Вариант 1. Пентод. Пролітний клістрон. Потенціальний розподіл катодів. Типи і властивості катодів.

На рис. 1 показано пристрій і схема живлення пролітного дворезонаторного клістрона. Вхідний резонатор Р₁ клістрона служить для модуляції швидкості електронного пучка, а вихідний резонатор Р₂ перетворює енергію електронного пучка, що має модуляцію по щільності, в високочастотну енергію електромагнітних коливань власних частот резонатора.

Рисунок 1. Принципова схема дворезонаторного пролітного клістрона

28. Надайте характеристику вольфрамового катоду.

Робоча T = 2400-2800К

довговічність: 2-3 тис. годин

ефективність: 2-10 мА/Вт

Вольфрамові катоди застосовуються в потужних лампах, що працюють при високій анодній напрузі, коли робота катодів

інших типів робиться нестійкою. Сталість емісійних характеристик визначило використання суцільно металевих катодів

у високоточній вимірювальній апаратурі.

29. Надайте характеристику танталового катоду.

Робоча T = 2300-2500К

довговічність: 2-3 тис. годин

ефективність: 20-100 мА/Вт

Недоліком чистих танталових і вольфрамових катодів є те, що при сильних нагрівах матеріал катода кристалізується, що

робить катоди досить крихкими і ламкими.

30. Надайте характеристику торійованого катоду.

Робоча T = 1800-1900К

довговічність: 2-3 тис. годин

ефективність: 35-50 мА/Вт

Нестійка емісія, застосування тільки в деяких типах вимірювальних (електрометричних) ламп

31. Надайте характеристику карбідованого катоду.

Робоча T = 1950-2000K

довговічність:2 тис. годин

ефективність:50-70 мА/Вт

Карбідовані катоди знаходять застосування в генераторних лампах.

32. Надайте характеристику барієво-вольфрамового катоду.

Робоча T = 1200-1600K

довговічність:5 тис. годин

ефективність:100-1000 мА/Вт

Важливою перевагою барієво-вольфрамових катодів є їх здатність відновлювати активований шар при нагріванні, що

обумовлено безперервним надходженням барію зсередини на поверхню катода. Стійкість катодів до інтенсивного

електронного та іонного бомбардування дозволяє їх застосовувати в електровакуумних приладах з агресивними умовами

роботи – високі значення питомих струмів емісії та високі потенціали на електродах магнетрони, потужні клістрони та

інші.

33. Надайте характеристику оксидного катоду.

Робоча T = 900-1100K

довговічність:0.5-10 тис. годин

ефективність:60-100 мА/Вт

34. Надайте характеристику торієво-оксидного катоду.

Робоча T = 1600-1800K

довговічність:0.5-100 тис. годин

ефективність:100 мА/Вт

катод стійкий до електронного і іонного бомбардування і до впливу залишкових газів, добре працює при високих

анодних напругах, має малу схильність до іскріння. Металокерамічний торієво-оксидний катод призначений у першу

чергу для імпульсних магнетронів а також для потужних генераторних ламп.

2.Тетород, стороение и график распледеления напряжения и тока. Виды вакуумных ламп, по назначению и строению.

Тетрод — електровакуумна лампа, що має чотири електроди: катод, керуючу сітку, екрануючу сітку та анод.

Екрануюча сітка розміщується між анодом і керуючою сіткою і виконується у вигляді густої спіралі, що оточує керуючу сітку.

Матеріалом для виготовлення сітки є нікель, молібден, їх сплави, а також тантал та вольфрам.

У тріоді між катодом та сіткою утворюється об'ємний заряд, який знижує підсилення, особливо на низьких напругах анода. Екрануюча сітка нейтралізує об'ємний заряд та підвищує підсилення лампи. На екрануючу сітку подається постійна позитивна відносно катода напруга, яка складає певну частину від анодної напруги залежно від призначення тетрода.

У електронній апарутурі тетроди в основному застосовуються як потужні генераторні лампи.

Рис. Розподіл потенціалу в пентоді та типові анодні характеристики пентода.

Пролітний клістрон — електровакуумний прилад, що працює за принципом короткочасної взаємодії електронів з електромагнітним полем двох і більше резонаторів.

сновные типы электронных вакуумных ламп:

• Диоды (легко делаются на большие напряжения)

• Триоды

• Тетроды

• Пентоды

• Лучевые тетроды и пентоды (как разновидности этих типов)

• Гексоды

• Гептоды

• Октоды

• Ноноды

• Комбинированные лампы (фактически включают 2 или более ламп в одном баллоне)

3. Лбх. Принцип роботы и схема. Триод. Схема и график напряжения и тока. Розподілена взіємодія поля з електромагнітними хвилями. Режим роботи а. Клас. Ламп за режимом работи, мощностью и итипом.

Лампою хвилі що біжить (ЛБХ) називають прилад, який працює по принципу розподіленої взаємодії електронного потоку з прямою, рухомою уповільненою електромагнітною хвилею.

