Электровакуумный прибор

 

,/ 7

Ленинградский .ордена Ленина Элвктротехническйй-институт / им. В. И. Ульянова (Ленина) (75) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЙ ПРИБОР

Изобретение относится к электронной технике и представляет собой широкополосный электровакуумный прибор с сеточным управлением, в котором реализован принцип распределенного усиления.

Прибрр может быть использован в качест- ве усилителя мощности в радиолокационной, телевизионной и ускорительной теьнике в тех случаях, когда при большой выходной мощности требуется, широкая рабочая полоса частот, высокая линейность модуляционной. н фазовой характеристик, сравнительно низкие питающие напря- жения.

Известен электровакуумный прибор тина "Эндотрон, для которого характерно использование ячеечного катодно-сеточного блока и встроенных колебательных систем. Применение ячеечной конго

:трукции катодно-сеточного блока река вт проблемы увеличения рабочей поверхности катода, малых междуэлектродиых расстояний, эффективного охлаждения се2 ток н обеспечения механической жест кости конструкции Е1 3 . .Однако приборы эндотронного типа, обладая рядом преимуществ (значитель ной выходной мощностью, сравнительной простотой и надежностью конструкции), имеют ограниченную широкополосность (10-15%), так как в них использован резонансный принцип усиления. . Известен электравакуумный прибор, в котором реализован принцип распределенного усиления, что позволяет расшщритй рабочую- полосу частот до октавы и более, повысить коэффициент усилении и .вы кц9в

ыую мощность (2 3 ..

Однако конструкции приборов.с рас пределенным усилением сложны и малэгехнологичны В них обычно используют ря гребенчатые или штыревые замедлив щие системы, плохо охлаждаемые и требующие сложных операпий фрезерной обработки.

Известен также электровакууьаый прибор, содержащий герметичный пили

818

10- ляется катодно-сеточная секция, состоя15

Целью изобретения является расширение рабочей полосы частот электровакуумного прибора и увеличение его выходной мощности.

Для достижения цели электровакуумный прибор, содержащий герметичный цилиндрический корпус с коаксиально расположенными в нем цилиндрическими анодами и обхватывающий его катод45 но-сеточной секцией, включающей опорное кольцо с выполненными в нем со стороны его внутренней поверхности

Il-образными углублениями, катоды, размещенные в этих углублениях, параллельно оси прибора, и сетку, прилегающую к

50 выступам на внутренней поверхности. опорного кольца, выполнен с нееколькими, размещенными вдоль его оси на равных расстояниях одна от другой катодно-сеточными секциями, между которыми, соосио с корпусом, установлены цилиндрические экраны, примыкающие к внутренней кромке опорных колец, а анод выцол3 983 дрический корпус с коаксиально расположенными в нем цилиндрическими анодом и охватывающей его катодно-сеточ» ной секцией, включающей опорное кольцо с выполненными в нем со стороны его внутренней поверхности П-образными углублениями, катоды, размещенные в этих углублениях параллельно оси прибора, и сетку, прилегающую к выступам на внутренней поверхности опорного кольца j3)..

Добротность резонаторов в этом приборе выбирается низкой, что позволяет получить рабочую полосу частот равную

10-15/o от среднего значения частоты.

Дальнейшее расширение полосы в описанной конструкции невозможно, поскольку рассматриваемый прибор представляет собой резонансный усилитель.

Стремление к увеличению выходной мощности приводит к увеличению числа катодно-сеточных ячеек, соответственно растут диаметры входного и выходного резонаторов. При этом появляется опасность возбуждения в них высших типов колебаний, имеющих вариацию поля по азимуту. Появление азимутальных типов колебаний нарушает синфазную работу ячеек и резко снижает выходную мощность. Это обстоятельство ограничивает предельное значение рабочей частоты и выходную мощность прибора или заставляет принимать специальные меры для подавления азимутальных типов колебаний. нен с цилиндрическими выступами, расположенными напротив катодно-сеточных секций.

На фиг. 1 представлена предлагаемаяконструкция; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1.

Прибор заключен в цилиндрический ,корпус 1. Основным узлом прибора явщая из опорного кольца 2 и размещенных на его внутренней поверхности катодносеточных ячеек, каждая из которых содержит плоский катод 3, расположенный в

П-образном углублении, ограниченном выступами 4, и сетку 5, соединяющую выступы 4. Катоды 4 ячеек крепятся посредством кольцевых фланцев 6, 7 и упругих держателей 8, причем один из фланцев 7 имеет электрический контакт с опорным кольцом, а между другим фланцем 6 и опорным кольцом 2 предусмотрено блокирующее диэлектрическое кольцо 9. К фланцу 6 подведен проводник 10, обеспечивающий подачу напряжения накала.

Прибор содержит несколько катодносеточных секций, опорные кольца 2 которых размещены на внутренней поверхности корпуса 1 на равных расстояниях друг от друга (для упрощения рисунка цилиндр корпуса и опорные кольца показаны на фиг. 1 в виде монолитной детали). Анод

L tприбора имеет кольцевые выступы 12, расположенные напротив катодно-сеточных секций. Между секциями соосно аноду, установлены цилиндрические экраны 13, примыкающие к краям выступов 4. Экраны 13 являются общими проводниками соосных коаксиальных катодно-сеточных

14 и анодных 16 линий передачи.

