Нності роботи генераторних ламп НВЧ діапазону
Генераторні лампи - електровакуумні електронні прилади, призначені для перетворення енергії джерела постійного чи змінного струму на енергію високочастотних електромагнітних коливань.
Розглянемо принцип дії найпростішого лампового генератора, що складається з вакуумного тріода та коливального контуру.
У контурі під впливом випадкових електричних коливань виникають власні коливання струму та напруги. Щоб коливання в контурі не згасали через втрати енергії, її необхідно поповнювати. Це здійснюється за допомогою тріода: змінна напруга, що надходить від контуру до сітки тріода через трансформаторний зв'язок, викликає зміну анодного струму; в результаті в ланцюгу анода з'являються пульсації струму, які електромагнітних коливань при правильному підборі фази напруги, що подається на сітку лампи (ланцюг зворотного зв'язку), поповнюватимуть енергію коливального контуру (позитивний зворотний зв'язок).
Якщо поповнення енергії в коливальному контурі перевершує втрати її за той самий час, то амплітуда початкових коливань, що виникли в контурі, зростатиме. Проте з наростання амплітуди коливань коефіцієнт посилення зменшується з допомогою нелінійності вольтамперної характеристики тріода. В результаті встановлюється стаціонарна амплітуда коливань, що генеруються. Частота v електромагнітних коливань визначається при цьому параметрами коливального контуру - електроємністю С та індуктивністю L. Так, частота коливань, що генеруються, дорівнюватиме резонансній частоті коливального контуру:
В області частот, відповідних НВЧ випромінювання, суттєвими стають ємності таіндуктивності деталей як електронної схеми генератора, а й самого вакуумного тріода. Тому в генераторних лампах НВЧ діапазону зовнішній коливальний контур відсутня, а роль елементів коливального контуру виконують міжелектродні ємності та індуктивності самих електродів вакуумного тріода.
На рис. представлено конструкцію металокерамічного генераторного тріоду середньої потужності. Основними робочими елементами тріода є катод 7, що нагрівається, емітуючий електрони, анод 5 і сітка 6. Ці електроди розташовані на певних досить близьких відстанях один від одного; їх поверхні паралельні. Міжлектродні ємності та індуктивності електродів (разом з їх циліндричними висновками) відіграють роль елементів коливального контуру, в якому збуджуються електромагнітні коливання відповідної частоти. Електроди розділені керамічними ізоляторами, які щільно з'єднані з металевими електродами. При виготовленні тріода здійснюється високовакуумне відкачування його робочого об'єму через штенгель 2, верхній кінець якого після від'єднання від вакуумної вакуумної системи, що відкачує, герметизується. Для повітряного охолодження працюючого тріода застосовується металевий радіатор 3. Циліндричні висновки 4 і 9 електродів металевий радіатор 3. Циліндричні висновки 4 і 9 електродів призначені для подачі на електроди відповідних напруг і пристосовані до безпосереднього підключення генератора до резонаторної коливальної системи.
У загальному випадку генераторні лампи розрізняють за кількістю електродів (тріоди, тетроди, пентоди), роду роботи (безперервної дії та імпульсні), рівню потужності (малої потужності – до 25 Вт, середньої потужності – до 1 кВт, потужні – до 200 кВт,надпотужні – понад 200 кВт), діапазону робочих частот (короткохвильові (KB) – до 30 МГц, ультракороткохвильові (УКХ) – до 300 МГц, надвисокочастотні (НВЧ) – понад 300 МГц). З метою збільшення потужності генерованих електромагнітних коливань використовуються катоди, що нагріваються, з великою - в десятки квадратних сантиметрів - емітуючою поверхнею.