Це високоефективний підсилювач з широкою смугою посилення (порядку 20-30% від середньої робочої частоти), високим коефіцієнтом посилення (порядку 20-60дБ) та низьким рівнем технічних та природніх шумів. Високий коефіцієнт посилення досягається завдяки тривалої взаємодії згустків електронного потоку з високочастотним полем уповільнюючих систем, які знижують фазову швидкість електромагнітної хвилі до швидкості електронів. Для різних частотних діапазонів використовуються різні уповільнюючі структури: спіральні, циліндричні, гребінці та інші. Саме вони визначають частотний діапазон роботи приладу.

Рисунок 7. Лампа хвилі, що біжить: 1- катод; 2 – керуючий електрод; 3—перший анод; 4 — другий анод; 5 — вхідний хвилевід; 6 — перехід, що погоджує; 7—спіральна уповільнююча система; 8—локальний поглинач; 9—вихідний хвилевід: 10 — колектор; 11 — пристрій узгодження; 12 — фокусуюча система.

Вакуумний тріод – триелектродна лампа, що складається з:

катоду -- джерела прикатодного об’ємного заряду;

аноду – колектора електронів;

керуючої сітки – електрода керування анодним струмом.

Сітка відрізняється більшою ефективністю дії на прикатодний об’ємний заряд ніж анод, тому що знаходиться ближче до катоду ніж анод.

Другою причиною є часткове екранування поля анода в прикатодній області за рахунок:

- виготовлення сітки з металу;

- виготовлення сітки у вигляді спіралей , сіток та металевої тканини.

Рис. Конструктивні схеми тріодів.

Ua,

Рис. Типові анодно-сіткові та анодні статичні характеристики та методика визначення статичних параметрів лампи.

Теоретично, відбір енергії НВЧ полем відбувається лише тоді, коли або енергія, що віддається кожним електроном полю перевищуватиме енергію забрану ним від нього, або кількість електронів що віддають енергію перевищуватиме кількість електронів прискорюваних цим полем. Перша умова технічно важко здійснимо із-за необхідності керуванням кожним електроном окремо. Друга – доступніша і здійснюється шляхом перетворення рівномірного по щільності та по швидкості потоку електронів в потік, щільність якого змінюється в часі і в просторі згідно певного закону.

На даний момент відомо два способи управління щільністю струму в потоці: електростатичний і динамічний [14, 15].

Електростатичний спосіб широко використовується у довгохвильовій радіотехніці і реалізується в добре відомих тріодних, тетродних та пентодних генераторах, що мають наступні загальні риси:

– перетворення рівномірного по щільності електронного потоку в модульований по щільності потік досягається в просторі катод – сітка;

– взаємодія потоку змінної щільності з електромагнітним полем, що приводить до відбору енергії відбувається в просторі сітка – анод.

Режим А — такой режим работы усилительного элемента (транзистора или лампы), в котором при любых допустимых мгновенных значениях входного сигнала (напряжения или тока) ток, протекающий через усилительный элемент, не прерывается. Усилительный элемент не входит в режим отсечки, не отключается от нагрузки, поэтому форма тока через нагрузку более или менее точно повторяет входной сигнал. В частном случае усилителя гармонических колебаний режим А — такой режим, в котором ток через усилительный элемент протекает в течение всего периода, то есть угол проводимости 2Θ_c равен 360°^[8][9].

Класифікація ламп по потужності розсіювання на аноді Р_а .

Р_а  25 Вт – малопотужні лампи. Працюють при U_a500В, за конструкцією подібні до приймально-підсилювальних ламп.

25 Вт  Р_а 1 кВт – лампи середньої потужності. 70% енергії джерела живлення перетворюється в коливну, решта -- на розігрів аноду. Працюють при U_a 20 кВ, застосовується примусове охолодження електродів (повітряне, водяне, вапатронне).

Р_а  1 кВт – великої потужності (до 500 кВт). Виконуються, як правило, розбірними з постійною відкачкою газів, або напів-розбірними, застосовується примусове охолодження електродів (водяне, вапатронне).

Вариант 5. Магнетрон. Кут прольоту електрона. Променевий тетрод. Характеристика катодів по типу і будові.

Магнетроном називається генераторний прилад М-типу, в якому анод і катод є коаксіальними циліндрами, постійне магнітне поле є аксіальним та перпендикулярним електричному полю прискорення, а уповільнююча система є резонансною.

Принцип дії багаторезонаторного магнетрона базується на поєднанні методів короткочасної і тривалої взаємодії електронів із високочастотним електричним полем системи резонаторів, які утворюють замкнуту на себе уповільнюючу систему з вузькою смугою частот. Загальна схема багаторезонаторного магнетрона показаний на рис.13,а.

Рисунок 13. Загальна схема магнетрону: а) схема-переріз приладу: 1 — анодний блок; 2 — катод; 3 — резонатори; 4 — простір взаємодії; 5 — петля звязку для виводу НВЧ енергії; б) форма електронного потоку та траєкторії руху електронів

Для оцінки впливу часу прольоту електронів на ефективність використання електровакуумного приладу зазвичай використовують кут прольоту електрона

.