Радиоприемные устройства - Баркан В.Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Допустим теперь, что к сетке лампы приложено переменное напряжение такой частоты, при которой временем пролета электронов в лампе по сравнению с периодом колебаний можно пренебречь. От пространственного заряда вблизи катода в соответствии с изменениями напряжения на сетке будет отделяться и перемещаться к сетке некоторое количество электронов в виде отдельных слоев. Каждый слой электронов проходит расстояние от катода к аноду за такой короткий промежуток времени, при котором мгновенное значение напряжения на сетке еще не успело измениться. Вследствие этого сеточные токи, наводимые за счет каждого слоя приближающихся к сетке и удаляющихся от нее электронов, будут равны, и результирующий сеточный ток будет равен нулю.
При такой частоте колебаний можно считать, что фаза электронного потока в любом сечении лампы от катода до сетки сохраняется одинаковой и совпадает с фазой напряжения на сетке.
На СВЧ, когда пренебрегать временем пролета электронов нельзя, происходят более сложные процессы. В этом случае каждый слой электронов проходит свой путь уже за конечный отрезок времени, в течение которого мгновенное напряжение на сетке изменяется. Вследствие этого в каждом сечении лампы от катода до сетки появляется отставание по фазе между электронным потоком и сеточным напряжением. По мере удаления от катода угол сдвига по фазе увеличивается и достигает наибольшего значения вблизи сетки.
Для построения векторной диаграммы рассмотрим два электронных потока, показанных стрелками на фиг. 14. 9, а. Будем считать, что приближающийся к сетке поток Фкg отстает от напряжения иё на угол фь значение которого равно среднему значению угла сдвига по фазе на участке катод—сетка. Второй удаляющийся от сетки поток Ф^а отстает от напряжения иё на всем участке сетка—анод на один и тот же угол ф2, так как временем пролета электронов от сетки к аноду можно пренебречь из-за высокого напряжения на аноде. Угол ф2 характеризует наибольшее отставание ЭЛеКТрОННОГО ПОТОКа НеПОСреДСТВеННО вблИЗИ СеТКИ: ф2>фь
На векторной диаграмме фиг. 14. 9, б исходным для построения служит вектор С/г Наведенный в цепи сетки (за счет приближающегося электронного потока Фк^) ток 1ё отстает от
327
напряжения ие по фазе на угол Удаляющийся от сетки поток Ф^а наводит сеточный ток который отстает от напря-жения О ? на угол ср2.
Результирующий сеточный ток определяется через разность векторов
Как видно из диаграммы вектор опережает напряжение и на угол, меньший 90°, что характеризует уменьшение активного входного сопротивления /?вх.
Фиг. 14.9. Схема и векторная диаграмма для определения входного сопротивления лампы с учетом влияния инерции электронов.
Обобщая изложенное, следует сказать, что на величину входного сопротивления лампы влияет одновременно совокупность всех приведенных выше причин. Каждая из причин приводит к уменьшению входного сопротивления, вследствие чего активное входное сопротивление Яж% на СВЧ рез"ко уменьшается.
Входное сопротивление лампы можно подсчитать по формуле
^ = (14-13)
Значения коэффициента К для различных типов ламп приведены в табл. 14. 1. При использовании данных табл. 14. 1 и применении формулы (14. 13) следует помнить, что сопротивление нужно выражать в мегаомах, а частоту / — в мегагерцах.
Например, для пентода обычного типа 6КЗ при частоте /= 2 Мгц (Л,= 150 м) Явх=5 Мом. Влиянием сопротивления Явх на работу усилительного каскада можно пренебречь. Если увеличить частоту/ до /'=200 Мгц (К =1,5 ж), то входное сопротивление резко уменьшается и становится равным /?вх=500 ом.
328
Таблица 14.1
Тип лампы Коэффициент К Мом-Мгцї Тип лампы Коэффициент К Мом-Мгц1
6С1Ж 160 6Ж4 7
6С1П 160 6К1Ж 200
6Ж1Ж 200 6КЗ 20
6Ж1П 70 6С5Д 200
6ЖЗ 13 6Н14П -100
6ЖЗП 37
При таких значениях входного сопротивления применение ламгс обычных конструкций на СВЧ невозможно, так как вход лампы является почти коротким замыканием.
Вывод анода
Фиг. 14.10. Внешний вид и разрез лампы маячко-вого типа.
Для усиления колебаний СВЧ применяются специальные типы ламп, в которых введены конструктивные изменения для повышения входного сопротивления.
В лампах «желудь» и пальчикового типа уменьшение междуэлектродных емкостей достигнуто при помощи малых размеров электродов; уменьшение индуктивностей вводов электродов обусловлено отсутствием цоколя и использованием коротких толстых выводов и, наконец, время пролета электронов в лампе сокращено путем уменьшения расстояний между электродами.
329
23
Например, в пентоде «желудь» типа 6Ж1Ж при частоте = 200 Мгц входное сопротивление /?вх=5000 ом.
На частотах выше 500 Мгц применяются специальные триоды маячкового типа с дисковыми выводами. На фиг. 14. 10 приведены внешний вид и разрез такой лампы. Электроды маячковой лампы имеют плоскую форму. От каждого электрода сделан дисковый вывод, спаянный со стеклом. В конструкции лампы предусмотрено применение колебательных контуров в форме отрезков концентрических линий, которые должны насаживаться на дисковые выводы.
В лампах такого типа значительно снижены значения междуэлектронных емкостей путем использования плоских электродов ¦с малой поверхностью. Индуктивность вводов при дисковой конструкции получается ничтожно малой. Время пролета электронов сокращено до минимума вследствие уменьшения расстояний между электродами. Лампы маячкового типа можно применять на частотах до 3000 Мгц (10 см).
