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:

  • Евгений Адамов: пешка в большой игре?

    Это показал недавний опыт Евгения Адамова, экс-главы Минатома России. По мнению большинства посетителей сайта нашей газеты, принявших участие в опросе, именно резонанс на Западе повлек малоприятные для бывшего чиновника последствия. Между тем в своем комментарии того же мнения придерживается и наш сегодняшний эксперт Сергей Митрохин, депутат и координатор фракции «Яблоко – Объединенные демократы». ...

  • Заказчик предпочитает комплексный «интеллект»

    Может ли автоматизация производства полностью заменить персонал? Известные мировые производители новейших цифровых технологий уверенно заявляют – нет. По крайней мере, из блиц-интервью с архитектором бизнес-решений в энергетике компании SAP Игорем Кизовским стало ясно, что даже самый совершенный технический интеллект не может вытеснить человека. Хотя из любого правила возможны исключения. – Максимально высокий уровень автом...

  • Системный оператор получил новые полномочия

    Постановление правительства Российской Федерации «О штабах по обеспечению безопасности электроснабжения» значительно расширило функции и права Системного оператора (ОАО «СО ЕЭС») по управлению режимами работы объектов электроэнергетики. Новый документ определяет особенности оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике при угрозе нарушения электроснабжения или возникновении аварийного электроэнергетического режима. Представ...

  • Блиц

    Представитель руководства ТГК-6 вошел в состав координационного совета по промышленно-энергетическому форсайту Минпромэнерго РФ. В работе нового совещательного органа при Минпромэнерго будет принимать участие и. о. заместителя генерального директора по стратегии и корпоративному управлению Михаил Бычков. Координационный совет – совещательный орган, созданный в целях развития отраслевой и межотраслевой координации, долгосрочного прогн...

  • Грузия: Турецкая «Аджар Энерджи» построит в Грузии семь ГЭС

    Турецкая компания «Аджар Энерджи» построит в грузинском регионе Аджария семь новых гидроэлектростанций. Соответствующий меморандум подписали министр энергетики Грузии Александр Хетагури и генеральный директор «Аджар Энерджи» Метин Кумушоглу. Как заявил журналистам А. Хетагури, объем инвестиций в строительство гидроэлектростанций составит 167 миллионов долларов. Общая мощность всех семи станций составит 119,9 мегаватта (ежегодная общая в...