Сдвоенная высокочастотная электронная лампа

 

¹ 62038

Класс 21@, 1Зад

СССР

ОПИСАН ИЕ ИЗО БР ЕТ ЕНИЯ

К АВТОРОКОМУ ОВКВЕТЕЕВОТ.М т,те 1

1., 1 I I ii е1 -, " .": ° Т ° 1ТУ Р. . ТТ

А. Г. Ал ександр ов

СДВОЕННАЯ ВЪ|СОКОКАЧЕСТВЕННАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ЛА1Й ЙА.

Заявлено 31 января 1941 г. за № 40264/304391 с присоединением заявки МО 4!747 ог 14 марта 1941 г.

В современных радиопередающих устройствах, обычно являющихся многокаскадными, преимущественно применяются двухтактные схемы, которые имеют ряд существенных преимуществ перед обычными однотактными. Для двухтактных схем необходимо иметь в каждом каскаде две лампы, которые соединяются между собой довольно длинными проводниками, обладающими индуктивностью.

Современные генераторные лампы, применяемые в каскадах радиопередатчиков, за исключением каскада задающего генератора, являются многосеточными с экранирующей и антидинатронной сетками.

Такие лампы упрощают и уменьшают размеры радиоустройства.

При работе на ультракоротковолновом диапазоне возникаюг большие трудности при усилении мощности. Эти трудности обусловливаются такими явлениями, как обратная связь и прямое прохождение колебательной энергии через междуэлектродные емкости электронной лампы. Экранирующее действие соответствующих электродов в ультракоротковолновом диапазоне менее эффективно из-за наличия индуктнвности. выводов. Емкостной ток высокой частоты, проходя по этим выводам, вызывает на них падение напряжения, вследствие чего потенциал экранирующего электрода будет иметь перемечную составляющую.

В силу последнего обстоятельства экранирующее действие электрода снижается, и между анодом и управляющей сеткой усиливается паразитная связь, нарушающая нормальную работу радиопередающего стройства.

В самих генераторных лампах большие трудности возникают при стремлении уменьшить индуктивносгь выводов, улучшить экранирующее действие соответствующих электродов и устранить явления проплавления или «просасывания» стеклянного баллона, вызываемые повышенными диэлектрическими потерями или попаданием быстрых электродов на поверхность стекла. Последнее явление зачастую привсдит к гибели лампы ультракоротковолнового диапазона. Явлению проплавления стеклянного баллона в значительной мере способствуег

¹ 62О38 динатронный эффект стекла, при котором электроны, бомбардирующие то или иное место на внутренней поверхности стеклянного баллона, выбивают оттуда вторичные электроны, которые, вылетая, уносят с собой отрицательнь1й заряд и тем самым (при динатронном коэффициенте, большем единицы) повышают потенциал места бомбарди1ровки.

Последнее же приводит к усилению и концентрированию электронной бомбардировки и, следовательно, к повышению удельной мощности, выделяющейся на стекле.

Следующей, не менее серьезной трудностью, относящейся к двухтактным лампам, является устранение перелета электронов из одной системы в соседнюю. Такой перелет может иметь место в том случае, когда на одном аноде имеется остаточное напряжение, а на другом— максимальное напряжение или близкое к нему, Потенциалы анодов в двухтактных схемах расходятся по фазе на 180, а поэтому в сдвоенных системах с общей экранирующей сеткой и двумя отдельными катодами такой перелет электронов при некоторых условиях вполне возможен.

Часть электронов из катода первой системы, пройдя через ее управляющую сетку и общие экранирующие и антидинатронную сетки, устремляется к аноду второй системы, Неприятности, связанные с указанным перелетом электронов, заключаются в том, что эти электроны с большой скоростью, соответствующей потенциалу второго анода, ударяются о последний и выделя1ст на нем дополнительную мощность. Следствием этого являются снижение полезной мощности, дополнительное нагревание анода и уменьшение коэффициента полезного действия, В предлагаемой сдвоенной высокочастотной электронной лампе, состоящей из двух систем, имеющих отдельные катоды, aHoiibi, управляющие, экранчрующие и антидинатронные электроды, указанные недостатки устранены.

