(hexod), cinci (heptod) și șase (octod). În unele cazuri, o parte a lămpii servește ca o "lampă heterodyne", și o parte - "lămpi de mixer". În acest caz, transmiterea semnalului de la oscilatorul local către mixer are loc nu prin cabluri, ci prin introducerea electronilor dintr-o parte a lămpii în cealaltă, adică printr-un curent în vid.
Cum funcționează o triodă convențională când se aplică o tensiune AC de înaltă frecvență? Atâta timp cât tensiunea pe rețea este mai mare decât media, un câmp de accelerare mare acționează asupra electronilor care zboară de la catod. Dacă tensiunea este mai mică decât media, câmpul de accelerare este și mai mic. Dacă în timp ce electronul zbura, o perioadă de tensiune alternativă a trecut, atunci efectul total asupra electronului este absent - o jumătate de perioadă a fost împins, o jumătate de perioadă a fost frânată. Astfel, la o frecvență la care perioada alternării tensiunii este egală cu timpul de zbor al electronului, lampa nu poate funcționa deloc. Cele mai bune lămpi cu microunde funcționează la frecvențe de până la 10 gigahertzi. Acest lucru se realizează prin reducerea decalajului dintre catod și rețeaua până la 10 microni - cu o creștere corespunzătoare a complexității producției și a costurilor, precum și o scădere a fiabilității și a puterii.
Pe măsură ce crește frecvența de operare, apar alte probleme. Pe măsură ce tensiunea pe rețea se schimbă, electronii zboară în golul-anodie la diferite viteze. Timpul de zbor de la rețea la anod nu este, de asemenea, egal cu zero, iar electronii se pot "amesteca" mai bine, mai târziu, dar la viteze mari, pot depăși pe cei care au zburat mai devreme, dar la viteze mai mici. Ca rezultat, forma impulsului va fi distorsionată dacă lampa funcționează într-un mod pulsatoriu. În cele din urmă, frecvența rezonantă a circuitului crește odată cu scăderea inductanței și a capacității. Dacă lampa funcționează la o anumită frecvență, este obișnuit să folosiți contururi reglate la această frecvență în circuitele rețelei și anodului. Dar lampa are capacitate proprie (între electrozii) și propria sa inductanță (intrări). Nici mai puțin din această capacitate și nici mai puțin din această inductanță este capacitatea și inductanța circuitului făcut posibil.
Acestea sunt probleme asociate frecvenței. Există încă probleme legate de putere. Gama de radar și emițător radio și capacitatea de a funcționa în condiții de interferență depind de putere. Aceasta poate fi mărită fie prin creșterea curentului lămpii, fie prin creșterea tensiunii. Deoarece densitatea maximă de curent luată de pe catod este limitată, fie zona catodică, fie tensiunea trebuie crescute. Ambele înseamnă o creștere a mărimii lămpii, deoarece, odată cu creșterea tensiunii, este necesar să se mărească diferențele dintre electrozi pentru a evita defectarea electrică.
Uneori - și acest lucru este cel mai interesant - soluția este intermediară, când noua lampă nu este doar lărgită, ci este, de fapt, mai multe lămpi într-un plic vid obișnuit. Uneori aceste lămpi au și unele detalii generale. De exemplu, soluția standard este prezența în lampă a câtorva catozi cu o rețea și un anod. Uneori, granița dintre "general" și "privat" este atât de inteligent încât nu o veți înțelege imediat. De exemplu, într-o lampă cu mai multe fascicule, care a fost propusă de V.F. Kovalenko în 1940 și A.P. Fedoseev în 1941, catodul este încălzit peste tot, dar electronii care emit emițătorul nu umple toată suprafața sa, ci numai secțiunile dintre barele de rețea. Prin urmare, electronii zboară în cea mai mare parte peste grila, chiar și cu tensiune pozitivă pe ea.
Una dintre tendințele în dezvoltarea designului lămpilor a fost încercarea de a reduce numărul de piese. În 1934, Yu.A. Katzman și AA Shaposhnikov a propus construirea unei "lampi stack". Pe cadrul ceramic, electrozii individuali au fost fixați, apoi cadrele au fost stivuite și stivuite. O astfel de lampă ar putea fi mică, asamblarea ei ar putea fi mecanizată. A fost rezistent la căldură (cadre din ceramică) și de înaltă frecvență (goluri mici).
