры в метро­вом диапазоне волн представляют собой отрезки линий длиной в одну или несколько четвертей длины волны (рис. 2.7,а). До­бротность контуров на таких длинных линиях доходит до не­скольких тысяч.

Помимо отрезков двухпроводных воздушных линий в качестве колебательных контуров в метровом и дециметровом диапазонах волн используются коаксиальные линии (рис. 2.7,б). Такие ко­лебательные системы широко применяются в устройствах с ме­таллокерамическими, генераторными и усилительными триодами.

В сантиметровом диапазоне волн применяются колебательные системы в виде объемных резонаторов. Резонатор можно пред­ставить как бесконечно большое число параллельно соединенных четвертьволновых отрезков двухпроводных линий, замкнутых на конце (2.7, в).

Если к отрезку линии длиной λ/4 параллельно подключить другой такой же отрезок, потом третий и т. д. (2.7, г), то емкость системы увеличится, а индуктивность уменьшится. Возрастание емкости при параллельном подключении очередного отрезка будет компенсироваться уменьшением индуктивности. Поэтому резо­нансная частота объемного резонатора остается почти такой же, как у четвертьволнового отрезка линии.

В отличие от воздушных длинных линий в объемных резона­торах отсутствуют потери энергии на излучение, а потери на на­гревание из-за большой поверхности резонатора незначительны. Поэтому добротность объемных резонаторов большая и может достигать 50000 —60000.

Возбуждение колебаний в замкнутых резонаторах произво­дится с помощью петли связи, зонда (штыря) или щели. Пролет­ные резонаторы возбуждаются электронами при пролете их меж­ду сетками резонатора. Отвод высокочастотной энергии из Объ­емных резонаторов производится с помощью таких же устройств, как и возбуждение их.

Объемные резонаторы могут иметь несколько резонансных частот. Настройка на заданную частоту осуществляется измене­нием объема резонатора с помощью закорачивающего поршня, изменением емкости или индуктивности с помощью винтов (плун­жеров) или изменением связи с другим резонатором.

2.2 Электровакуумные приборы

Электровакуумными приборами называются такие устройства, действие которых основано на использовании электрических яв­лений в вакуумной части этих устройств.

Электровакуумные приборы делятся на две основные группы:

а) электронные лампы, действие которых основано на исполь­зовании только электронного потока, движущегося в простран­стве высокого вакуума;

б) газоразрядные приборы, у которых в переносе электриче­ских зарядов участвуют как электроны, так и ионы, получающи­еся вследствие ионизации газа, заполняющего прибор.

В радиотехнике и электронике электронные лампы применя­ются для усиления, генерирования и преобразования электриче­ских колебаний. Принцип действия электронной лампы основан на использовании термоэлектронной эмиссии.