Для ослабле1ия влияния индуктивности выводов, находящихся внутри анодов, согласно изобретению, ближайшие к анодам электроды, например антидинатронные сетки, электрически соединены вместе при расположенного дискового электрода. gI HcI(oi. ый электро;1 находится вне рабочего разрядного пространства. Этот электрод Од1,овре ciiHo выполняет роль перемычки с ничтожно малой дуктивн,сcтью и электростатического экрана, экранирующего аноды от управлявших электродоь, например, управляющих сеток. От центра

;:исковсго электрода сделан Один общий вывод, симметрично расположен::ь:н В От 1сшенIIН двух систем сдвоенной лампы.

Ерсме того, предлагаемая лампа имеет еще ряд конструктивных

Осоое;1ностсй, Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чер1 ежами, где

iia фиг. 1 — 1б изображена предлагаемая лампа и ее детали в неско1ькпх вариантах.

На фиг. 1 показана в перспективе сдвоенная электронная лампа, состоящая из двух систем, каждая из которых может представлять пентод. Система имеет свой отдельный катод, управляющу1о, экранирующу1о, антидинатронную сетку и анод. Характерным для этой сдвоеннои электронной лампы является наличие находящегося вне анодов 1 и 2 общего дискового электрода 8, одновременно играющего роль симметричной токопроводящей перемычки с ничтожной индуктивностью (благодаря большому периметру сечения) и электростатического экрана, находящегося вне рабочего разрядного пространства. Этот электрод электрически присоединен к двум одноименным рабочим электро¹ 62038 дам, ближайшим к анодам, Из его центра наружу сделан один общий вывод и диаметр этого электрода сделан близким к внутреннему диаметру баллона 5.

На фиг. 2, 3 показаны два варианта лампы в поперечном разрезе (с теми же обозначениями) .

В силу того обстоятельства, что емкостные высокочастотные токи в двух симметричных системах при двухтактной схеме расходятся по фазе на 180, эти токи в общем выводе дадут результирующую высокочастотной составляющей, равную нулю. Таким образом, индуктивность общей части вывода не будет иметь значения, что упрощает конструирование аппаратуры, Другой характерной особенностью описываемого электрода является наличие у него ребра б (закраины) цилиндрической формы, направленного к анодам (фиг. 1, 5, 6). Высота Н этого ребра взята такой, чтобы заэкранировать стекло баллона от высокочастотного поля анодов. При такой закраине на баллон лампы весьма рационально надевать внешний электростатический экран 7 той или иной формы, например, как это показано на фиг. 4 и 5, где схематично изображен продольный разрез лампы.

Этот экран располагается ниже верхнего края ребра б, вследствие чего линии электрического поля (показаны пунктиром), идущие из анода, практически не будут пересекать стекла баллона за указанным ребром.

Стекло в данном случае будет разгружено от диэлектрических Il0терь. Если obI не было закра ин, то в местах 8 (фиг. 4) диэлектрические потери были особенно велики, так как,внешний экран находится под нулевым потенциалом, а аноды под большим высокочастотным потенциалом.

Дальнейшим развитием настоящего изобретения является псреход к системам с еще меньшей индуктивностью выводов экранирующих электродов (сеток). Такие системы имеют смысл при дальнейшем укорочении длины волны. Схематичный вид сдвоенной лампы, соответствующей этому варианту изобретения, показан на фиг. о. Здесь также имеются две системы с отдельными катодами, анодами 1, 2 и сегкамп, причем в этом случае аноды с внутренней стороны имеют продольные прорези, через которые проходит продольная токопроводящая (с ничтожной индуктивностью) перемычка 9, соединяющая вдоль два элс«трода 10 и 11, ближайшие к анодам, находящимся внутри них. Такое соединение эффективно даже для длин волн ниже 5 — 6 метров, когда ужс начинают заметно сказываться распределенные индуктивности сам:Ix электродов (экранирующей и антидинатронпой сеток).

Продольная перемычка электрически надежно соединяется с нижним дисковым электродом 8.

На фиг. 7 схематично показан продольный разрез лампы. Обозначения деталей на фиг. 6 и 7 те же, что и на остальных.

На фигурах 8, 9, 10 и 11 показаны поперечные разрезы различных вариантсв предлагаемой лампы. Пунктирными линиями на этих фигурах изображены сетки лампы (антидинатронные, экранирующпе, управляющие) .

Продольная перемычка 9 одновременно является экраном, препя-ствующим электронам, вылетающим из катода первой системы, попадать на анод второй системы. Для усиления эффективности действия такого экрана катод каждой системы рационально делать из двух одинаковых частей 12 и 18, симметрично расположенных в отношении продольной прорези в аноде; причем это расположение должно быть № 62038 таково, чтобы эммитирующие части катода не были расположены непосредственно против продольной прорези. Примерное расположение частей катода изображено на фиг. 8, 9, 10, 11 и 12.

