Появление этого тока в цепи сетки вызывает расход энергии источника сигнала, рост тепловых потерь на аноде и снижение усиления. Активная входнай проводимость лампы, обусловленная инерцией электронов, определяется из отношения

g„ = /с акт/Сс = *э5кб2, = *э5к (№Ткс)2;

Активная входная проводимость пропорциональна р бочей поверх-остк электродов и обратно пропорциональна действующему значению сигнала иа управляющей сетке. С ростом частоты активная входная проводимость увеличивается.

Влияние междуэлектродных емкостей на работу ламп. Междуэлектродные (входная и выходная) емкости ламп на СВЧ увеличивают реактивную проводимость входной и выходной цепей. Череа проходную емкость возрастает глубина обратной связи между входной и выходной цепями. Входная и выходная емкости ограничивают верхнюю рабочую частоту колебательных контуров. Уменьшение междуэлектродных емкостей требует реализации ряда противоречивых т-ребованнй. Например, уменьшение междуэлектродных емкостей достигается путем увеличения расстояния между электродами, однако эта мера вызывает увеличение угла пролета и снижение крутизны. Уменьшение рабочих поверхностей электродов снижает полезную мощность, отдаваемую лампой. Выбирают оптимальные решения.

Влияние индуктивности вводов на работу лампы. Индуктивность вводов определяется длиной внешних штырьков, высотой октального цоколя или плоской ножки, размером траверс и может быть определена по формуле

/.„2/[ln(4 rf)-1] Ю-9, (15.2)

где I и d - соответственно длина и диаметр ввода, см.

При небольшой длине вводов индуктивность их невелика, однако на СВЧ заметно возрастает их индуктивное сопротивление.

Пример. Длина ввода /= 1,5 см, диаметр d=0,l см. Определить индуктивность ввода и его индуктивное сопротивление на частоте 3000 МГц:

1„ = 2/[In (4 rf) - 1] 10-9 = 2-1,5 [1(1(4-1,5/0,1)- 1] 10-9 10-8 Гн; = ш/,з = 2nfLg = 6,28.3000-106-10-8 ~ igo Ом.

В усилительных лампах больше всего проявляется влияние индуктивности катодного ввода (рис. 15.3, а), по которому проходит полный катодный ток лампы. Переменная составляющая катодного тока создает на катодном вводе переменное напряжение f/i, =/kCoLk, действующее во входной цепи лампы. Соотношение между токами и напряжениями во входной цепи проследим по векторной диаграмме (рис. 15.3, б).

Предположим, что инерция электронов не проявляется, поэтому наведенный ток в цепи сетки отсутствует. В этом случае ток катода /к и сеточное напряжение f/ск находятся в фазе. Напряжение Ul на индуктивности опережает ток /к на 90°. Входное напряжение равно, геометрической сумме напряжений Ub и Uck- Сеточный ТОК /ск Чв-

gxffo"

Вхант

•с-к

Рис. 15.3. Схема и векторная диаграмма входной цепи триода

рез емкость Сек опережает напряжение Ucu на.90°. Ток /др через проходнзто емкость Спр также опережает f/вх на 90°. Входной ток /вх = /ск+/пр- Из диаграммы видно, что между /вх и f/вх угол сдвига фаз ф<90°. Следовательно, входная цепь лампы обладает активной проводимостью. Проекция вектора /вх на f/вх Даст активную составляющую входного тока /вх.акт- Активная составляющая входной проводимости, возникающая за счет действия индуктивности катодного ввода.

Во-первых, индуктивность является общим элементом входной и выходной цепей, через который между этими цепями возникает нежелательная обратная связь. Во-вторых, индуктивность совместно с междуэлектродными емкостями приводит к возникновению активной составляющей тока (снижению входного сопротивления). Это вызывает рост потерь во входной цепи лампы.

Нежелательное влияние индуктивности ввода на работу ламп на СВЧ снижают, укорачивая вводы, применяя бесцокольные миниатюрные лампы с плоской ножкой, устраивая сдвоенные и строенные (параллельно соединенные) или дисковые и цилиндрические вводы.

Потери энергии в лампах. На СВЧ потери обусловлены поверхностным эффектом, увеличивающим сопротивление токонесущих элементов; излучением энергии электродами и их вводами, размеры которых соизмеримы с рабочей длиной волны; затратами дополнительной энергии в электрическом поле высокой частоты на изменение поляризации диэлектриков, что проявляется в нагреве отдельных деталей.

Ослабление этого эффекта достигается электролитическим уплотнением поверхности вводов и покрытием серебром. Потери на излучение снижают применением закрытых колебательных систем (объемных и коаксиальных резонаторов, волноводов). Диэлектрические потери уменьшают путем изготовления баллонов ламп и крепежн\ых элементов из материалов (ВЧ керамики, специальных сортов стекла, слюды) с малыми значениями тангенса угла диэлектрических потерь.

требования к лампам СВЧ. Лампы, предназначенные для работы на СВЧ, должны иметь малую величину угла пролета, обеспечивающую безынерционную работу; небольшие междуэлектродные емкости, позволяющие уменьшить емкость контуров и повысить устойчивость работы усилителей; малую индуктивность вводов, вызывающую нежелательное увеличение входной проводимости; малые диэлектрические потери в изолирующих материалах; небольшое эквивалентное сопротивление шумов. Наряду с этим лампы должны обладать хорошими усилительными параметрами (большой крутизной характеристик и мощностью рассеяния на электродах, высоким к. п. д.).

§ 15.2. Особенности устройства ламп метрового и дециметрового диапазонов

Особенности конструкции ламп метрового диапазона (30- 300 МГц). Для увеличения крутизны и уменьшения угла пролета в лампах сокращают междуэлектродные расстояния. Это ведет к некоторому увеличению междуэлектродных емкостей. Однако увеличение емкостей меньше, чем крутизны, так как крутизна обратно пропорциональна квадрату расстояния между электродами [см. (12.8)], а емкость - этому расстоянию в первой степени.

Усилительные лампы метрового диапазона характеризуются миниатюрным и сверхминиатюрным бесцокольным оформлением, при котором сокращаются размеры электродов и длина вводов (в результате чего уменьшаются их емкости и индуктивности), проводимость и диэлектрические потери и, как следствие, увеличиваются входное и выходное сопротивления ламп. Миниатюрные и сверхминиатюрные лампы удовлетворительно работают на частотах до 200 МГц.

Для устранения нежелательной обратной связи между входной и выходной цепями через индуктивность катодного ввода и обеспечения раздельного подключения к нему анодной и сеточной цепей электроды (катод, сетка) некоторых миниатюрных ламп снабжают сдвоенными и строенными вводами.

Влияние междуэлектродных емкостей можно снизить рациональным включением ламп в схему. В усилителях СВЧ наиболее распространена схема с общей сеткой (рис. 15.4, а), предложенная в 11929 г. М. А. Бонч-Бруевичем. В этой схеме напряжение усиливаемого сигнала Ывх подается во входной контур ЫС1, включаемый между котодом и сеткой. Усиленное напряжение Ывых снимают с выходного контура L2C2, включаемого между сеткой и анодом. Сетка является общим элементом входной и выходной цепей и выполняет функции управляющей и экрана между анодом и катодом лампы. При таком включении нежелательная связь между контурами, осуществляемая через относительно небольшую (примерно 0,01 пФ) емкость Сак, будет ослаблена, вследствие чего повысится устойчивость усилителя. Для ослабления влияния индуктивности ввода сетку снабжают многократными вводами.