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:

  • Парогазовая установка для Новомосковской ГРЭС

    ОАО «ТГК-4» начала строительство теплофикационного парогазового энергоблока электрической мощностью 240 МВт на Новомосковской ГРЭС в Новомосковске Тульской области. Согласно проекту, на Новомосковской ГРЭС предусмотрено построить ПГУ мощностью 240 МВт с двумя газотурбинными установками LMS100 производства General Electric. Совет директоров ОАО «ТГК-4» одобрил заключение договора генерального подряда с ЗАО «Энергокаскад» для проведения ...

  • «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...

  • В «Новгородэнерго» прошла командно-штабная тренировка

    Целью тренировки стала проверка готовности оперативных штабов подразделений компании по организации и руководству работами, направленными на ликвидацию технологических нарушений, проведение аварийно-восстановительных работ, мобилизацию технических, материальных и людских ресурсов, выработку технических решений по устранению последствий ЧС. В ходе тренировки особое внимание уделяется организации взаимодействия оперативного штаба с ОАО «...

  • Блиц

    Предприятия ИПГ «Гидравлические машины и системы» одержали победу в трех тендерах на поставку насосного и нефтепромыслового оборудования для освоения Верхнечонского нефтегазоконденсатного месторождения. Общая сумма выигранных тендерных лотов составила около 60 миллионов рублей. В результате выигранных тендеров в адрес ОАО «Верхнечонскнефтегаз» будет поставлено оборудование для системы поддержания пластового давления и насосные станции...

  • Блиц

    Правительство России утвердило план размещения объектов электроэнергетики России до 2020 года. Генеральная схема, схожая с планом советского правительства ГОЭЛРО в 1920‑х годах, была подписана 26 февраля. Впрочем, схема будет корректироваться еще раз в три года. Пока точные характеристики плана неизвестны. Ранее предполагалось расширить энергомощности страны в зависимости от роста энергопотребления с нынешних 211,3 до 340,4 ГВт...