Для еще большей эффективности экрана-перегородки следует делать на ней ребра 14, расположенные против продольных прорезей, подобно тому, как это показано на фиг. 6, 9 и 12. Эти ребра применяются для улавливания отраженных и рассеянных электровозов. Указанные ребра могут быть расположены как вне, так и внутри анодов (ребра 15 на фигурах 10 и 11).

Конструкция предлагаемой лампы удобна в изготовлении.

На ножке накала монтируются обе части лампы, состоящие из катодов, сеток и продольной перегородки. На эту часть конструкции легко надеваются аноды, выводы из которых делаются вверх.

Для скрепления сеток может быть использована высокочастотная вакуумная керамика (не показанная на фигурах).

Аноды и сетки лампы могут иметь прямоугольную или цилиндрическую форму. Предпочтительнее иметь сетки прямоугольной («плоской») формы, при которой можно получить большее значение крутизны характеристики. Что касается катода, то его имеет смысл делать проволочным,прямого накала или подогревным прямоугольной формы.

Снаружи анод необходимо снабдить ребрами 15, что обеспечит снижение его рабочей температуры при заданной мощности, рассеиваемой анодом (фиг. 9, 10, 11 и 12). Кроме того, соответствующим расположением ребер 17 на внутренней стороне анодов можно увеличить препятствие для электронов, пролетающих сквозь продольные прорези анодов, с тем, чтобы эти электроны не могли попасть ни на противоположный анод, ни на в нутреннюю поверхность баллона.

Кроме электрода, ближайшего к аноду (антидинатронной сетки), заметное влияние на язвления обратной связи и прямого прохождения может иметь и экранирующая сетка. Для нее также важно иметь возможно меньшую индуктивность выводов, В практических устройствах эта сетка, так же как и антидинатронная, при помощи конденсатора блокируется на землю с тем, чтобы потенциал по высокой частоте на ней был равен нулю. Эта задача может быть решена так, как это показано на фиг. 6 и 7. Под дисковым электродом (с закраиной), присоединенным к антидинатронной сетке, помещается другой дисковый электрод 18, примерно таких же размеров, на возможно меньшем расстоянии от первого. Емкость между этими электродами используется в качестве блокирующей. Вследствие большого периметра сечения, индуктивность такого дискового электрода ничтожна, в силу чего он хорошо, выполняет роль перемычки между экранирующими сетками двух систем предлагаемой лампы. Снабжение электрода 18 закраиной в виде ребра цилиндрической формы улучшает его экранирующее действие и, кроме того, делает конструкцию более жесткой.

На фиг. 12 приведен еще один вариант предлагаемой лампы. От разобранных он отличается тем, что в нем уделено особое, внимание экранирующей сетке пентода.

B конструкции лампы данного варианта приняты меры к уменьшению индуктивности выводов экранирующих сеток. Кроме того, приняты меры для костной блокировки этих сеток внутри лампы.

Сущность нового варианта заключается в том, что ближайшие к аноду сетки сделаны разрезными. Они снабжены продольными прорезями 19, расположенными против продольных прорезей 20 в анодах 1 и 2. Края этих прорезей двух систем при помощи продольных пластин№ 62038 чатых перемычек 21 и 22 (преимущественно сплошных) соответственно соединены с антидинатронными сетками.

Между перемычками 21 и 22 пропущена перемычка 23, соединяющая две экранирующие сетки 24 и 25. От этой перемычки наружу сделан вывод.

Расстояние между перемычками 21, 22 и 23, а также площадь их взяты такими, чтобы образованная между ними емкость была достаточна для удовлетворительного блокирующего действия в ультракоротковолновом диапазоне. Это делается с той целью, чтобы потенциал по высокой частоте для антидинатронных и экранирующих сеток был близок к нулевому значению.

Следует отметить, что наружные перемычки 21 и 22 являются электрическими экранами по отношению к внутренней перемычке 28.

Это очень важно, так как изменение потенциала на экранирующей сетке сильно сказывается на смещении характеристик лампы.

