|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы
таких ламп не рекомендуется снижать напряжение при неполном использовании по мощности из-за заметного снижения КПД анодной цепи. Кроме ламп, указанных в табл. 1.3, для диапазона частот до 250 МГц могут быть использованы некоторые лампы "общего" применения ГУ-82Б, ГУ-84Б, ГУ-85К, ГУ-77Б, ГУ-73Б (см. табл. 1.5) при некотором снижении анодного напряжения и полезной мощности. Применение "коаксиальных" ламп на низких частотах обычно нецелесообразно из-за их высокой стоимости, повышенного потребления энергии цепью накала. Гзнераторные лампы для диапазона УВЧ Несмотря на широкое распространение специальных электронных приборов УВЧ (пролетных многорезонаторных клистронов, ламп бегущей волны, амплитронов и др., см. § 1.5), в радиопередающих устройствах на частотах примерно до 1 ГГц (иногда выше) достаточно широко применяют металлокерамические радиолампы. В пределах указанного диапазона частот эти лампы обладают лучшими по сравнению с клистронами и ЛБВ весовыми и объемными показателями, достаточно высоким КПД (до 60. ..70 %), невысокой стоимостью, но существенно меньшим коэффициентом усиления по мощности. Лампам присущи высокая линейность амплитудной и амплитудно-частотной характеристик, высокая фазовая стабильность. Они нуждаются в более низком питающем напряжении, чем клистроны, менее требовательны к согласованию в волноводных трактах, чем ЛБВ и амплитроны. Клистроны, ЛБВ и другие приборы СВЧ выпускают на определенные, достаточно
узкие полосы частот, а радиолампы могут использоваться на любой частоте ниже предельной. Современные металлокерамические тетроды и триоды СВЧ (табл. 1.8) предназначены для использования в усилителях и автогенераторах по схеме с общей сеткой в сочетании с коаксиальными резонаторами (см. гл. 3). При большой мощности используют принудительное воздушное охлаждение (у некоторых - водяное). Маломощные малогабаритные лампы не нуждаются в принудительном охлаждении. Они могут работать до частот 3.. .4 ГГц. Применение металлокерамических ламп на ОВЧ и тем более на более длинных волнах абсолютно нецелесообразно, так как они дороже ламп, предназначенных для частот ниже 250 МГц, неудобны для использования с другими резонаторами, кроме коаксиальных, потребляют больше энергии в цепях канала, а некоторые менее долговечны. Радиолампы для усилителей мощности с распределенным усилением В настоящее время в промежуточных каскадах широкодиапазонных часто перестраиваемых передатчиков (например, декаметрового диапазона) используются неперестраиваемые широкополосные (широкодиапазонные) каскады [1.1], которые позволяют упростить и ускорить перестройку передатчика с одной несущей частоты на другую и при определенных условиях повысить его надежность. При малых мощностях {Pi 500 ... 1000 Вт), как правило, используются транзисторные широкодиапазонные усилители. При больших мощностях, а также в случае серьезных требований к линейности усиления колебаний с меняющейся амплитудой (Аз/, Kzf меньше -25 дБ), при наличии высокой температуры окружающей среды и в условиях действия проникающей радиации приходится строить ламповые широко-диапазонные усилители. Усилитель с распределенным усилением (УРУ) является одной из перспективных разновидностей широкодиапазонных (широкополосных) ламповых усилителей [1.1]. Он позволяет реализовать большую мощность при высокой линейности усиления (если это требуется). Однако УРУ сложен, обладает меньшими значениями КПД и коэффициента усиления по сравнению с резонансным ГВВ на таких же лампах. В мощных УРУ используются "левые" тетроды (и пентоды) в режимах без тока управляющей сетки (см. табл. 1.4). Для получения по возможности больших значений КПД и Кр лампы УРУ должны иметь малые входную и выходную емкости, большую крутизну проходной характеристики, малое остаточное напряжение на аноде в граничном режиме, большую допустимую мощность