Всем привет! С вами Дядя Джек!
Ни для кого уже не секрет, что я изучаю радиоэлектронику. И делаю это не спеша. Но иногда обалдеваю от конструкций, которые создают профессионалы своего дела.
Относительно недавно я писал про Магнетрон. Там разработчики придумали как использовать сразу массу физических явлений в одной лампе.
Там задействованы и магнитные эффекты при полете электронов по окружности. И Скин-Эффект, и колебательный контур. И процесс самовозбуждения. Который обычно хочется устранить. Потому, что он мешает. А здесь наоборот. Его-то и используют.
Но сегодняшняя радио-лампа - она еще круче!!!
Она тоже сверх-высокочастонтная. Называется клистрон.
источник фото https://каталог-рэк.рф/catalog/308/2077/
Представленный на фото импульсный 4х резонаторный СВЧ клистрон работающий на частоте 2.8 ГГц. С мощностью в 6 МегаВатт.
Питается от 53 кВольт. И потребляет их сразу на 300 Ампер.
При этом это не самый мощный в мире Клистрон. Бывает и помощнее. И размером покрупнее. С человеческий рост.
Изначально их разрабатывали для спутниковой связи, да радаров. Но тот, что на фото он для физических установок.
В коллайдер его запихнуть например. Чтобы электроны там метал. Он ведь импульсный.
Давайте обо всем по порядку.
У обычных ламп, что стоят в любимых аудиофилами усилителях есть одна проблема.
Суть в ее в том, что если резко перекрыть поток электронов между катодом и анодом, то возникнет торможение в их полете.
Электроны одинаково-заряженные отталкиваются друг от друга. И как итог отсутсвие толкающих сзади электронов приводит к тому, что и передние замедляются.
На низкочастотном триоде это особой проблемой не является. На пентоде, содержащем дополнительную ускоряющую сетку, это уже трансформируется в то, что называют динатронный эффект. Но с этим тоже легко справиться, поставив еще одну сетку и подключив ее как ООС в каскаде. Она так и называется антидинатронная.
На высоких частотах уровня УКВ-радио проблема тоже решается. Сделали меньшую пролетную емкость лампы и вроде бы проблемы нет.
Но вот на СВЧ уже все сложнее. Дело в том, что здесь частоты полезного сигнала такие, что данные замедления-ускорения начинают значительно снижать коэффициент усиления лампы, делая его или бесполезной единицей, или и того ниже.
Но работать на этих частота надо. И поэтому наравне с разработками транзисторов в эти же времена разрабатывали и новые лампы.
В 1938м году был представлен пролетный клистрон. А в 1940м отражательный.
Первый вид относится к лампам высокой мощности. А второй наоборот к маломощным. Ну которые удобно применять гетеродинах радиоприемников.
Давайте сначала про первый тип. Не волнуйтесь. Про второй сейчас тоже расскажу.
Источник фото https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BB%D0%B8%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD
Тут какая штука. Тут от катода, через ускоряющую сеточку летит поток электронов к аноду.
Но эта цепь на полезный сигнал не работает. Она просто для разгона электронов.
А вот дальше веселуха начинается. В промежуток полета электронов вводят 2 резонатора.
В первый подают полезный высокочастотный сигнал. На частотах ниже 1 ГГц эта метода кстати не работает. А вот на высоких веселуха. Сейчас расскажу.
В общем этот резонатор он на положительной полу-волне замедляет электроны, а на отрицательной наоборот еще пинка поддает дополнительно ускоряя. Делает это магнитным полем. Не электро-статическим как сетки, а именно магнитным.
При этом замедленные электроны пока летят, их догоняют укоренные. И дают им изрядного пенделя. Они прям шарахаются от них когда те догоняют.
Таким образом формируется группа электронов дискретно отделенная от следующей полу-волны или импульса. Т.е. между группами реальный пространственный разрыв для устранения влияния их друг на друга.
Все это дело долетает до второго резонатора, и прогоняя в нем магнитное поле, выводит усиленный сигнал наружу.
Но пацанам такой схемы показалось мало. Они туда еще один резонатор ввели. Сейчас расскажу как схема изменилась.
источник фото https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BB%D0%B8%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD
Здесь точно так же от катода к аноду через ускоряющую сеточку.
Первый резонатор делает то же самое. Дальше второй. Он короткозамкнутый.
Т.е. сигнал наводится на нем, и с него же воздействует на электроны. Только в этот раз замедляя и ускоряя уже группу.
Которая получает людей от ускоренной группы и превращается в облако электронов.
Дальше уже это более мощное облако шпарит в резонатор вывода.
Но и этого показалось матерым парням мало. Они еще и четвертый ввели. И тогда им тоже показалось мало. Есть версии и с 8ю резонаторами.
А там ведь сначала группы электронов, потом легкие облака, потом грозовые, а в конце так вообще орда на одру с громовой молнией как в тригатроне с тиратроном наваливает. Вы только прикиньте. Тригатрон на Тиратрон в одном корпусе!!!
На них если сделать радио Луна ФМ и транслировать музончег на луну, то опасно хард-рок вечером включать.
Весь близлежащий район будет цветомузыку в туалете созерцать, холодильники на кухне будут электроргнами рычать, а стиралки приплясывать на отжиме в направлении окон с балконами.
А за окном будет вертикальная молния во все небо от передающий тарелки.
Но это еще ладно. А вот если Трэш-Метал врубить. Вот тогда можно будет созерцать массовый исход стиралок из небоскребов.
Это будет называться гармоники пляшут.
Ой! Увлекся.
Ладно. Рассказываю про отражательный Клистрон.
источник фото https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BB%D0%B8%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD
Здесь все просто.
К аноду прилетают промодулированные облака электронов, но мы берем и делаем анод с индуктивностью. На этих СВЧ частотах она выглядит как пара спиральных царапин на металле.
Но теперь он такой не принимает СВЧ ток от электронов и им ничего другого не остается делать, как отражаться от него и лететь назад в первый резонатор.
Я так понял это работает как ЭУР в автомобиле. Электроусилитель руля. Мы тянем руль в сторону в пределах свободной гибкости покрышек, почти без усилий, это движение ловит датчик, и дальше дергает на такой же мелкий шаг уже мотором колеса. Если мы тянем дальше, снова в зоне гибкости покрышек, то он снова дергает покрышки. Шаги мелкие пульсации почти не заметы. Но все таки они на руле есть.
Так вот и здесь. В резонатор дали СВЧ полезный сигнал. А потом в ответ, как из реле при отключении, получили мощный импульс. Причем произошло это в паузе между первым и вторым импульсом полезного сигнала.
Его с такой задержкой и самовозбуждать удобно для генерации частоты гетеродина.
Хотя может я чего до конца и не понял.
В общем крутая система. Тоже использует все передовые достижения и квинтесенции научных знаний разом в одной конструкции.
Такая вот история.
Спасибо, что вы со мной!!!
***