Изготовление разрезной сетки с продольной прорезью не составляет большой сложности. Для этой цели из проволоки изготовляется каркас 2б (фиг. 13), имеющий две дополнительные траверсы 27 и 28, расположенные параллельно продольной прорези 30. Далее наматы. вается проволока 29 и приваривается методом элвктросварки. После этого между указанными дополнительными траверсами выстригаются части витков.

На фиг. 14 схематично показан поперечный разрез сдвоенного пентода, а на фиг. 15 показан общий вид лампы. Внутри баллона б помещены д ве системы электродов. Цифрами 1 и 2 обозначены два симметрично расположенных анода, изолированных один от другого.

Внутри этих анодов полузакрытого вида находится одна общая антидинатронная сетка 31.

Внутри антидинатронной сетки находятся две симметрично расположенных экранирующих сетки 24 и 25. Внутри каждой из экранирующих сеток находится своя управляющая сетка 32 и, соответственно, 38.

Внутри каждой управляющей сетки находится свой катод 85 и 36.

Лнтидинатронная сетка 31 смонтирована на экране 3.

Экранирующие сетки соединены продольной перемычкой 23, обладающей ничтожной индуктивностью. Эта перемычка может быть выполнена либо в виде сплошной металлической ленты, прикрепленной (прнваренной) вдоль всей сетки, либо в виде отдельных полосок или проволок. Такая продольная перемычка применяется:в особенности для устранения вредного влияния распределенной индуктивности самих экранирующих сеток (не говоря об индукти вности выводов). Эта перемычка расположена в одной плоскости с той плоскостью, в которой расположены катоды двух систем сдвоенного пентода. Благодаря такому расположению значительно уменьшается поток электронов, попадающих на эту перемычку, а следовательно, и ток экранирующей сетки.

Продольная перемычка 23 проходит сквозь прорезь в специальной перегородке 34, расположенной в плоскости симметрии и проходящей через ось лампы. Часть этой перегородки находится внутри антидинатронной сетки, а часть — снаружи последней, Перегородка может быть электрически соединена с катодом (тогда она будет под потенциалом катода, близким к нулю), или с антидинатронной сеткой, потенциал которой обычно делается значительно меньше потенциала экранирующей сетки. Для более эффективного действия этой перегородки в отношении устранения перелета электронов из катода одной системы к аноду другой следует наружную часть перегородки сделать несколько выходящей из края анодов. Это необходимо № 62038 для устранения попадания электронов на стекло баллона через промежуток между перегородкой и краями анодов. В этом случае перегородка действует не только .в качесвве механического препятствия на пути электронов, но и электрически; в силу присутствия перегородки с низким потенциалом между краями анодов, электрическое поле у краев приобнимает более благоприятную форму, заставляя электроны, стремящиеся уйти в промежутки между краями анодов и перегородки, направляться к краям анодов.

Благодаря тому, что перегородка находится снаружи и,внутри антидинатронной сетки, катод одной системы не «видит» анода другой, поэтсму перелет электронов из одной системы в другую будет совершенно устранен.

Так как потенциал перегородки низок (равен нулю или имеет небольшое положительное значение), то электронный поток к ней не будет велик; таким образом анодный ток вследствие, введения этой перегородки не будет значительно уменьшен.

Анод взят по возможности более закрытой формы с тем, чтобы устранить попадание электронов на стенки баллона. Это особенно важно для ламп с анодным напряжением порядка нескольких тысяч вольт, в которых скорости электронов могут достигать больших значений.

Общая антидинатронная сетка при двух отдельных экранирующих взята по тем соображениям, что ее роль в отношении экранирования и влияние ее самоиндукции более существенна, так как она расположена ближе к аноду и обладает по отношению к нему большей емкостью, чем экранирующая (вторая) сетка. По этим соображениям делать общей вторую сетку не имеет смысла, тем более, что это дало бы плохие результаты в случае помещения внутри нее перегородки (при сложности конструкции) .

Наиболее рационально такие лампы делать с так называемым плоским дном, через которое проходят стержневые выводы катодов, управляющих, экранирующих и антидинатронной сеток. Выводы анодов сделаны в верхнюю часть баллона.

Экранирующие сетки имеют один общий вывод, присоединенный к продольной перемычке.

В силу того, что в двухтактной схеме потенциалы управляющих сеток, как и анодов, сдвинуты на 180, на такой же угол сдвинуты переменные составляющие токов экра нирующих сеток. Поэтому результирующая переменной составляющей тока основной частоты экранирующих сеток, протекающего по выводу, при полной симметрии будет равна нулю и индуктивность самого вывода не будет иметь такого существенного значения, как в обычных ультракоротковолновых пентодах.

