Выбирая форму внешней части резонатора, необходимо предусмотреть возможность конструктивного исполнения элементов; перестройки и связи.

Коэффициент полезного действия резонатора определяется потерями в нем, которые складываются из потерь в стенках резонатора, контактных соединениях и во внутриламповой части резонатора. Обычно при правильно сконструированном и изготовленном резонаторе основные потери сосредоточены в лампе и контактных соединениях, поэтому выбор оптимальной, в отношении наименьших потерь в стенках резонатора, формы резонатора - малоэффективное средство для повышения КПД резонатора. Для» уменьшения потерь во внешней части резонатора желательно использовать основной тип колебаний. Обычно потери в резонаторе-оцениваются его добротностью. Значения добротностей резонаторов входной цепи усилителя Qx= 150-f-400, а выходной Qx = = 3004-800.

Для обеспечения электрической прочности поперечные размеры линии, используемой в качестве внешней части резонатора, должны быть выбраны так, чтобы напряженность поля не превышала величины, при которой возникают корона и электрический пробой. Кроме того, размеры линии должны быть достаточно большими для рассеяния мощности потерь без недопустимого перегрева.

В усилителях малой мощности (единицы, десятки ватт) выбор, поперечных размеров линии не связан с этими требованиями. В усилителях большой мощности с увеличением мощности увеличиваются диаметры выводов электродов ламп- и соответственно поперечные размеры линии, поэтому второе требование обычно выполняется автоматически. Первое требование также выполняется, если в резонаторе используется основной тип колебаний. При колебаниях высшего порядка, выбирая поперечные размеры линии, необходимо учитывать допустимую напряженность поля.

Если колебательная система имеет большую добротность, а соседние резонансные частоты достаточно удалены от рассматриваемой, то в пределах малых расстроек реакцию колебательной системы с распределенными постоянными по отношению к внешней цепи можно считать эквивалентной колебательной системе с сосредоточенными параметрами. Условием эквивалентности является равенство как для эквивалентного контура, так и для резонатора: резонансной частоты соо, полной реактивной мощности электрического или магнитного поля ЕРг, активной мощности Р~ (Рп). Так как в резонаторах напряжение и ток имеют пространственное распределение, параметры эквивалентного контура, определяемые через напряжение (U) и ток (/), будут различными, они будут зависеть также от сечения, относительно которого строится эквивалентная схема. Как показано в [9.3], характеристика эквивалентного контура, определенная через напряжение,

p.=ii-. ад.

Для эквивалентных сопротивлений нагруженного и ненагруженного контуров, а также для активного сопротивления контура имеем;

Яи--Ш> (9.7)

и = Рс/эс/. (9.9)

и-РЫКи (9.10)

= 1 - RjKu --Rsu ulPh- 49. И)

Характеристика эквивалентного контура, определенная через ток,

р, = 22Рг1Р. (9.12)

Активное сопротивление контура;

2Р 22 Р

г, = ? = , (9.14)

tiK = l-r; -. (9.15)

Емкость и индуктивность эквивалентного контура соответственно равны:

С,/(„Ф, = 5,зи,„,/Ру(о«,. (9-16)

а(нП = Рс/(ом, W 188,5. (9.17)

Полоса пропускания одиночного контура на уровне половины мош,ности

При заданных f и Rgu полоса пропускания обратно пропорциональна полной реактивной мощности резонатора.

Из (9.11) следует, что при заданных Яи и Гц КПД контура возрастает с увеличением р, т. е. с уменьшением полной реактивной мощности.

Реактивная мощность внутриламповой части резонатора определяется выбранным типом лампы. Варьируя параметрами внешней части резонатора, можно уменьшить в определенных пределах запасаемую в ней реактивную мощность, а следовательно, резонатора в целом и увеличить КПД резонатора и полосу пропускания.

Величина Rau, необходимая для получения заданного режима работы усилителя, обеспечивается подбором связи резонатора с нагрузкой. Связь резонатора с внешней цепью может осущест-

вляться при помощи емкостных, индуктивных, кондуктивных элементов, а также при помощи согласующих трансформаторов. При проектировании резонатора необходимо учесть необходимость расположения в нем элементов связи. Оценка и порядок расчета цепей связи даны в § 9.6.

9.3. Колебательные системы

с использованием однородных линий

УСЛОВИЕ РЕЗОНАНСНОЙ НАСТРОЙКИ

Пространство взаимодействия усилительного прибора может быть представлено сосредоточенной проводимостью, реактивная составляющая которой Ьвхл = Ьс + Ьэл, где be - проводимость емкости зазора; Ьэл - проводимость, обусловленная электронной нагрузкой. Обычно эл <С Ьс , и при расчете колебательной системы ее можно не учитывать. Внешняя часть резонатора, присоединяемая к лампе, чаще всего выполняется в виде отрезка или комбинации отрезков однородных длинных линий. Для колебаний типа ТЕМ расчет колебательной системы можно выполнить, используя соотношения теории цепей (длинных линий). Основные параметры длинной линии; емкость (Ci), индуктивность (<Li), сопротивление (Ri), проводимость (Gi) на единицу длины. В однородных линиях эти параметры не изменяются вдоль линии. Волновое сопротивление и скорость распространения для волн типа ТЕМ (при Ri = Gi = 0):

В табл. 9.5 приведены эскизы и волновые сопротивления некоторых типов линий, используемых в колебательных системах усилителей.

Если добротность колебательной системы достаточно высокая (Ql), можно считать, что в линии устанавливаются стоячие волны. Входная проводимость (сопротивление) короткозамкнуто-го отрезка линии

*Bx = -ctg/nZ iX,, = Wtgml). (9.19)

Входная проводимость (сопротивление) отрезка линии, нагруженной на реактивную проводимость Ьи (сопротивление н),

где т = 2л/Х - угловой коэффициент линии; / - длина линии.

Условия резонансной настройки, применимые для любого поперечного сечения резонатора:

- при параллельном включении участков

2Ь = 0; (9.21)