книги из ГПНТБ / Муравьев О.Л. Радиопередающие устройства учеб. программир. пособие для техникумов связи

если — антенна, то /•К2 = /'А; если — промежуточный контур, то Tia=p/Q (р и Q — характеристическое сопротивление и реаль­ ная добротность промежуточного контура).

ности его использования должен решаться в каждом конкретном случае от­ дельно.

Если контур 'оконечного каскада перестраивается изменением индуктивности, то ток и мощность в антенне уменьшаются с увеличением рабочей частоты. Если же для этой цели служит конденсатор переменной емкости, то картина обратная.

Широкий диапазон генератора (яри Х д > 4 ) разбивается на частичные под­ диапазоны. В противном случае будут иметь место значительные изменения па­ раметров режима генератора в рабочем интервале волн.

Вы закончили изучение материала 25-го урока. Повторите его, начиная с кадра 330.

Дополнительная литература: учебник стр. 181.—185, 169—170. Начало 26-го урока в кадре 340.

§ 5.6. Работа генератора в диапазоне волн

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Все радиопередающие устройства, работающие на кв, а также подавляющее большинство передатчиков всех диапазонов волн, ис­ пользуемых для радиосвязи, должны быть перестраиваемыми.

Перестройка резонансной системы может осуществляться пу­ тем изменения индуктивности или емкости контура. В первом слу-

150

В симметричных каскадах метрового диапазона нашли приме­ нение двойные лучевые тетроды типа ГУ-19, ГУ-29, ГУ-32 и др. Они имеют укороченные выводы, общие катоды и экранирующие сетки. Все это позволяет повысить устойчивость работы генератора. В де­ циметровом диапазоне используются триоды и тетроды металлостеклянной серии (так называемые, маячковые лампы), особен­ ностью которых является коаксиальная конструкция электродов и их вводов (ГУ-ЗЗБ, ГУ-35Б и др.). Это позволяет легко сопря­ гать их с резонансными системами.

151

антенн средних волн имеет активно-емкостный характер входного сопротивле­ ния, что требует применения в качестве согласующего элемента... Если же это сопротивление носит активно-индуктивный характер, и для настройки в резонанс требуется применение...

тнвностей выводов, междуэлектродные емкости] и потери в стекле баллона и цо­ коля препятствуют нормальной эксплуатации обычной генераторной лампы час­ тично в диапазоне овч, а также в диапазонах увч и овч.

Для работы в метровом диапазоне были созданы тетроды с кольцевыми вы­ водами сеток, а также сдвоенные лампы.

Успехи электровакуумной технологии позволили создать триоды и тетроды торцевой конструкции с очень малыми междуэлектродными, промежутками. Это

Вы закончили изучение материала 26-го урока. Повторение начните с кадра 340.

Дополнительно материал в учебнике на стр. 223—231. Начало й7-го урока в кадре 350.

Генераторные лампы обычной конструкции, 'применяемые в диа­ пазонах дев, кв и частично укв, на более высоких частотах сни-' жают эффективность своей работы или оказываются вообще, непри­ годными для использования, что объясняется следующими при­ чинами:

152

1.Время пролета электронов в промежутке сетка—катод ста­ новится соизмеримым с периодом колебания напряжения на уп­ равляющем электроде. В этом случае лампу уже нельзя рассмат­ ривать как безынерционный прибор.

2.Сопротивление индуктивностей выводов, начиная с частот 15—20 МГц, играет важную роль в распределении радиочастотных

потенциалов между различными точками схемы генератора.

3.Если даже на кв следует учитывать влияние на работу гене­ ратора междуэлектродных емкостей лампы, то на более высоких частотах лампа, у которой они имеют большую величину, вообще не может быть применена в качестве усилительного'элемента.

4.Наконец, на свч оказывается непригодным стеклянный бал­

лон электровакуумного прибора, поскольку в' нем имеют место значительные потери радиочастотной энергии.

Рассмотрим все вышеперечисленные факторы более подробно.

1. При работе обычной генераторной лампы в диапазонах дев, кв, укв плотность электронного потока в междуэлектродном прост­ ранстве в любой момент времени одинакова. Всякое изменение потенциала управляющего электрода практически мгновенно ме­ няет величину тока лампы. На более высоких частотах вследствие инерционности электронов однородность их потока нарушается.

