Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13496
.pdf
Время (t), необходимое электрону для перехода от катода к аноду, для обычных ламп с низкотемпературным
катодом [Цена 18.] можно получить с достаточной степенью приближения из простой формулы t1 = lOsXl 6E
Ee, где s — расстояние между анодом и катодом, m — масса электрона, E — напряжение на аноде, а e —
заряд электрона. Теперь рассмотрим лампу, в которой расстояние между катодом и анодом составляет 0,25
Ом. В качестве типичного значения можно привести t1 = 0 × 0,25 % 4 × 6 × 8,8 × 10²⁸ × 4,77 × 10¹⁰ = 1,3 ×
10⁹ сек., предполагая, что анод имеет положительное напряжение 45 вольт относительно катода. Этот
временной промежуток должен быть малым по сравнению с половиной периода сигнальной волны, чтобы
изменения напряжения, приложенного между сеткой и катодом, могли практически мгновенно вызывать
аналогичные изменения тока в анодной цепи.
Период переменной ЭДС равен t = C (c = скорость света в вакууме), и для сигнальной волны, скажем, 60 ЭДС.
Длина, следовательно, длительность полуцикла составляет 1 60 -1 x10⁹ сек.
t 2'3 x1010= 1 Следовательно, t не только невелико по сравнению с t1, но и даже меньше этой величины. Это
условие устанавливает определенный предел длины волны, ниже которого обычные усилители не могут
успешно работать.
Ещё один важный аспект заключается во влиянии межэлектродной ёмкости на этих высоких частотах. При
длине волны 60 см реактивное сопротивление X емкости ar1 Xi =e составляет, даже при всего лишь 4
микро-микрофарардах.
X 1012 = 79 Ом.
27r x5 x108 x4 i i i i 1 j Это низкое реактивное сопротивление, зашунтированное через обычный тип
"сосредоточенной" цепи, само по себе достаточно, чтобы установить определенный нижний предел длины
волны.
Эти ограничения достаточны для того, чтобы сделать обычные радиочастотные усилители недостаточными
или полностью непригодными для работы на длинах волн менее одного метра.
Основная цель настоящего изобретения — создание усилителя, в котором преодолены указанные выше
трудности и который будет успешно функционировать на сверхкоротких длинах волн. Вкратце, для усиления
сигнала предлагается устройство электронного разряда или множество устройств электронного разряда,
предпочтительно цилиндрической симметрии, имеющие аноды при относительно отрицательных или
небольших положительных потенциалах, а промежуточные электроды — при относительно (высоких)
положительных потенциалах относительно катодов. Следовательно, благодаря высокому потенциалу
промежуточного электрода, электроны ускоряются при движении от катода к аноду и получают такую
повышенную скорость по сравнению со скоростями электронов в обычных электронно-разрядных устройствах,
что скорость электронов внутри вентиля перестает быть препятствием.
Однако поляризация электродов разрядного устройства указанным способом, как правило, приводит к
возникновению автоколебаний в устройстве, что является нежелательной особенностью усилителей.
Самопроизвольные колебания можно предотвратить путем соответствующей регулировки потенциалов
электродов и обеспечения средств для нейтрализации любой тенденции к самопроизвольным колебаниям.
Для уменьшения влияния межэлектродных емкостей устройств в целях настройки используются замкнутые
или закороченные линии передачи (имеющие в них направляющие для изменения их эффективной длины),
расстояние между которыми мало, что делает их емкость на единицу длины большой по сравнению с
емкостью самих устройств. Кроме того, поскольку обрабатываемые частоты очень высоки, линии
располагаются близко друг к другу относительно длины волны, чтобы сделать их не излучающими.
Установлено, что использование таких линий передачи для настройки значительно снижает влияние
межэлектродной емкости.
Кроме того, для уменьшения фактической межэлектродной емкости предпочтительно соединять пары
устройств в двухтактном режиме и каскадировать пары двухтактных связанных или соединенных усилителей.
При соединении усилителей в двухтактном режиме входная межэлектродная емкость уменьшается вдвое, а
кроме того, легко предотвращается обратная связь и связанное с ней «пение» или автоколебания. Кроме того,
такие двухтактные схемы обеспечивают электрическую и механическую симметрию, что является
желательной особенностью.
Изобретение проиллюстрировано на прилагаемых чертежах, где на фиг. 1 представлена принципиальная
схема передатчика, включающего усилитель в соответствии с изобретением, а на фиг. 2 — принципиальная
схема приемника, имеющего каскадный усилитель сверхкороткой длины волны в соответствии с
изобретением. 75 Обращаясь к рисунку 1, относительно низкочастотная модулирующая энергия от источника
M подается на генератор, обозначенный в целом цифрой 0, усиливается усилителем, обозначенным в целом
цифрой A и построенным в соответствии с настоящим изобретением, а усиленные модулированные
колебания передаются подходящей излучающей антенной, обозначенной в целом цифрой RA.
Генератор 0 представляет собой передатчик сверхкороткой длины волны, включающий пару
электронно-разрядных устройств 2, 4, сетки которых соединены между собой линией передачи 6, а аноды —
линией передачи 90 8. Относительно положительный потенциал подается на промежуточные электроды
устройств электронно-разрядной обработки через скользящее соединение 10, позволяющее изменять
эффективную длину линии передачи 6, от источника регулируемого потенциала, представленного здесь
потенциометром 12 и соответствующей батареей. Поскольку центральная точка слайда тромбона 10
представляет собой узловую точку напряжения, радиочастотный ток 100 не будет протекать по
потенциальному проводу 14. Аналогичным образом, потенциал анода подается через слайд тромбона I8 и
линию передачи 8 на аноды устройств 2, 4 от потенциометра 16 и соответствующей батареи. 105 Катоды
устройств питаются от соответствующего источника потенциала 20, включенного последовательно с
реостатом 62. Для запуска и поддержания колебаний предусмотрен так называемый «каталитический»
элемент 22, представляющий собой металлическую полоску длиной в половину длины волны, соединенную с
устройствами 2, 4 и предпочтительно с их цилиндрическими анодами.