Прибор включает также согласованные балластные нагрузки 16 и 17, соответственно в катодно-сеточной и анодной линиях передачи, коаксиальные вход

18 и выход 19.

Прибор работает следующим образом.

Магнитное поле ТЕМ волны, распространяющейся в катодно-сеточной коаксиальной линии прибора слева направо, наводит токи сигнала в петлях, образованных держателями катодов и катодами„ вследствие чего между катодами и сетками ячеек действует напряжение сигнала.

Эти напряжения управляют электронными потоками ячеек, причем токи всех ячеек одной секции синфазны и суммируются.

Поскольку расстояния между секциями

5 98381 выбраны равными, фаза напряжений сигнала в секциях линейно зависит от номера секции.

При условии синхронного распространения волн в катоднс -сеточной и анодной линиях волны, возбужденные в анодной линии электронными потоками секций, складьгваются в фазе в полезной нагрузке, подключенной к выходу прибора, а в противофазе — в балластной нагрузке анодной линии.

Таким образом, существенное расшиI рение рабочей полосы частот и увеличение выходной мощности достигнуто за счет реализации принципа распределенного уси- ления на базе прогрессивной технологии приборов коаксиального типа с ячеечным катодом — сеточным блоком.

Известно, что использование принципа распределенного усиления позволяет 20 получить ширину рабочей полосы частот в октаву и более при условии совпадения дисперсионных характеристик катоднс сеточной и анодной систем. Проведенный электродинамический анализ показал, что выбором диаметров выступов анода, диаметров и длин соединительных линий можно обеспечить совпадение дисперсионных характеристик катодно-сеточной и анодной линий в полосе частот октава и Зо более. По сравнению с эндотроном выигрыш в ширине рабочей полосы частот составляет 5-7 раз.

Выходная мощность прибора с распределенным усилением Р„ пропорциональна квадрату числа секций:

P = — 2 и где Й - число секций;

- амплитуда первой гармоники

40 с тока секции;

К вЂ” сопротивление взаимодействия

1 анодной системы, Выходную мощность такого прибора следует сравнить с выходной мощность ью системы из М эндотронов P ..

p = N3 Rq„

2 ое сопротивление колебательной системы эндотрона. е р

Выигрыш в мощности — составит:

2 да.

Экономический эффект от внедрения предлагаемой разработки обуславливается, в основном, выигрышем в ширине рабочей полосы частот прибора и выходной мощности. Если сравнить описанный прибор, имеющий 5 катодно-сеточных секций с эндотроном, то относительная экономия капитальных вложений составит около 60%, а относительная экономия по эксплуатационным расходам4(:Я.

Электровакуумный прибор, содержаший герметичный цилиндрический корпус с коаксиально расположенными в нем цилиндрическими анодом и обхватывающей его катодно-сеточной секцией, включающей опорное кольцо с выполненными в нем со стороны его внутренней поверх ности П-образными углублениями, катоды, размещенные в этих углублениях, параллельно оси прибора, и сетку, прилегающую к выступам на внутренней поверхности опорного кольца, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью расширения рабочей полосы частот и увеличения выходной мощности, прибор выполнен с неоколькими размещенными вдоль его оси

Р Rq — = и — - (1)

2 2

Типичными значениями являются; R„v,, >,70 Ом, R2 < 200 Ом (для указанных выше рабочих полос).

8 6

В этом случае уже при числе секций

8=5, выигрыш в мощности составит

" 1,75. Как видно из (1), при дальйейшем увеличении числа сергий выигрыш

Рд должен возрастать.

Следует иметь в- виду, что система из нескольких эндотройов, проигрывая в выходной мощности, имеет значительно большие габариты и массу, чем прибор с распределенным усилением..

Существенным достоинством предлагаемого прибора по сравнению с известными конструкциями является aro технологичность. Конструкция создана на базе ячеечных катодно-сеточных узлов, которые хорошо проработаны технологически и описаны в литературе. Практически все остальные детали требуют лишь токарной обработки, необходимая точность изготовления сравнительно невелика. Количество паяных соединений и блокирующих диэлектрических элементов в приборе сведено к минимуму. В предлагаемой конструкции также не вызывает затруднений подача охлаждающей жидкости в полости катодно-сеточного блока и аноФормула изобретения

983818 на равных расстояниях одна от другой катодно-сеточными секциями, между которыми, соосно с корпусом, установлены ци)ппщрические экраны примыкающие к внутренней кромке опорн;ых, колец, а анод выполнен с цилиндрическими выступами, расположенными напротив катодно сеточных секций.

Источники информапяи, принятые во внимание при экспертизе

l. Ди А. А. и др. Born& т . рии и расчета кольцевых резонансных. структур мощных эндотронбв. — "Электронная техника": 1977, сер. 4, вып. 2,.

S с. 30-38.

2. Патент США ¹ 2785338; кл. 315-42; 1952, 3 Патент США И 3805111

10 кл 315-39, 1974.

Составитель А. Захаров

Редактор А. Шандор Техред М. Надь Корректор Н. Буряк

Заказ 9938/64 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4