С2-------С2

ме с общим катодом, так и с общей сеткой. Однако в схеме с общим катодом должны применяться специальные типы тетродов, у которых блокировочные .конденсаторы между экранирующей сеткой и катодом вмонтированы внутри баллона лампы, так как при применении коаксиальных резонаторов включение внешних конденсаторов с малой индуктивностью монтажных проводов встречает серьезные трудности,

В некоторых типах тетродов (ГУ-35Б, ГУ-40Б) для работы по схеме с ОК применено так называемое инверсное расположение выводов (сетки и катода) согласно рис. 13.1. В этом случае индуктивности выводов сетки и

, fi, , катода возрастают. Усилители

на тетродах с инверсным рас-

положением выводов удовлет-

/f-w----\рК во1рительно работают в диапа-

jVr~iX зоне СВЧ, но на более высоких частотах они требуют нейтра-

Р.ИС. 13Л Инверсное расположение вы- дизации проходной проводимо- сти. в большинстве же типов

тетродов применено нормальное расположение выводов электродов, но блокировочные конденсаторы внутри баллона лампы не размещены, поэтому при применении коаксиальных резонаторов такие тетроды используются в схеме с ОС. В этой схеме удовлетворительно работают триоды. Они дешевле тетродов, не требуют дополнительного источника питания (экранирующей сетки у тетродов); на частотах, на которых не сказываются пролетные явления, их КПД выше, так как у них не потребляется мощность на питание экранирующей сетки. Однако у тетродов проходная емкость меньше, чем у триодов. Из-за этого даже в диапазоне ОВЧ тетроды находят преимущественное применение. На частотах, на которых сказываются пролетные явления, у тетродов скорость электронов, входящих в анодный участок, выше, чем у триодов, а следовательно, коэффициент взаимодействия электронов с электрическим полем и КПД у тетродов также выше, чем у триодов. Поэтому на этих частотах применение тетродов тем более желательно. Усилители на тетродах конструируются на частотах до 1 ГГц.

Структурная и принципиальная схемы усилителей и автогенераторов для этих диапазонов частот на металлокерамических лампах такие же, как усилителей и автогенераторов ВЧ, но на УВЧ и СВЧ в качестве колебательной системы применяют резонаторы, конструкция которых во многом определяется конструкцией металлокерамической лампы.

В гл. 9 были рассмотрены вопросы о конструктивном построе-«ии схемы усилителя с ОС на металлокерамических лампах, в частности, было отмечено, что при применении коаксиальных резонаторов могут быть три решения: 1) с односторонним расположением выходного (анодного) и входного (сеточного) резонаторов, при котором выходной резонатор является внешним (см.

рис. 9.86); 2) с односторонним расположением, но внешним входным резонатором (см. рис. 9.8е); 3) с двусторонним расположением резонаторов (см. рис. 9 8а). Наибольшее распространение получила конструкция с односторонним расположением и внешним выходным резонатором. Она компактна, в ней более удобна смена лампы, несколько лучше условия охлаждения анода. В некоторых случаях для упрощения эксплуатации входной резонатор не ставят, а возбуждаемое напряжение подводится к входу усилителя от коаксиального кабеля через конический переход и трансформатор сопротивления, как эуо указывалось в гл. 9 (см. рис. 9.48, 9.22, поз. 2, 6, 7).

13.3. Расчет режима усилителя мощности

В работе [13.1] рассмотрены физические явления в триоде на СВЧ и даны основные соотношения для расчета анодной и сеточной цепей, условия, определяющие оптимальный режим усилителя, указан порядок и дан пример расчета режима триодного усилителя. Было указано, что в диапазоне УВЧ триодные усилители с коаксиальными резонаторами строятся по схеме с общей сеткой. Физические явления на СВЧ в тетроде и вывод основных соотношений для расчета его режима даны в работах [13.2; 13.3]. Здесь излагается более общий подход, справедливый как для триодов, так и для тетродов, и даются обобщенные формулы и единый метод расчета их режима.

Как указано в [13,1], если на сетку лампы подать переменное напряжение, то в положительный полупериод электроны движутся от катода к сетке с некоторой конечной скоростью и для прохождения расстояния катод-сетка требуется конечное время. Накопившийся отрицательный заряд в этом пространстве тормозит выход электронов из катода. Эмиссия прекращается раньше, чем напряжение на сетке станет отрицательным. Часть электронов из накопившегося заряда отрицательным полем отбрасывается на катод, выделяя на нем мощность. Чем выше частота, тем относительно больше время движения электронов по отношению к периоду колебаний, тем относительно больше электронов отбрасывается на катод и меньше переходит на анодный участок. Уменьшение амплитуды первой гармоники конвекционного тока, переходящего на анодный участок, по отношению к амплитуде тока на частоте, стремящейся к нулю, характеризуется для г3с2я коэффициентом

Рс = = 0,9 + 0,1 cos - (я 6) т\ (13.1)

где г;, = ?с,-г;;.

фс - параметр пролетного, режима на участке катод-сетка.

Здесь для Uy<Ey угол пролета

Г. =

, а для с =

2-10бА£у " у- . тс 3.105/ [/у (1-COS 6) Кс - коэффициент для i)*c2n л:с = 0,86[1-0,16cos(i3*c/2)], для 1)*с>2я /Сс=1; e = arccos([-(£у/{/у)], £у = £с-£со+£»£а и i/y = == i L/c(l+))+iOL/al; с.к - расстояние катод-сетка.

На рис. 13.2 дана зависимость PcCiiJc)- Параметр кривых - угол отсечки 9. Анодный ток (во внешней цепи анод-сетка) воз-

Рис 13 2 Зависимость (Зс от фс

никает в тот момент, когда первый слой электронов входит в анодный участок и начинает движение к аноду, и прекращается, когда последний слой электронов, пересекающий плоскость сетки, достигает анода. Так как электроны движутся к аноду тоже с конечной скоростью, то импульс анодного тока шире импульса входного конвекционного на время прохождения последнего слоя, поэтому амплитуда первой гармоники анодного тока /ai меньше амплитуды первой гармоники входного конвекционного /ра. сь что учитывается коэффициентом электронного взаимодействия

Угол пролета анодного участка

da с-расстояние между экранирующей (в триоде управляющей) сеткой и анодом; п = Ез/Еа - коэффициент экранного напряжения. Для триода п=0 и

= =

ta. с 3.10S