В положительный полупериод напряжения возбуждения элек­ троны начинают двигаться к аноду, но при быстрой смене знака потенциала на управляющей сетке они отбрасываются назад, к катоду, уплотняясь в некоторый слой. В следующий полупериод этот сгусток может преодолеть сетку. При появлении на ней отри­ цательного потенциала формируется новый электронный слой и т. д.

Таким образом, в промежутке сетка—катод формируются элек­ тронные сгустки. Этот эффект проявляется тем сильнее, чем выше рабочая частота колебаний и больше расстояние между указанны­ ми электродами.

Если электроны приближаются к сетке, то на ее поверхности индуцируется положительный заряд, возрастающий по абсолют­ ной величине. Если же они удаляются от нее, то этот заряд убы­ вает.

На относительно низких частотах плотность электронного потока во всех сечениях лампы одинакова. Поэтому результирующий наведенный ток сетки ра­ вен нулю.

Если же количество электронов, приближающихся к сетке, боль­ ше, чем количество удаляющихся, то в ней будет наведен индук­

153

342 НеверноХ В положительный полупериод напряжения возбуждения электроны .начинают двигаться в сторону сетми, а -в отрицатель­ ный — отбрасываются ею назад. Небольшая их часть возвращается на катод, «о

основная масса формируется в сгусток.

работы.

В настоящее время применяются следующие методы сложения мощностей: а) сложение в общем контуре; б) сложение в прост­ ранстве (с помощью рядом стоящих антенн); в) сложение с по­ мощью мостовых схем.

Первый из них разработанный советским ученым А. Л. Минцем, был впер­ вые применен в СССР на радиостанции им. Коминтерна в" 1931 г.

Передатчик состоял цз шести радиочастотных 100-киловаттмых бло­ ков (пять рабочих, один резервный), которые отдавали свою энер­ гию общему контуру, связанному с антенной (рис. 64) (2 мин).

Рис. 64

В такой схеме оконечные каскады возбуждаются сиифазно от об- ,, щего автогенератора. В случае повреждения одного из блоков спе­ циальные автоматические устройства уменьшают его связь с об­ щим контуром, чтобы избежать потерь полезной мощности.

Связь между блоками через общий контур приводит к рас- . стройке их резонансных систем при малейшем изменении рабочей частоты одного из них. Следовательно, в кв передатчиках такая схема не применима, так как в них требуется частая смена воли. Кроме того, на достаточно высоких частотах трудно обеспечить синфазное возбуждение большого количества радиочастотных бло­ ков. Поэтому данный способ получения больших мощностей можно применять только в диапазоне дев.

Далее кадр 353.

Каковы конструктивные особенности сдвоенных генера­ торных тетродов и маячковых ламп? (1 мин.)

154

На частотах вплоть до 4000 МГц (7,5 см) применяются металлокерамические триоды, работающие как в непрерывном, так и в им­ пульсном /режима* (рис. 65) (3,5 мин). Они имеют следующие элементы конструкции: Р — радиатор ано­ да; А — анод; К.ш — керамические шайбы; С — сетку; /( — катод; Нн — нить канала; Цвс — цилиндрический вывод сетки; Цвк — цилиндрический вывод катода; Внн — вы­ вод нити накала.

Для уменьшения времени пролета элек­ тронов внутри лампы расстояния между электродами делают очень малыми — деся­ тые доли миллиметра. Сетка имеет сферо­ идальную форму, что придает ей необходи­ мую жесткость даже в случае нагрева. Торцевая конструкция анода и катода по­ зволяет свести к минимуму междуэлектрод­ ные емкости. Баллон такой генераторной

лампы изготовляется из высокочастотной керамики, выдерживаю­ щей значительный нагрев и предотвращающей потери радиочас­ тотной энергии. Катод имеет оксидное покрытие, позволяющее по­ лучить большую величину тока в импульсе.

С щелью уменьшения емкостей при сокращении зазоров между электродами поверхности последних должны быть минимальными, а это требует увеличения плотности электронного потока. В настоящее время разработаны решетчатые катоды с высокой эмиттирующей способностью и незначительной собственной индуктивностью.

Металлокерамическая лампа может иметь и экранирующую сет­ ку. Некоторое увеличение при этом междуэлектродных промежут­ ков и усложнение конструкции компенсируется повышением ско­ рости электронов, что уменьшает время их пролета.

Металлокерамические лампы имеют выходную мощность в не­ прерывном режиме до одного-двух киловатт.

вывод нити накала.

Для ламп торцевой конструкции характерны тяжелый тепловой режим сеток и относительно большие междуэлектродные емкости.