Описанный таким образом осциллятор сам по себе не является частью настоящего изобретения.
Модулированная высокочастотная энергия подается на усилитель А посредством индуктивной связи линии
передачи 8 с линией передачи 24, действующей в качестве входного настроечного элемента 120 для
двухтактных электронно-разрядных устройств 26, 28.
Линия передачи 24 также заканчивается скользящим элементом тромбона 30, который, конечно же,
«замыкает» линию и создает на ней стоячие волны, или, по сути, настраивает линию 24 таким образом, чтобы
она фактически представляла собой настроенную входную цепь, подающую энергию на промежуточные
электроды 34, 36 устройств электронного разряда 26, 28 соответственно. Таким образом, настройка входной
цепи усилителя, а также выходной цепи генератора осуществляется путем изменения эффективной длины
линий передачи 24 и 8 соответственно.
Следует отметить, что на рассматриваемых частотах, поскольку размеры цепей сопоставимы с длинами волн,
необходимо учитывать возможность излучения от цепей, эффект, которым почти всегда пренебрегают на
более длинных волнах. По этой причине расстояние между элементами линий передачи должно быть очень
малым по сравнению с длиной волны, и эту меру предосторожности следует соблюдать как в передающих,
так и в приемных цепях, как показано на рисунках 1 и 2. Кроме того, описанная выше система настройки очень
практична и значительно снижает влияние межэлектродной емкости, которая обычно уменьшает верхний
предел частот, которые могут быть усилены устройствами с электронным разрядом.
Положительный поляризующий потенциал от потенциометра 38 и соответствующей батареи подается на
сетки или промежуточные электроды ламп 26, 28 через регулируемый четвертьволновой вывод или петлю 32.
Поскольку четвертьволновое оконечное сопротивление имеет очень высокое сопротивление, а в идеальном
случае отсутствия сопротивления – бесконечное сопротивление на рабочей длине волны, оно практически не
влияет на входную линию настройки 24.
Самопроизвольные колебания ламп усилителя 26, 28 на паразитных частотах могут быть преодолены путем
соответствующего выбора потенциалов поляризации электродов и правильной конструкции элементов
лампы. Для обеспечения отсутствия колебаний на рабочей частоте предусмотрены нейтрализующие
емкостные элементы 42, 44 в виде металлических пластин, емкостно соединенных с лампами 26, 28
соответственно и перекрестно соединенных через проводники 46, 48, регулируемой длины, с их сетками или
промежуточными электродами. Таким образом можно избежать самовозбуждения. Усиленная выходная
энергия отводится от усилителя А через линию передачи 50, которая, в свою очередь, заканчивается
подходящим слайдом тромбона 52, на который подаются анодные потенциалы от потенциометра 54 и
соответствующей батареи через провод 56 к узловой точке напряжения 58. Подходящая антенна 60,
симметрично расположенная относительно узловой точки напряжения 58 слайда 52 тромбона и соединенная
через блокирующие конденсаторы 62, 64, может быть запитана высокочастотной энергией с целью излучения
модулированных колебаний, подаваемых усилителем А, на любой подходящий приемник.
На рисунке 2 схематически показано применение усилителя сверхкоротких волн в приемной системе.
Энергия сверхвысоких частот, собранная на подходящей антенне 70, подается на каскадно соединенные
усилители 72, 74, аналогичные усилителю А, показанному на рисунке 1, и поэтому не требует подробного
описания. Каждый усилитель, как показано на рисунке 1, состоит из пары двухтактных устройств
электронно-разрядной генерации, у которых аноды поддерживаются при отрицательных или небольших
положительных потенциалах, а промежуточные электроды — при относительно (высоких) положительных
потенциалах относительно катодов.
Для простоты изложения потенциальные источники не приводятся. Связь между каскадами, как описано в
связи с рисунком 1, осуществляется посредством линий передачи, которые могут быть не только
оканчиваться на скользящие элементы тромбона для настройки, но и иметь промежуточные концы, как
показано в точках 85, 78 и 80, скользящие элементы тромбона для изменения эффективной длины линии.
Аналогично, связь между линиями передачи не обязательно должна быть индуктивной, но может быть, как
показано в точке 82, емкостной, при этом линия передачи 84 емкостно связана с выходной линией передачи
усилителя 74 через соответствующие блокирующие конденсаторы, симметрично расположенные
относительно узловой точки напряжения на конце линии 95. Настройка входных и выходных цепей
осуществляется с помощью этих регулируемых линий передачи, длина которых изменяется таким образом,
чтобы на электродах создавалось максимальное напряжение, соответствующее шунтам с собственной
емкостью вентиля.
В выходную цепь каскада 76 помещено относительно низкочастотное преобразовательное устройство, такое
как телефоны 86, и обнаружено, что телефоны будут давать отклик 105 в соответствии с модуляцией
входящей собранной энергии сверхкоротких волн. Этот результат, по-видимому, обусловлен тем, что ток
анода будет пропорционален амплитуде 110 высокочастотной энергии, подаваемой на каскад 76. На этапе 76
могут быть, по желанию, перекрестно соединенные нейтрализаторы, а могут и не быть.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
Соседние файлы в папке патенты