Генераторы дециметровых и сантиметровых радиоволн (часть 1)


На частотах ниже 100 Мгц генераторы высокой частоты почти всегда выполняются на обычных электронных лампах. На частотах от 100 Мгц и примерно до 1000 или даже до 3000 Мгц применяют те же электронные лампы, хотя их работа становится необычной. В диапазоне от 1000 до 3000 Мгц (граница зависит от требуемой мощности) используются генераторы других принципов действия. Чтобы понять особенности работы этих типов генераторов, рассмотрим ограничения в работе генераторов на обычных электронных лампах.
Генераторы дециметровых и сантиметровых радиоволн (часть 1)

В начале главы рассмотрены ограничения, связанные с применением обычных контуров с сосредоточенными постоянными. Были показаны возможности использования отрезков линий в качестве элементов высокочастотных контуров. Типичная схема передатчика с отрезками линий показана на рис. 413. Такая схема может применяться на частотах вплоть до 3000-30 000 Мгц, однако здесь уже появляется другое ограничение, которое не может быть легко преодолено. Это ограничение связано с влиянием времени пролета электронов внутри лампы. Для пролета электронов от катода к аноду электронной лампы требуется хотя и небольшое, но конечное время. Его называют временем пролета. Это время зависит от геометрических размеров ламп и от приложенных постоянных напряжений. У обычных электронных ламп оно составляет 0,001-0,01 мксек. Это время мало. В работе в диапазоне звуковых и относительно низких радиочастот им можно полностью пренебречь. Однако на очень высоких радиочастотах оно становится заметной долей периода высокочастотного колебания. Поэтому при достаточно высокой частоте электроны, покинувшие катод, не успевают достичь анода за время, пока напряжение сигнала сохраняет одну и ту же полярность. Нормальная работа лампы становится невозможной. (Фактически лампа перестает нормально работать на значительно более низкой частоте вследствие влияния других причин.) Трудности, связанные с конечным временем пролета электронов, можно ослабить, уменьшая расстояния между электродами лампы и тем самым уменьшая время пролета. Примером электронной лампы, рассчитанной на работу в области сравнительно высоких частот, может служить маячковый триод, показанный на рис. 414. Его катод, сетка и анод имеют плоскую конструкцию и очень близко расположены друг от друга. Эти элементы сами по себе и их «выводы» в виде металлического колпачка и дисков являются составными частями двойной коаксиальной линии, как показано на рис. 414. Линии настраиваются при перемещении коротко- замыкающих плунжеров. Для таких малых ламп типична мощность колебаний примерно в 1 вт на частоте около 1000 Мгц. Однако существуют подобные лампы небольших мощностей при частотах почти до 3000 Мгц. Если требуются большие выходные мощности на частотах порядка 1000 Мгц и выше, то применяют другие типы генераторных электронных приборов, такие, как клистроны и магнетроны. На рис. 415 показан принцип работы генератора СВЧ, известного под названием пролетного (двухрезонаторного) клистрона. Поток электронов, излученных катодом, движется к коллектору. При этом движении электроны проходят сквозь отверстия в двух объемных резонаторах, которые соответственно называются группирователем и улавливателем. Объемный резонатор представляет собой металлическую полость с небольшим входным отверстием, через которое воспринимается или может быть отдана энергия колебаний резонатора. Такой резонатор возбуждается электромагнитными волнами определенных частот аналогично тому, как полые резонаторы возбуждаются звуковыми волнами. Для самой низкой резонансной частоты объемный резонатор довольно грубо может быть представлен индуктивностью, настраиваемой емкостью, находящейся во входном отверстии. Такой резонатор обладает определенным преимуществом. Он имеет чрезвычайно низкие потери и, следовательно, очень высокий Q. Даже при больших токах (текущих по внутренним стенкам) в объемном резонаторе рассеивается очень малая мощность, а на зазоре создаются очень большие напряжения.
Генераторы дециметровых и сантиметровых радиоволн (часть 1)

Генераторы дециметровых и сантиметровых радиоволн (часть 1)