Într-un tub de electroni, electronii zboară prin grile. Imaginați-vă un flux electronic care străpunge două rețele distanțate. Deși nu există nici o tensiune între grile, nu există nici un câmp în spațiul dintre ele, fiecare electron zboară din spațiul cu aceeași viteză cu care zboară în el. Atunci când tensiunea dintre grile este, viteza electronilor va crește dacă câmpul dintre grile accelerează și scade, în cazul frânării. Ce se întâmplă dacă tensiunea se modifică sinusoidal? Electronii care traversează spațiul cu câmpul de accelerare se vor deplasa mai repede decât cei care au trecut intervalele din câmpul de întârziere. Ca rezultat, electronii se vor aduna în smocuri, constând din electroni zburate decalaj înainte, dar la un câmp decelerarea și zburat mai târziu, dar la un câmp de accelerare. Acesta este modul în care se formează surful electronic - valuri electronice, care se rostogolesc pe țărm. Cheagurile electronice sunt ceva puternic, grav, aproape tangibil. Se pare că puteți transforma o mică tensiune în ceva mai mult. Dar în ce?
Modularea vitezei pe care am creat-o, ocolind fasciculul de electroni între cele două grile. Vom încerca să folosim același sistem pentru a absorbi energia din ciorchine electronice. Dacă, de pildă, ciocnirile electronice zboară prin decalajul dintre rețelele în care există un câmp de frânare, atunci din electronii decalajului vor ieși cu energii mai mici - prin urmare, am scos o parte din energia din ele. Ar trebui să creăm acest câmp. Acum introducem conceptul de "curent indus", care este foarte important pentru tehnica dispozitivelor electrovacuum. Lăsați electronul (cel puțin unul, deși un cheag) să zboare în interiorul spațiului, de la electrodul stâng la cel drept. În timp ce zborul continuă, intensitatea câmpului dintre electrodul stâng și ciorchine scade și crește între cheag și electrodul drept. Aceasta înseamnă că densitățile de încărcare de pe electrozi se schimbă, de asemenea, și, în consecință, curentul curge în circuitul care leagă acești electrozi. Acesta este curentul indus. Fiti atenti - electronul nu cad pe electrod, iar curentul in circuit se duce.
Acest curent transportă energia dată de electroni. Poate încărca bateria, produce căldură în rezistență sau poate fi folosită în alt mod. Dacă electrozii sunt conectați printr-o rezistență, atunci, în conformitate cu legea lui Ohm, tensiunea va curge atunci când curentul curge. Această tensiune are o astfel de polaritate încât câmpul decelerează electronii. În caz contrar, nu ar putea fi - în cazul în care polaritatea de tensiune au fost diferite, fascicul în sine ar fi accelerat. Cum de a fi atunci cu legea conservării energiei? Și totul este în ordine - energia pierdută de rază intră în sarcină și, dacă această rezistență simplă, se transformă în căldură. Deci, cu ajutorul unui decalaj cu două grile, este posibil să se creeze o modulare a vitezei în fascicul de electroni, apoi se transformă în modulație de densitate, iar cu ajutorul unui decalaj cu două grile, energia poate fi preluată dintr-un astfel de fascicul. Acest dispozitiv a fost inventat în 1939 de către frații R. și Z. Varian și, în mod independent, V. Khan și G. Metcalf. Ei au numit-o "klystron" - din cuvântul grecesc, însemnând să lovească sau să lovească un val. Mai târziu, a fost numită klystronul de tranzit, pentru al distinge de alt dispozitiv, pe care îl vom descrie mai jos. Ambele dispozitive pot funcționa la frecvențe de 100 de ori mai mari decât cele mai bune lămpi controlate electrostatic.
Imaginați-vă că trebuie să transferați informații și că există un emițător care funcționează la o anumită frecvență f. La ce viteză puteți transmite informații în prezența unui astfel de transmițător? Să controlam semnalul transmis, tăind perioade individuale de oscilații din el. În acest fel, puteți transmite informații la o rată de f biți / s (1 bit este o alegere din două situații: există o jumătate de undă sau nu, pentru a transfera textul alfabetic aveți nevoie de 5 biți pe literă (dacă există litere diferite - 32)). Există multe tipuri de modulație, iar ratele de transmisie a informațiilor cu ajutorul lor sunt diferite. Dar ordinul de mărime va fi același cu cel pe care l-am primit. Cu cât mai multe informații dorim să transmitem, cu atât mai mare este frecvența de operare, astfel încât transmisiile de televiziune sunt efectuate la frecvențele domeniului metrului și chiar și pe lungimi de undă mai scurte. În plus, oscilațiile electromagnetice de înaltă frecvență sunt utilizate în radar, pentru alimentarea acceleratoarelor și pentru multe alte scopuri, inclusiv încălzirea produselor în cuptoarele cu microunde.
