Диапазон УКВ
Если читателю, только что узнавшему об устройстве колебательного контура, показать генератор сверхвысокой частоты в радиолокаторе, он будет недоумевать. Ни катушки, ни конденсатора, ни соединительных проводов. Почему же их не видно? Почему и как меняется внешний вид контуров и ламп при переходе к УКВ?
Известно, что для увеличения частоты колебаний надо уменьшать емкость конденсатора и индуктивность катушки. Но ведь если даже совсем размотать катушку, то все же останется кусочек проволоки, соединяющей пластины конденсатора; его индуктивность для очень высоких частот оказывается слишком большой.Для выхода из такого положения были предложены объемные колебательные контуры. Они ничем не напоминали старые, а скорее были похожи на металлические пустотелые коробки прямоугольной, цилиндрической или более сложной формы. Один из таких «контуров» изображен на рисунке. Две круглые пластинки образуют небольшой конденсатор. Соединим их тонкой металлической скобой (это своеобразная катушка), и колебательный контур как будто готов. Но мы можем продолжать уменьшение индуктивности за счет подключения все новых скобок рядом с первой. В конце концов скобки соединятся в одну сплошную поверхность, по которой и будет происходить перезаряд конденсатора. Вся находящаяся в «контуре» энергия теперь сосредоточится внутри замкнутой полости, и контур станет объемным. С помощью таких замкнутых полостей можно получать очень высокие частоты. Потери энергии в этих «контурах» во много раз меньше, чем в обычных.
Не только колебательным контурам, но и лампам пришлось приспособиться к переходу на ультракороткие волны. Сама конструкция обычных ламп богата «паразитными» собственными ин-дуктивностями и емкостями. Это — индуктивности выводов электродов и емкости между ними. Для того чтобы по возможности избавиться от них, меняли конструкции ламп, утолщали, разводили в разные стороны выводы электродов. Наконец, появились лампы с дисковыми и цилиндрическими выводами. Такие лампы составляли уже одно целое с конструкцией контура — никаких соединительных проводов не было.При попытке использовать обычные лампы в диапазоне УКВ оказалось, что электрон слишком «долго» летит от катода к аноду. Тысячную долю микросекунды тратит он на весь перелет — и это недопустимо много при усилении сверхвысоких частот.
Вспомните работу триода. Там сетка должна хорошо управлять электронным потоком. Стоит измениться заряду на сетке и немедленно изменится величина электронного потока. При этом можно смело сказать, что эти изменения в точности следуют «указаниям» сетки. Это происходит потому, что электроны пролетают весь свой путь в лампе исключительно быстро. За тысячную долю микросекунды заряд на сетке почти не успеет измениться. Значит, каждое его изменение «успеет» передаться потоку электронов на всем его протяжении.
Но верно ли все это? Для ответа на такой вопрос надо решить простую задачу. Пусть усиливаются колебания с частотой 1 мегагерц. Это значит, что на период полных изменений заряда сетки будет затрачиваться 1 микросекунда, т. е. в тысячу раз больше, чем нужно электрону для «перелета». Ясно, что во время «перелета» можно считать заряд сетки практически постоянным.
Но верно ли все это? Для ответа на такой вопрос надо решить простую задачу. Пусть усиливаются колебания с частотой 1 мегагерц. Это значит, что на период полных изменений заряда сетки будет затрачиваться 1 микросекунда, т. е. в тысячу раз больше, чем нужно электрону для «перелета». Ясно, что во время «перелета» можно считать заряд сетки практически постоянным.