Такая же картина наблюдается в отношении общей антидинатронной сетки.

На фиг. 16 для лучшего уяснения формы выполнения предлагаемой лампы по фиг. 14 и 15 показана в отдельности система экранирующих сеток, соединенных продольной перемычкой.

Предмет изобретения

1. Сдвоенная высокочастотная электронная лампа, состоящая из двух систем, имеющих отдельные катоды, аноды, управляющие, экранирующие и а нтидинатронные электроды, отл н ч а ю щ а я ся тем, что, с целью ослабления влияния индуктивности гыводов, находя№ 62038 щихся внутри анодов, ближайшие к ним электроды, например, антидинатронные сетки, электрическими соединены вместе при помощи находящегося вне рабочего разрядного пространства симметрично расположенного дискового электрода, одновременно выполняющего роль перемычки с ничтожно малой индуктивностью и электростатического экрана, экранирующего аноды от управляющих электродов, например, управляющих сеток, причем от центра указанного электрода наружу сделан один общий вывод, симметрично,расположенный в отношении двух систем сдвоенной лампы.

2. Форма выполнения лампы по п. 1, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью уменьшения диаэлектрических потерь в ее изолирующей оболочке, в кольцевой части последней, находящейся против края дискового электрода, последний по краю снабжен цилиндрической формы ребром, направленным к анодам и имеющим такую высоту, чтобы пересечь электрическое поле между анодами и краем надетого на баллон внешнего электростатического экрана.

3. Лампа по пп. 1 и 2, отличающаясятем, что,с целью уменьшения влияния раопределенной индуктивности находящихся внутри анодов ближайших к ним электродов, последние соединены продольной токопроводящей с ничтожной индуктивностью перемычкой, проходящей через продольные прорези во внутренних сторонах анодов и соединенной с дисковым электродом.

4. Форма выполнения лампы по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что продольная перемычка сделана сплошной, причем аноды, прорези в них и расположение катодов выполнены таким образом, что эта перемычка служит не только для соединения электродов, но одновременно выполняет роль экрана-перегородки, препятствующей электронам, вылетающим из катода первой системы, перелетать к аноду второй системы.

5. Форма выполнения лампы по:пп. 1, 3 и 4, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности действия продольной перемычки в качестве экрана-перегородки, катод каждой из систем выполнен из двух частей, симметрично расположенных по отношению к аноду с таким расчетом, чтобы эммитирующие электроны части катода не были расположены против продольной прорези в аноде.

6. Форма выполнения лампы по пп. 3 — 5, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности действия продольной перегородки, последняя снабжена ребрами, расположенными против продольных прорезей в анодах, внутри или снаружи последних.

7. Лампа по пп. 1 — 6, от л ич а ю щ а я с я тем, что аноды снабжены продольными ребрами, расположенными по обеим сторонам продольных прорезей таким образом, чтобы самостоятельно или в сочетании с ребрами по продольной перегородке устранить попадание электродов на стенки баллона, либо на противоположный анод.

8. Лампа по пп. 1 — 7, отл и ч а ю щ а я с я тем, что под дисковым электродом, непосредственно соединенным с антидинатронными сетками, симметрично помещен второй подобный с ничтожной индуктивыостью дисковый электрод, соединенный с экранирующими сетками, причем указанные дисковые электроды расположены на таком близком расстоянии и поверхности их таковы, что емкость, образованная между ними, достаточна для блокировочното действия в ультракоротковолновом диапазоне.

9. Лампа по пп. 1 — 8, отличающаяся тем, что сетки, ближайшие к аноду, имеют продольные прорези, находящиеся против продоль№ 62038 ных прорезей анода, края же этих прорезей первой системы при помощи сплошных пластинчатых продольных перемычек соответственно соединены с краями прорезей второй системы, причем между двумя указанными перемычками пропущена третья продольная перемычка, соединяющая экранирующие сетки.

Ч иг Z № б2038 — 10—

Rue Е

Риг / Ф

9 иг Х

Техред А. Л. Резник Корректор А. А. Панькова

Редактор А. Г. Новожилов

Объем 0,87 изд.;.

Цена 5 коп.

Подп. к печ, 10(II — 62 г

Зак. 201/15

Типография, пр. Сапунова, 2.

Формат бум. 70/,108 (x

Тираж 200

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер., д, 2/6.