Să ne amintim problemele lămpilor. Aici au fost: timp de zbor catod - rețea, timp de tranzit anod de rețea, capacitate / inductanță a lămpii. Cum a făcut Klystronul aceste probleme? Reducerea timpului de zbor poate fi mărită de viteza electronului. Acest lucru se face în klystron. Mai întâi, electronul este accelerat de o tensiune relativ ridicată și numai atunci este introdus în spațiul de control cu două grile. Perioada de timp a anodului de rețea este transformată în beneficii - în acest moment, modularea de mare viteză este transformată în modulație de densitate. Și ce să faci cu capacitățile și inductanțele? Imaginați-vă un circuit tunat la o frecvență foarte înaltă. Condensatorul în el - două plăci, inductivitatea - o bucată de sârmă care le conectează. Acest circuit are un dezavantaj - acesta va radia puternic în spațiul din jur. Cum să facem acest lucru? Este cunoscut sub numele de - screening. Derularea mentală a firului care leagă plăcile condensatorului, în jurul axei - obținem ceva care arată ca un torus ("bagel"). Împreună cu plăcile, formează ceea ce se numește un "rezonator al cavității". Capacitatea este conectată la plăci, iar inductanța la restul carcasei. Și cât de bine este combinată cu un decalaj cu două grile! Este nevoie doar de a face o gaură de două grile sau de a pune o parte "inductivă" a rezonatorului - un torus - pe exterior cu un spațiu cu două grile (este posibil deja în afara vidului). Cu ochiul liber, arată goală din interior. Dar știm că în interiorul ei este un câmp magnetic. Un klystron care trece poate fi ușor transformat într-un generator. Pentru a face acest lucru, este necesar să deducem o parte a semnalului de la rezonatorul de ieșire și să îl returnați în cavitatea de intrare. Dacă defazajul în clistron și bucla de reacție, astfel încât o porțiune a semnalului de ieșire înapoi la intrare în fază cu semnalul de intrare, amplificatorul poate deveni un generator.
Rețineți că semnalul însuși este, de asemenea, fascicul de electroni în sine, mai precis, clusterele electronice care se propagă în el. Dacă le forțezi să se întoarcă la rezonatorul de intrare? Să permitem, de exemplu, în locul celui de al doilea rezonator să existe un "reflector" - un electrod la care se aplică o tensiune negativă. Cheagul va zbura până la el, se va întoarce și va zbura înapoi spre golul de intrare. Trecând prin spațiul de intrare, un astfel de cheag va cauza apariția unui câmp electric. Dacă faza acestui câmp este de așa natură încât va îmbunătăți modularea fasciculului de electroni, semnalul va crește cu fiecare interval, dispozitivul va începe să genereze un câmp electromagnetic. Prin variația tensiunii pe reflector, este posibil să se controleze timpul de zbor al ciorchinului dintre primul și al doilea pasaje prin rezonator. Cu cât tensiunea negativă este mai mare pe reflector, distanța mai mare de la ea însăși va opri coagularea și va determina revenirea la golul. Prin urmare, în klystronul reflexiv, frecvența oscilațiilor generate se schimbă atunci când tensiunea pe reflector se schimbă. În mod natural, acesta generează la frecvența la care este îndeplinită condiția de potrivire a fazelor, iar timpul de zbor al grupului și faza de sosire depind de tensiunea pe reflector. Dar de unde provine primul cheag, prima eterogenitate a fluxului, cu care crește avalanșa semnalului, transformându-se în generație? Primele eterogenități sunt fluctuațiile fasciculului de electroni, neomogenitățile aleatorii, care sunt întotdeauna prezente. Cel puțin pentru că fluxul unei încărcări nu este continuu - constă în electroni individuali.
Klystronul reflectorizant a fost creat în 1940 de către V.F. Kovalenko și, independent de el, N.D. Devyatkovym, E.N. Daniltsev, I.V. Piskunov. Timp de decenii, a fost principalul tip de generator al oscilațiilor cu microunde (cuptor cu microunde). Dispozitivele semiconductoare ulterioare au făcut din klystronul reflectorizant o competiție serioasă. Cu toate acestea, în gama de milimetri de undă de undă, EVE încă "dă cote" semiconductorilor.
