Электровакуумный прибор

(71) Заявител енинградский ордена Ленин им, В. И. Ульян54) ЭЛЕКТРОВАК 1Изобретение относится к электронной технике и представляет собой широкополосный электровакуумный прибор с сеточным управлением, в котором реализован принцип распределенного усиления, Прибрр может быть использован в качес ве усилителя мощности в радиолокационной, телевизионной и ускорительной теьнике в тех случаях, когда при большой выходной мощности требуется, широкая рабочая полоса частот, высокая линейн модуляционной н фазовой характеристик, сравнительно низкие питающие на ток н обеспечения механической жест кости конструкции 11 3 ..Однако приборы эндотронного типа,обладая рядом преимуществ значитель ной выходной мощностью, сравнительной т-простотой и надежностью конструкции),имеют ограниченную широкополосность (10-15%), так как в них использованрезонансный принцип усиления.1 О.Известен электровакуув котором реализован принцип ленного усиления, что позволя рабочую полосу частот до окт повысить коэффициент усиленыую мощность 23 .Однако конструкции приборов с Распределенным усилением сложны и малэгехнологичны В них обычно использукаъря гребенчатые или штыревые замедлив щие системы, плохо охлаждаемые и тР 9буюшие сложных операций фрезерной обработки.Известен также электровакууьаыйприбор, содержащий герметичный пилон мный приборюраспред 9 фет расширитйавы и более,ия и выюйв пряИзвестентина "Эндотроно использоваточного блоканых систем.:трукции квтвт проблемырости катодарасстояний, эффВ электроварумный прибор н, для которого характернне ячеечного катодно-сеи встроенных колебательПрименение ячеечной конодно-сеточного блока река увеличения рабочей поверз, малых междуэлектродиыхектнвного охлаждения сеЭлектротехнический-института (Ленина)10 ляется катодно-сеточная секция, состоя 15 20 25 30 35 Целью изобретения является расширение рабочей полосы частот электровакуумного прибора и увеличение его выходной мощности,40Для достижения цели электровакуумный прибор, содержащий герметичныйцилиндрический корпус с коаксиальнорасположенными в нем цилиндрическимианодами и обхватывающвй его катод 45но-сеточной секцией, включающей опорное кольцо с выполненными в нем состороны его внутренней поверхностиП-образными углублениями, катоды, размещенные в этих углублениях, параллельно оси прибора, и сетку, прилегающую к50выступам на внутренней поверхности.опорного кольца, выполнен с нееколькими,размещенными вдоль его оси на равныхрасстояниях одна от другой катодно-сеточными секциями, между которыми, соосио с корпусом, установлены цилиндрические экраны, примыкающие к внутренней кромке опорных колец, а анод вьшол 3 983 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 33,Добротность резонаторов в этом приборе выбирается низкой, что позволяет получить рабочую полосу частот равную 10-15% 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 предлагаемая- конструкция; 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 размещенныхна его внутренней поверхности катодносеточных ячеек, каждая из которых содержит плоский катод 3, расположенный в П-образном углублении, ограниченномвыступами 4, и сетку 5, соединяющуювыступы 4. Катоды 4 ячеек крепятсяпосредством кольцевых фланцев 6, 7 иупругих 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 0 прибора 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 синфазйы и суммируются. Поскольку расстояния между секциями5 98381выбраны равными, фаза напряжений сигнала в секциях линейно зависит от номера секции,При условии синхронного распространения волн в катодно-сеточной и анодной линиях волны, возбужденные в анодной линии электронными потоками секций, складываются в фазе в полезнойнагрузке, подключенной к выходу прибора,а в противофазе - в балластной нагрузке Оанодной линии,Таким образом, существенное расширение рабочей полосы частот и увеличениевыходной мощности достигнуто за счетреализации принципа распределенного уси-пения на базе прогрессивной технологииприборов коаксиапьного типа с ячеечнымкатодом - сеточным блоком.Известно, что использование принципа распределенного усиления позволяет 20получить ширину рабочей полосы частотв октаву и более при условии совпадениядисперсионных характеристик катодносеточной и анодной систем, Проведенныйэлектродинамический анализ показал, что 25выбором диаметров выступов анода, диаметров и длин соединительных линийможно обеспечить совпадение дисперсионных характеристик катодно-сеточной ианодной линий в полосе частот октава и Зоболее. По сравнению с эндотрономвыигрыш в ширине рабочей полосы частотсоставляет 5-7 раз.Выходная мощность прибора с распределенным усилением Р пропорциональнаквадрату числа секций:Р 1 2 с 1йгде Й - число секций;1 - амплитуда первой гармоники40стока секции;К - сопротивление взаимодействия1анодной системыВыходную мощность такого прибораследует сравнить с выходной мощностьью 45системы из М эндотронов Р 2,1 2С2где РЯ - экв алентное сопротивлениеколебательной системы эндотрона. ф рВыигрыш в мощности - составит: 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 расюдам(Я. Электровакуумный прибор, содержащий 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, като- ды, 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 й с я тем, что, с целью расширения рабочей полосы частот и увеличения выходной мощности, прибор выполнен с неоколькими размещенными вдоль его оси Р Й- : й - .1Р 2 йТипичными значениями являются; Р 4,, Ъ 70 Ом, Р 2200 Ом (для указанныхвыше рабочих полос). 8 6В этом случае уже при числе секций 8=5, выигрыш в мощности составит " 21,75. Как видно из (1), при даль йейшем увеличении числа сеяний выигрыш Рддолжен возрастать.Следует иметь в виду, что система из нескольких эндотройов, проигрывая в выходной мощности, имеет .значительно большие габариты и массу, чем прибор с распределенным усилениемСущественным достоинством предлагаемого прибора по сравнению с известными конструкциями является его 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 изобретенияРедак 938/64 Тираж 761 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, РаушсПодписноемитета СССРкрытийкая наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная на равных расстояниях одна от другой катодно-сеточными секциями, между которыми, соосно с корпусом, установлены айппщрические экраны, примыкающие к внутренней кромке опорнЫх колец, а анод выполнен с цилиндрическими высту- лами, расположенными напротив катод- но сеточных секций.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе81, Данилин А. А. и др, Вопросы тес.рии и расчета кольцевых резонансных.структур мощных эндотронбв, - "Электронная техника": 1977, сер. 4, вып. 2,.с. 30-38.2, Патент США2785338;кл, 315-42; 1952,3. Патент США3805111,О кл, 315-39, 1974,