потерь на аноде. Мощные каскады передатчика (оконечный, а часто и предоконеч-ный) для достижения предельно больших значений для данной лампы полезной мощности Pi, КПД и Кр строят резонансными. В исключительных случаях, когда определяющим требованием к передатчику является оперативность перестройки, весь тракт усиления мощности радиочастоты передатчика строится широкодиапазонным ценой снижения полного (промышленного) КПД и других энергетических показателей. Модуляторные лампы В мощных усилителях звуковой частоты передатчиков с амплитудной модуляцией используют лампы серии ГМ, которые имеют "левые" характеристики и предназначены в основном для работы в схемах усилителей с катодным выходом, т.е. в предоконечных каскадах (подмодуля-торах) модуляционных устройств передатчиков с анодной модуляцией. В выходных каскадах таких модуляционных устройств обычно используют такие же генераторные лампы, как и в модулируемом на анод каскаде [1.1]. Каскады, предшествующие подмодулятору, строят на генераторных лампах общего применения средней и малой мощности. Применение транзисторов в этих предварительных каскадах модуляционных устройств затруднено, так как на входе подмодулятора требуется высокое напряжение, достигающее 1000... 1500 В. Кроме того, фазовый сдвиг коэффициента передачи по току транзистора /»21э (или /3) не позволяет реализовать в модуляционном устройстве глубину отрицательной связи, необходимую для достижения небольших нелинейных искажений. Определение расчетных параметров генераторных радиоламп Режим работы генераторных радиоламп рассчитывают на основе линейной идеализации их реальных статических характеристик [1.1]. Из-за сложной формы реальных характеристик эквивалентные расчетные    гс2 ffri О
в»1 в» Рис. 1.6 параметры идеализированных характеристик 5", 5гр, D, Е, Еа.о, Ео для данной лампы, обеспечивающие приемлемое (с точностью -1-10... 15 %) совпадение расчетов по реальным и идеализированным характеристикам, зависят от выбора напряжения источника анодного питания Е, степени использования лампы по току, напряженности режима. Поэтому прежде всего в соответствии с данными в § 2.7 рекомендациями необходимо выбрать целесообразные стандартные значения питающих напряжений Ег. и Е<:2, определить ориентировочное значение амплитуды импульса анодного тока лампы гатах- Чаще всего бывает известна колебательность мощности Pi, которую должна развивать подлежащая расчету лампа, тогда значение iamax может быть приближенно вычислено для режима, близкого к граничному (критическому), при в и 90°: »атах 5Pi/E. Далее определяются следующие расчетные параметры. 1. Крутизна статической характеристики S. Удобно воспользоваться анодно-сеточными характеристиками лампы (рис. 1.6,а). Для триодов выбрать статическую характеристику при анодном напряжении Са О, ЪЕа,. Для тетродов и пентодов, у которых проницаемость D существенно меньше, чем у триодов, а положение характеристик в большей степени зависит от напряжения на экранирующей сетке Ссг, выбрать семейство анодно-сеточных характеристик, снятое при выбранном (§ 2.9) напряжении ес2 = Ес2- Напряжение еа, для которого берется статическая характеристика, несущественно, если Са «а.гр ~ (О, 5.. .2)ic2-На выбранной таким образом статической характеристике отметить точку со значением тока га = гатах- Через эту точку провести две прямые: касательную к статической характеристике с крутизной 5*1 = iamax/fici и секущую, соединяющую точку гатах с началом статической характеристики (точка ес2), с крутизной 2 = /атах/ес2- Искомое значение крутизны статической идеализированной характеристики S = 0,5(Si --S2). 2. Проницаемость D. Для определения проницаемости триода на анодно-сеточной характеристике лампы найти две линии для eai ~ и еа2 и 0,5i?a (рис. 1.6,6). На уровне тока га и 0,5iamax отсчитывают два значения напряжения на сетке: ei и ес2. Проницаемость трио-да £) = (ес1 - ес2)/(еа2 - Cai)!