Aici trebuie să facem o retragere mică, pur umană. În multe cărți despre invenția klystronului reflexiv, a fost scris că a fost inventat de Academicianul Devyatkov. Și asta e tot. Și ei nu mint și nu au spus adevărul. A ignorat cu succes rolul lui Vadim Kovalenko și în alte cazuri. Și a făcut o mare contribuție la dezvoltarea electronice de vid sovietice: este suficient să spunem că, în câțiva ani, jumătate din articolele din revista „microunde Electronics“ - principala industrie revista - conține sau link-uri la munca sa, și îi mulțumesc „pentru o discuție utilă,“ „pentru critica "Și cum ar fi. Și aceasta, în ciuda faptului că publicațiile sale originale nu avea prea multe. El ar putea ghici izbitor importante probleme cu succes le-a rezolvat și a scris un articol clar - în ceea ce privește tehnicile de prezentare, multe dintre lucrările sale rămân de neegalat. Cu toții am făcut un lucru, de unde a venit invidia? Este pentru că el - o persoană inteligentă și un mare povestitor - sa bucurat de un mare succes cu femeile? Suntem cu toții egali în fața istoriei, se va pune totul în locul său, disputele prioritare nu este necesară pentru cei care nu sunt încă cu noi pentru o lungă perioadă de timp, și odată ce acestea sunt necesare și pentru noi. Cinstea noastră - și în aceste chestiuni - ne trebuie acum.
Au fost o mulțime de probleme în domeniul designului și tehnologiei UHF EVP. Este mai ușor să spun că totul este o problemă acolo. Mai întâi, grilele formând un spațiu în rezonator. Unele părți ale electronilor se găsesc pe aceste rețele, transformând instantaneu toată energia lor cinetică în energie termică. Plasele realizate atât cu refractare, cât și cu nervuri subțiri înalte (pentru a transmite mai bine căldura părții răcite a rezonatorului), dar în același timp - în dispozitivele puternice ale unor astfel de plase. Fasciculul de electroni zboară prin orificiu - ca printr-o rețea cu o fereastră mare.
Următoarea problemă este "fereastra pentru puterea de ieșire". Oscilațiile electromagnetice puternice sunt generate în vid, dar ele sunt necesare pentru noi în afara dispozitivului, în aer. Se pare că nu există nici o problemă specială - orice sticlă sau ceramică sunt transparente pentru radiația electromagnetică și "nu sunt transparente" pentru aer. Dar unele dintre radiațiile electromagnetice sunt absorbite de sticlă sau ceramică și o încălzesc. Ceramica - materialul în sine este rezistent la căldură, dar când este încălzit, conductivitatea crește, începe să absoarbă mai multă radiație electromagnetică, să se încălzească și mai mult și așa mai departe. Acest proces se numește defalcare termică și se termină cu un orificiu prin care se intersectează volumul de vid al dispozitivului și atmosferă.
Multe EVR-uri cu microunde funcționează într-un mod cu impulsuri. Aceasta înseamnă că fasciculul de electroni se prăbușește la suprafața colectorului prin impulsuri - să zicem, 1 μs curent continuă și apoi 1 ms de curent nu este prezent. Aici, pe colector, biografia scurtă, dar luminată a electronului se termină - într-un vid a accelerat, a fost frânată și generată, iar în metal există doar un gaz de electroni fără față, unde electronii nu diferă unul de celălalt. Dar în cele din urmă, electronul face rău acest lucru - dând restul energiei pentru încălzirea colectorului, contribuie la distrugerea acestuia. Într-adevăr, atunci când curentul trece, suprafața colectorului se încălzește într-o pauză - se răcește. În timpul încălzirii și răcirii, se produc tensiuni termice, în materialul colectorului, dislocările treptat se acumulează, apoi apar fisuri și, ca urmare, colectorul începe să se descompună.
În ceea ce privește ferestrele de putere, ele se supraîncălzesc și sunt distruse din cauza absorbției energiei undei electromagnetice în ele. Se pare că crearea de dielectrici cu conductivitate foarte scăzută poate rezolva această problemă. Din păcate, un electron, lovind orice material, scutură electroni secundari din el. Și ce? Să presupunem că chiar un electron nebun a lovit o fereastră ceramică pentru ieșirea de energie - ei bine, el va bate niște electroni secundari, ei zboară oriunde, asta-i tot. Dar, în primul rând, va distruge câțiva electroni secundari - câteva bucăți. În al doilea rând, odată ce fereastra este proiectată pentru producerea energiei, înseamnă că în jurul ei și în el există întotdeauna un câmp electromagnetic puternic. Electronii secundari vor fi accelerați de acest câmp, energia va fi colectată de la el, va fi tăiată în ceramică, mai mulți electroni secundari vor fi scoși din el, ceea ce din nou va fi accelerat de câmp și va disparea. Avalanșa electronilor crește, energia este îndepărtată de undele electromagnetice și se duce
Trimiteți-le prietenilor: