книги из ГПНТБ / Власов В.Ф. Электронные и ионные приборы Учеб.пособие для радиотехн.вузов и фак

которая была впервые получена С. А. Зусмановским, указавшим на выгодность работы при частоте самонейтрализации').

В наших высокочастотных пентодах коэффициент А имеет

значения порядка 10~ 18 ■=■ Ю- 1 9 и частота самонейтрализации лежит в диапазоне ультракоротких волн. При более коротких, т. е. дециметровых, волнах проходная проводимость приобрета­ ет индуктивный характер и увеличивается с повышением часто­ ты. При этом нормальная работа лампы как усилителя на­ рушается.

§ 12.4. Усилительные лампы для сверхвысоких частот

Чтобы обеспечить большое усиление принимаемых сигналов, усилительная лампа должна иметь большую крутизну, высокие значения входного и выходного сопротивлений и малую проход-

') С. А. З у с м а н о в с к и й . «Нейтрализация внутриламповых связей в передатчике». ИЭСТ, № 1, 1935 г.

280

ную проводимость. Так как на частотах, при которых время пролёта становится соизмеримым с периодом усиливаемых ко­ лебаний, все указанные параметры в лампах значительно ухуд­ шаются из-за влияния инерции электронов, междуэлектродных ёмкостей и индуктивностей вводов, то для этих частот необхо­ димы такие конструкции ламп, в которых были бы по возмож­ ности уменьшены: время пролёта электронов от катода до уп­ равляющей сетки и анода, все междуэлектродные ёмкости, все индуктивности и взаимоиндуктивности вводов и, кроме того, в качестве изолирующих материалов были бы применены ди­ электрики с малыми диэлектрическими потерями.

В лампах для сверхвысоких частот выгодно уменьшать меж­ дуэлектродные расстояния, так как при этом значительно возра­ стает крутизна S, а величина входной проводимости ( как указы­ валось в § 12.3) не изменяется; выходная проводимость при этом несколько увеличивается, но вследствие уменьшения времени пролёта значительно уменьшается фазовый угол крутизны, что, естественно, улучшает эффект работы лампы. При уменьшении расстояний между электродами увеличиваются междуэлектрод­ ные ёмкости, но повышение крутизны получается относительно большим, чем увеличение ёмкостей, так как в лампах с плоски­ ми электродами крутизна обратно пропорциональна квадрату расстояний, а ёмкости обратно пропорциональны первой степени

ёмкостей при уменьшении расстояний между электродами, са­ ми электроды делают меньших размеров. Если в лампе умень­ шить все линейные размеры электродов в одинаковое число раз, то, как легко убедиться на основании известных нам формул, параметры S, и р не изменятся, а ёмкости между электро­ дами уменьшатся, так как поверхности электродов уменьшатся пропорционально квадрату уменьшения линейных размеров. Уменьшение размеров электродов, кроме того, увеличивает как входное, так и выходное сопротивления лампы, как это видно из ф-л (12.27) и (12.39). Поэтому в лампах для сверхвысоких частот применяются системы малых по размерам электродов с очень маленькими междуэлектродными расстояниями; приме­ ром таких конструкций являются миниатюрные («пальчиковые») лампы и сверхминиатюрные лампы (рис. 1.6, 11.25 и 11.27).

Другой особенностью сверхвысокочастотных ламп является устройство цоколя и выводов электродов. Применявшаяся в старых типах ламп вертикальная конструкция стеклянной нож­ ки с впаянными в неё длинными вводами, которые снаружи лам­ пы припаивались к штырькам цоколя (рис. 1.5а), совершенно неудовлетворительна в отношении получающихся при такой

281

конструкции больших ёмкостей, индуктивностей и взаимоиндуктивностей вводов и диэлектрических потерь в самой ножке и в цоколе. Для уменьшения всех этих вредных факторов в совре­ менных лампах применяются обычно короткие прямолинейные стержневые вводы, проходящие сквозь плоскую ножку лампы и расположенные на донышке по окружности на возможно боль­ ших расстояниях друг от друга (рис. 11.25). Цоколь в лампе не

раллельно и этим уменьшить общую индуктивность LK или, что рациональнее, использовать эти отдельные вводы для раздель­

чается в 1,5 —г—2 раза больше, чем в лампах с общим катодным вводом.

Как показывает опыт, усилительные тетроды и пентоды при изготовлении их в миниатюрном оформлении успешно работают в диапазоне метровых волн. В табл. 12.1 приведены параметры некоторых отечественных пентодов, применяемых в этом диапа­ зоне. На волнах порядка 50-^ 60 см и короче применение те­ тродов и пентодов (даже миниатюрных конструкций) делается невозможным из-за того, что частоты, соответствующие этим волнам, оказываются выше частоты самонейтрализации проход­ ной проводимости, которая, увеличиваясь пропорционально квадрату частоты, достигает большой величины. Через эту про­ водимость входная цепь будет дополнительно нагружаться зна­ чительным реактивным током, что приводит к уничтожению уси­ лительного действия лампы. Другим препятствием к примене­ нию пентодов является относительно высокий уровень собствен­ ных шумов в этих лампах, которые в диапазоне сверхвысоких частот оказываются основной причиной, ограничивающей чувст­ вительность радиоприёмного устройства (см. гл. 13).