- Для тетродов и пентодов определение проницаемости D часто затруднено из-за отсутствия в справочниках нужных реальных характеристик. В этом случае приходится считать, что D и 0,002...0,005. 3. Напряжение сдвига Е и напряжения приведения i?ao и i?co- В системе анодно-сеточных координат выбрать характеристику с анодным напряжением ?а Е (рис. 1.6,е). Через точку на этой характеристике с га = iamax провести касательную к реальной характеристике до пересечения с осью абсцисс в точке всь Далее отсчитать напряжение запирания по реальной характеристике 62, при котором для данного значения Е анодный ток становится равным нулю. Напряжение сдвига для идеализированных характеристик Е - 0,5(eci -Ь всз). Зная напряжение сдвига Ес для данного значения анодного напряжения Е., можно вычислить напряжение сеточного приведения Eq := EI. + DE и напряжение анодного приведения £JaO = Eco/D. 4. Крутизна граничной (критической) линии 5гр. На графике реальных анодных характеристик (рис. 1.6,г) провести горизонтальную линию на уровне гатах ~ 3Pi/i?a. Затем из семейства характеристик выбрать одну, пересекающуюся с горизонтальной линией примерно в том месте, где пологий участок характеристики, соответствующий большим значениям ва, переходит в участок, круто опускающийся в начале координат. Отметить координату ei точки пересечения горизонтальной линии и выбранной характеристики. Крутизна линии граничного (критического) режима на идеализированных характеристиках Srp = Jamax/cai. Изложенная выше методика определения расчетных параметров применима для ламп с характеристиками, приведенными на рис. 1.6,г и 1.7,а. Ряд современных генераторных радиоламп [1.6] имеют анодные (выходные) характеристики, отличающиеся тем, что линия граничного режима выходит не из точки начала координат, а из точки с анодным напряжением El (рис. 1.7,6). У некоторых мощных ламп [1.6] на анодных характеристиках не показана область анодного тока при малых значениях анодного напряжения (рис. 1.7, е). Особенности расчета анодной цепи таких ламп рассмотрены в § 2.9. На рис. 1.7,г и д показаны две разновидности статических анодно-сеточных (проходных) характеристик тетродов, различающихся положением начальной точки характеристики тока экранирующей сетки: в одной точке с анодным током Е или в разных точках Е и Эти различия учитываются при расчете цепи экранирующей сетки (§ 2.9). Условные обозначения радиоламп (тетродов) для электрических принципиальных схем (ГОСТ 2.731-81) приведены: при катоде прямо-    Рис. 1.7 Рис. 1.8 ГО накала (неэквипотенциальном) на рис. 1.8,а и при подогревном - на рис. 1.8,5. Условное графическое изображение лампы-триода показано на рис. 1.8,е. 1.5. Пролетные клистроны и ЛБВ Названные вакуумные приборы работают и перспективны в передатчиках диапазонов УВЧ-КВЧ. Принципы их действия, конструктивное исполнение и параметры изучают в курсе [1.52]. Более полные сведения по этим вопросам приведены в [1.53]. Клистроны и ЛБВ в основном используют в оконечных каскадах передатчиков на уровнях мощности, недостижимых твердотельными приборами. Усиление этих ламп, как правило, превышает 30 дБ для ЛБВ и 40 дБ для клистронов. Каждый из этих приборов заменяет в передатчике многокаскадный усилительный тракт. В технике связи на клистронах строят телевизионные передатчики IV и V диапазонов, аппаратуру тропосферных линий и земных станций спутниковой связи. Лампы бегущей волны используют в передатчиках радиорелейной связи (РРС) прямой видимости, бортовых и земных станций спутниковой связи. Применения определены следующими особенностями приборов. Клистроны являются наиболее мощными генераторными лампами в указанных диапазонах. Они обладают высоким КПД, достигающим у лучших приборов 80 %. К числу достоинств относят сравнительную простоту схем питания и меньшую, чем у ЛБВ, чувствительность усиления и 0 1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||