Дальнейшие работы в области конструирования генераторных ламп данных диапазонов частот были направлены на преодоление перечисленных недостатков.

Интенсивное охлаждение сеток возможно в многосекционных лампах (рис. 666) (1 IM-ИН). Каждый сегмент содержит стержневой катод (К), управляющую (С) и экранирующую (Э) сетки. Секции расположены вокруг общего анода (А). Отвод тепла от сеток осу-

155

ществляется через машинные держатели, выведенные наружу и охлаждаемые принудительно. Мощность таких ламп достигает 100 кВт на частотах до 1000 МГц.

Вн

Рис. 66

Иногда внутри баллона помещается объемный резонатор, в котором преду­ сматривается возможность дифракционной связи с нагрузкой (через керамику баллона).

Схематически ЛБВ изображена на рис. 67 (2 мин). Предвари­ тельно сфокусированный электронный луч направляется вдоль оси

Рис. 67

замедляющей спирали (С), а затем собирается улавливателем (У). С помощью штыря (IIIi) элбктромяшитная волна попадает из вход­ ного волновода Bi в отрезок коаксиального замедлителя [внутрен­ ний провод—спираль (С), а внешний — трубка (Т)]. Отобрав энергию у электронного потока, усиленное радиочастотное колеба­ ние создает бегущую волну в выходном волноводе В2. Для луч-

156

шего согласования штырей волноводов со спиралью в конструкции предусмотрены передвижные поршни-плунжеры (Пх и П2). ЛБВ имеет такой же электронный прожектор, как и клистрон, но уско­ ряющих электродов может быть два. Их потенциалы, а также по­ тенциалы спирали С и улавливателя У (коллектора) должны быть равны между собой.

Реальная добротность Q связана с конструктивной добротностью Qxx тоже через кпд контура т]к, т. е. также зависит от вносимого сопротивления:

Qxx Гхх

Q = Q x x ( l - T k )

: + Г в

Стремление иметь высокое значение кпд контура приводит к снижению ве­ личины реальной добротности Q. Кроме того, в диапазонах кв и укв верхний предел характеристического сопротивления ограничен начальной емкостью схе­

мы Сц = Саых'

свнешним возбуждением.

Вряде случаев (с целью уменьшения шунтирования контура входным сопротивлением последующего каскада, для согласова­

ния лампы с нагрузкой и др.) можно использовать контур как

Рис. 68

трансформатор сопротивлений (рис. 68) (1 мин). Введя следую­

щие обозначения: Ри=— — коэффициент включения контура со

Uк

167

стороны усилительного элемента; р3 4= ——коэффициент включе-

ння со стороны нагрузки; R ^ — требуемая величина сопротивле­ ния контура для обеспечения заданной напряженности режима ге­ нератора; R& тп — полное сопротивление контура между точками т—п, можно получить следующие расчетные соотношения:

а)

Рис. 69

влечет за собой уменьшение коэффициента усиления по мощности.

мощности соответствует некоторой оптимальной величине ускоряю­ щего напряжения £оопт. Допускается отклонение величины уско­ ряющего напряжения в пределах ± 1 0 % от значения Е0опт.

Далее кадр. 357.

158

З а к л ю ч е н и е . Колебательные системы укв, дмв я омв диапазонов конст­ руктивно выполняются в виде четвертьволновых отрезков двухпроводных линий или коаксиального кабеля, а также в виде замкнутых объемов. Генераторы строятся как несимметричные, так и симметричные на лампах, предназначенных для работы в данной области частот.

честве резонансной нагрузки генератора по следующим двум при­ чинам:

1) поскольку произведение 1 К С Ю определяемое достаточно вы­ соким значением рабочей частоты, должно иметь-малую величину, а Ск не может быть меньше начальной емкости схемы C n a 4 j то ка­ тушка индуктивности контура вырождается в один виток или да­ же в часть его, что неудобно с конструктивной точки зрения;

2) с ростом рабочей частоты увеличиваются потери на излуче­ ние. В этом отношении контур с сосредоточенными параметрами ведет себя значительно хуже, чем, например, .двухпроводная линия, не говоря уже о коаксиальном или объемном разонаторах. По­ тери в значительной степени снижают величину его конструктивной добротности Qx x . .

В длинноволновой части метрового диапазона такой контур еще находит ограниченное применение, но на более высоких частотах в паре с начальной

(рис. 70s). Настройка осуществляется перемещением короткозамыкающего мос­

159