16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/97/7170.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 05 (97) март 2008 года

Прошлое и настоящее радиоламп

Энергетика К. т. н. Леонид АШКИНАЗИ

Появление полупроводников поначалу не посеяло паники среди создателей электровакуумных приборов. Электрические параметры первых транзисторов из‑за несовершенства технологии сильно отличались от экземпляра к экземпляру. А среди радиоламп и в то время были свои «лилипуты».



Предыстория

Еще в 1934 году Ю. А. Кацман и А. А. Шапошников предложили конструкцию «штабельной лампы»: на керамических рамках крепились отдельные электроды, потом рамки складывались штабелем. Специалистам американской фирмы «Дженерал электрик» удалось, идя по этому пути, создать лампы диаметром 1 мм. Затем попытались создать так называемые планарные лампы, все электроды которых находились в одной плоскости: на участки подложки наносили слой металла, и электроны летели с пленки‑катода на пленкуанод над пленкой‑сеткой.

Физические принципы работы транзисторов не позволяют создать мощные полупроводниковые приборы, работающие на сверхвысоких частотах. Для отвода тепла нужно иметь довольно большую площадь р-n - перехода. Это в свою очередь увеличивает емкость, и на высоких частотах коэффициент усиления падает. Кроме того, чем больше мощность, тем больший заряд возникает в области р-n - перехода, и за время периода колебаний он не успевает рассасываться, то есть носители его – электроны и дырки – не успевают, говоря на профессиональном языке, рекомбинировать.

А вот среди радиоламп 1930–40‑х годов были такие, которые оказались способны генерировать и усиливать сигналы с частотой в сотни мегагерц. Эти очень необычные устройства предназначались для радиолокаторов.

У обычных электровакуумных триодов, как и у транзисторов, верхняя рабочая частота ограничена. Ведь, несмотря на высокую скорость, электронам требуется какое‑то время, чтобы пролететь от катода до сетки. Если это время больше периода изменения напряжения на сетке, то электрон не успеет добраться до анода. Кроме того, на высоких частотах начинают играть роль межэлектродные емкости и индуктивности выводов, искажая сигнал.

Традиционный способ модуляции электронного пучка по интенсивности на определенном этапе себя исчерпал. Требовалось нетривиальное решение.



Электронный прибой

Выход нашли изобретатели братья Р. и З. Варианы, В. Хан и Г. Метклаф, наблюдая на море за накатывающими на берег волнами прибоя. Поэтому придуманную ими лампу они назвали клистроном, что в переводе с греческого означает «удар волны».

По законам физики переменный электрический ток возбуждает в пространстве электромагнитное поле, которое в свою очередь наводит ЭДС в расположенном поблизости проводнике. На явлении электромагнитной индукции построена вся радиосвязь. Это же явление положено в основу работы клистрона.

Здесь нам придется вспомнить еще об одном явлении – резонансе. Резонанс электромагнитных колебаний возникает в колебательном контуре, состоящем из индуктивности и емкости. Чем меньше индуктивность и емкость, тем выше резонансная частота контура. Для очень высоких частот контур состоит из двух пластин, соединенных проводником. Правда, такой контур сильно излучает энергию в пространство. Однако если его закрыть со всех сторон металлом (экранировать), то излучение уменьшится. Представим, что к одному проводу добавился второй, третий, четвертый и так далее – в конце концов получится фигура, напоминающая тор, и она сможет играть роль экрана.

Этот контур, называемый объемным резонатором, не только не излучает, но и не возбуждается внешним полем. Но стоит проделать в пластинах центральные отверстия и пустить сквозь них электрон, как на пластинах появится напряжение (хотя и очень маленькое). Вот если бы электронов было сразу много, то и напряжение оказалось бы высоким.
Теперь вообразите электровакуумный прибор, в котором, как в кинескопе, есть электронная пушка, формирующая пучок электронов. На его пути поместим объемный резонатор, соединенный с источником высокочастотных колебаний. Пролетая сквозь него, электроны будут либо ускоряться, либо тормозиться – это зависит от направления поля в зазоре в данный момент времени.

Проследим, что происходит с электронным пучком дальше. Чтобы наглядно представить себе это, достаточно сравнить летящие электроны с забегом на длинную дистанцию с раздельным стартом, причем в этом забеге среди бегунов есть мастера, разрядники и начинающие. Очень скоро участники разобьются на группы, состав которых будет постоянно меняться, а численность групп будет оставаться примерно постоянной. Так же ведут себя электроны, промодулированные по скорости в зазоре резонатора. Они летят не равномерным потоком, а сгустками. Чем не переменный электрический ток? Другими словами, модуляция по скорости превратилась в модуляцию по плотности.

Осталось поместить на пути пучка еще один резонатор, в котором электроны будут наводить теперь уже весьма значительные напряжения.
Продолжение читайте в следующем номере

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 05 (97) март 2008 года:

  • Юрий Травников: «Угольной генерации нужны новые тарифы»

    Последние дни зимы 2007 года принесли ряд известий, имеющих прямое отношение к угольной генерации, – теме, неоднократно обсуждавшейся на страницах ЭПР. Наконец утверждена генеральная схема объектов электроэнергетики до 2020 года, предусматривающая увеличение доли угольной генерации с нынешних 25 до 40 процентов. При этом абсолютный объем потребления угля энергетиками должен увеличиться более чем в два раза.Свое видение ситуации предлага...

  • «Газпром» и СУЭК должны пожертвовать активами

    Федеральная антимонопольная служба (ФАС) потребует от «Газ­прома» и компании СУЭК при создании совместного предприятия продать часть энергоактивов, сообщил глава службы Игорь Артемьев. «Газпром» и СУЭК планируют закрыть свою сделку до 31 августа. Ранее Федеральная антимонопольная служба выступала резко против подобного объединения, отмечая, в частности, сложности с обеспечением конкуренции в Сибири и на Северном Кавказе. Поэтому, хот...

  • «Камчатка»: больше, чем котельная

    Санкт-Петербург, Петроградская сторона… Легендарный полуподвал на улице Блохина. Казалось бы – котельная и котельная. Мало ли в России, и в Петербурге в частности, котельных? Но многие ли из них могут похвастаться таким звездным составом кочегаров? На сцене бывшей котельной, теперь уже известной как клуб «Камчатка», выступают молодые музыканты, «идейные последователи», для которых эта площадка может стать отправной точкой успешн...

  • ММК претендует на «Белон»

    Основной акционер ОАО «Белон» Андрей Добров не собирается отдавать контрольный пакет ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ММК). В настоящее время ММК принадлежит пакет в 10,75 процента акций группы, приобретенный в 2007 году. Однако, как ранее отмечал представитель комбината, ММК не исключает возможности увеличения доли в «Белоне» до контрольной. Более того, это решение уже было принято 13 сентября советом директоров комбина...

  • Допэмиссия привлечет инвесторов

    Совет директоров РАО ЕЭС утвердил программу подготовки и размещения дополнительных акций ОАО «ТГК-14» для привлечения инвестиций в развитие компании. Первоначально путем размещения дополнительных акций ТГК-14 для финансирования приоритетных теплосетевых проектов в Чите и Улан-Удэ предполагалось привлечь 2,3 миллиарда рублей. Исходя из этой оценки, ТГК-14 намеревалась разместить не более 327 миллиардов обыкновенных акций номиналом 0,001...