Более низким уровнем шумов обладают трёхэлектродные лампы, но большая ёмкость между анодом и сеткой и, следова­ тельно, большая проходная проводимость этих ламп не поз­ воляют использовать их для усиления сверхвысоких частот в

282

СлЭ

обычных схемах усиления. Выход из этого положения был най­ ден в предложенной М. А. Бонч-Бруевичем схеме усилителя с

не ёмкость Сас. Из схемы рис. 12.20 ясно видно, что сетка, сое­ динённая с землёй, является экраном между катодом и анодом

ив силу этого, уменьшая ёмкость Сак, «развязывает» входную

ивыходную цепи. Таким образом, сетка триода в рассматривае­ мой схеме выполняет функции управляющей и экранирующей

сеток. Делая её достаточно густой и помещая лампу в специаль­ ный наружный экран, можно обеспечить практически полное экранирование входной цепи от выходной. В специальных трио­ дах, конструируемых для работы в схеме с заземлённой сеткой, проходную ёмкость Сак уменьшают до 0,005 -н 0,01 пф.

Кроме того, в этих лампах обращают большое внимание на уменьшение индуктивности ввода сетки, которая в схеме с об­ щей сеткой играет такую же роль, как индуктивность катодного ввода в схеме усиления с общим катодом. С этой целью в спе­ циальных триодах для сверхвысоких частот делают многократ­ ный вывод сетки.

Триоды с заземлённой сеткой с успехом используются в уси­ лительных ступенях на волнах короче одного метра, но и на более длинных волнах — до 5-5- 6 м они успешно вытесняют пентоды, благодаря более низкому уровню шума. При этом, однако, применяется более сложная схема усилительной сту­ пени, включающая в себя два триода (рис. 12.21). Первый триод (Л\) включён по схеме с общим катодом, и проходная ёмкость у него обычно скомпенсирована индуктивностью (не по­ казанной на рисунке), а второй триод (Л 2) включён по схеме с общей сеткой. Благодаря применению триодов достигается низкий уровень шума при достаточно большом усилении по мощности. Триоды конструктивно отличаются друг от друга тем, что первый триод (Л{\ имеет многократный ввод катода,

284

а второй триод (Л2) — многократный вывод сетки. В остальном конструкции обеих ламп обычно полностью идентичны.

На волнах короче 30—40 см применение ламп со стержне­ выми вводами встречает трудности, обусловленные не только инерционностью, ёмкостями и другими свойствами лампы, но и

Рис. 12.22

вызванные необходимостью связывать (соединять) лампу с ко­ лебательными контурами специальной формы. Для волн деци­ метрового и сантиметрового диапазона колебательные цепи с сосредоточенными постоянными (в виде катушек и конденсато­ ров) не пригодны как из-за сложности изготовления очень ма­ лых катушек и конденсаторов, так и из-за очень плохих элект­ рических параметров таких контуров (малая добротность). По­ этому в современной радиотехнике для сверхвысоких частот ис­ пользуют колебательные системы с распределёнными постоян­ ными в виде отрезков коаксиальных линий и так называемые полые, или объёмные, ре­ зонаторы.

Колебательная система первого типа представляет собой две концентрически расположенные металлические трубы, дли­

на которых обычно равна— X(рис. 12.2 2 ).

4

Волновое сопротивление системы и её затухание определяются отношением диа­ метров труб и могут быть получены на де­ циметровых волнах значительно лучшими, чем в обычных колебательных контурах.

Полые резонаторы, представляющие собой замкнутый метал­ лической поверхностью об^ём цилиндрической или сферической формы (рис. 12.23), отличаются от обычных колебательных цепей тем, что их электромагнитное поле полностью заключено в их внутреннем объёме. Вследствие отсутствия потерь энергии на излучение их затухание очень мало и добротность весьма высока. Резонансная частота таких полых систем определяется их размерами, которые для волн порядка 12 -ь 15 см и меньше получаются вполне приемлемыми для практических устройств.

285

Распределение электрического и магнитного полей внутри по­ лого резонатора может быть различным в зависимости от режи­ ма работы. Наиболее простой случай, имеющий место в цилинд­ рических резонаторах, применяемых в электровакуумных прибо­ рах, показан на рис. 12.23: электрическое поле создаётся между верхней и нижней поверхностями системы и распределено так, что в центральной части напряжённость поля максимальная, а у боковой поверхности поле равно нулю; магнитное поле, соз­ даваемое токами, протекающими по боковой поверхности резо­ натора, представляется силовыми концентрическими линиями, наиболее сгущёнными у боковой поверхности.

Очевидно, что, применяя колебательные системы в виде коак­ сиальных линий или полых резонаторов, нельзя их связывать с электродами лампы при помощи проводов, а необходим такой способ их соединения, при котором лампа со своими электро­ дами входила бы составной частью в колебательную систему.

Опишем некоторые конструкции электронных ламп, разра­ ботанных для этой цели; при разработке их, конечно, были учтены все требования, которые были указаны выше для сверх­ высокочастотных ламп.

Одна из конструкций, получивших за свой внешний вид на: звание «маячковой» лампы, показана на рис. 12.24. Лампа имеет плоские электроды, расположенные очень близко друг к другу; расстояние от катода до сетки равно от 0,1 мм до 0,14 мм, рас­

с отверстием посредине. Анод лампы, сделанный в виде цилин­ дрика, спаян со своим диском, диаметр которого несколько мень­

катода, его подогревателя и корпуса. Между катодом и корпу­ сом внутри лампы имеется постоянная ёмкость 1000 пф, необ­ ходимая для некоторых схем включения лампы.

Между корпусом и диском сетки и между диском сетки и диском анода впаиваются стеклянные трубки, образующие бал­ лон лампы. Диск анода и диск сетки выступают за стенки бал­ лона, образуя своими выступами кольцеобразные контактные вводы этих электродов. При помощи дисковых вводов, имею­ щих очень малые сопротивление и индуктивность, лампа может быть непосредственно вставлена в коаксиальную линию или связана .с полыми резонаторами. На рис. 12.25 показан второй случай.

Один резонатор, соединяющийся своими горизонтальными поверхностями с корпусом лампы и с диском сетки, является входным контуром; напряжение сигнала подаётся на него через

286

виток связи, введённый внутрь его через отверстие в боковой поверхности. Выходной резонатор включён между диском сетки и диском анода, и усиленное напряжение с него снимается при

помощи своего витка связи.

Аналогичная схема и устройство могут быть применены и для генерирования колебаний; в этом случае для получения схемы генератора с самовозбуждением надо создать обратную связь между резонаторами, сделав от­ верстие в смежных стенках резо­ наторов.

Как показывают эксперимен­ тальные исследования, маячковые лампы рассмотренной конст­ рукции удовлетворительно рабо­ тают до волн 7 -* -8 см.

Рис. 12.24

Более совершенными являются металлокерамические триоды с дисковыми вводами, которые способны работать на ещё более коротких волнах (рис. 12.25). Эти триоды отличаются тем, что у них расстояние сетка—катод уменьшено до величины порядка 10-*- 15 мк. Для получения такого малого междуэлектродного расстояния применяется оксидный или бариево-вольфрамовый катод с гладким и плотным покрытием толщиной порядка 13 мк и густая сетка из тончайшей вольфрамовой проволоки диамет­ ром 7 -^ 8 мк. Подобные триоды имеют крутизну до 50 ма/в и способны эффективно работать на волнах до 3 см, где генери­ руемая ими мощность составляет ещё несколько десятков мил­ ливатт. Для изготовления баллона вместо стекла применяется керамика, имеющая очень малые потери на свч.

В табл. 12.2 приведены основные данные некоторых типов усилительных сверхвыеокочастотных триодов со стержневыми и дисковыми вводами, выпускаемых отечественной промышлен­ ностью.

287

Т а б л и ц а 12.2

Т р и о д ы с о с т е р ж н е в ы м и в в о д а м и

') Коэффициент шума, дб.

Г Л А В А 13

ЧАСТОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ЛАМПЫ, ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИЕМНО­ УСИЛИТЕЛЬНЫХ ЛАМПАХ

§ 13.1. Двойное управление анодным током в трёхсеточных лампах

-Лампами с двойным управлением называются лампы, в ко­ торых имеются две управляющие сетки. В пентодах, у которых защитная сетка не соединена с катодом и имеет отдельный ввод, она может быть использована как вторая управляющая оетка.

равления анодным током и называемые характеристиками двой­ ного управления.

На рис. 13.1а приведено семейство экспериментальных харак­ теристик I а = f(Uci) пентода 6Ж2П, снятых при неизменных напряжениях Uc2 и Uа и различных постоянных отрицательных напряжениях на третьей сетке. Из характеристик видно, что из­ менение Uca оказывает существенное влияние на величину анод­ ного тока. Чем больше отрицательное смещение на третьей сет­ ке, тем меньшее количество электронов проходит к аноду, тем: больше их возвращается к экранирующей сетке и характерис­ тика I a=f{Uci) иДёт положе. При этом величина запирающего потенциала первой сетки практически не зависит от напряжения третьей сетки, так как для пентодов высокой частоты Uc3 не

оказывает заметного влияния на величину действующего потен­

1

1-К>1

Второе семейство характеристик, изображённое на рис. 13.16, представляет собой зависимость анодного тока от напряжения на третьей сетке, снятую при различных постоянных отрицатель­ ных напряжениях на первой сетке. Эти характеристики могут быть также получены из первого семейства путём построения,