> Техника, страница 57 > Ламповый генератор

Ламповый генератор

Ламповый генератор, устройство, применяемое гл. обр. в радиотехнике для получения колебаний высокой частоты; он же используется в большинстве.случаев, когда необходимо преобразование энергии постоянного тока в энергию тока переменного высокой или низкой частоты. Л. г. получил поэтому широкое применение в области эле-ктрич. измерений (радио, телефонных, телеграфных и т. д.).

Основные определения и расчеты Л. г. с независимым возбуждением. Основой Л. г. является электронная лампа, к которой прикладывается постоянное анодное напряжение и переменное напряжение на сетку. Под. влиянием этих двух напряжений анодный ток становится пульсирующим, и переменная слагающая анодного тока направляется в нагрузочное сопротивление. В качестве нагрузочного сопротивления применяют обычно контур, настроенный на основную частоту анодного тока, то есть на частоту напряжения на сетке.

Наиболее простой схемой является схема, изображенная на фигуре 1, в которой электронная лампа, источник постоянноготока Е_а и сопротивление в виде контура, настроенного в резонанс на основную частоту, соединены последовательно. Конденсатор С_г служит для пропускания токов Фигура 1.

высокой частоты и для защиты от них источника постоянного тока. При отсутствии переменного напряжения на сетке через электронную лампу проходит постоянный ток (в частном случае-

равный нулю), определяемый напряжением на аноде и постоянным напряжением (смещением) на сетке. Под влиянием переменного напряжения насетке появитсяперемеяная слагающая анодного тока, которая вызовет большое падение напряжения на контуре, т. к. его сопротивление Z вследствие резонанса токов олень велико. Т. к. падение напряжения, получающееся при прохождении постоянного тока через контур“ очень мало, то можно считать, что напряжение источника постоянного тока равно постоянной слагающей напряжения на аноде Е_а. Если постоянная слагающая анодного тока (среднее значение анодного тока) равна 1₀, то мощность, подводимая к лампе,

(1)

Мощность W_neP переменного тока ^основной частоты, отдаваемая лампой контуру,

Vah. ΙιΖ _ νϊ

2 2 2Z’

W =

^rr np.rt.

(2)

если Z—чисто активное сопротивление, а -слагающая основной частоты анодного тока 1_г и слагающая основной частоты анодного напряжения V_a сдвинуты точно на 180°. Если сопротивление Z не чисто активное, необходимо правую часть ур-ия (2) умножить на cos ψα Χψα—угол сдвига фаз).

Задача, которая обычно ставится при расчете -Л. г., заключается или в том, чтобы для необходимой колебательной мощности взять наименьшее возможное число ламп или чтобы с данной электронной лампы (генераторной лампы) взять, наибольшую мощность переменного тока. Важным является также кпд генератора не только вследствие того, что приходится считаться с количеством подводимой энергии, но и потому, что неиспользованная часть энергии расходуется в виде тепла, нагревая аноды ламп, а каждая лампа может допустить лишь определенное максимальное рассеяние мощности на аноде. Кпд Л. г. равен г Wnep· _ Yah ¹ Wo ~ 2E_aI₀

(3)

и следовательно тем больше, чем больше отношение называемое к о э ф и ц и е н т о м исполь-зования напряжения. Величина ξ выбирается меньше единицы, так как нежелательно, чтобы анодное напряжение было хотя бы часть периода отрицательным. Б. ч. выбирают генераторный режим так, чтобы наименьшее напряжение на аноде было больше наибольшего напряжения на сетке, то есть

E_a-V_a~E_a(l- ξ)> E_g + V_g, (5) где Е_д—постоянное напряжение на сетке, V_g—амплитуда переменного напряжения на сетке. В нек-рых случаях, гл. обр. когда желательно, чтобы изменение нагрузки Z мало влияло на ток в контуре, допускают преобладание сеточного напряжения над анодным некоторую часть периода. Этот режим носит название перена п р яженного режима; в отличие от него режим, определяемый неравенством (5), носит название недонапряженного режима. В общем же для высоковольтных ламп (при

10 000 V и более на аноде) коэф. использования напряжения бывает обычно около 0,9; для низковольтных ламп он понижается.Кпд зависит также от отношения ~, которое

I О

должен быть больше единицы, т. к. иначе кпд будет меньше 50%. Для того чтобы отношение —

¹ о было больше единицы, необходимо, чтобы сила анодного тока часть периодабыларавна нулю, причем, чем больше эта часть периода, тем больше отношение ~, тем больше

¹0

кпд, но тем меньше по абсолютной величине 1_и а следовательно тем меньше получаемая мощность.

Часть периода, в течение которой сила тока не равна 0, определяется углом 20(фигура 2),

Фигура 2.

причем угол Θ носит название угла отсечки тока. Если ту амплитуду силы тока, которая была бы, если бы лампа сохраняла одинаковую проводимость как для положительных, так и для отрицательных значений управляющего напряжения, обозначить через I, то максимальное значение силы анодного тока получается равным

1_М.=1(1- COS 0). (6)

Амплитудное значение силы тока основной частоты равно

_{т Ύ} θ-sin Θ cos Θ _ч

Постоянная составляющая силы анодного тока равна

1*=1

sin θ-д cos θ ц

(8)

Равенства (6), (7), (8) выведены в том предположении, что анодный ток изменяется по синусоиде, а это соответствует предположению прямолинейности характеристики электронной лампы (фигура 3). В действительности эта характеристика криволинейна; и для расчета приходится ее спрямлять, как показано на фигуре 3 пунктиром. Однако получаемая при этом ошибка для обычных .— генераторных ламп невелика и находит ся в пределах точности расчета генератора. При желании более точный расчет можно произвести по данным характеристикам лампы(Меллер,Принс) или заменяя их полукубической параболой (Львович).

Расчет Л. г. при заданной мощ-н ости по прямолинейным характеристикам можно произвести так: по выбранным η я ξ можно найти угол Θ, т. к.

V _ 1 β-sin 9 COS 9 _

I ~ 2 ’ sin 9-9 cos 9 ’

Фигура 3.

^Ед=^Ед +

(10)

по величине ξ и Е_а находим V_a, затем I_lt I и 1₀. Величина постоянного напряжения на сетке определяется по току покоя

I_n=.-I cose, (9)

так как

In S

где Ед—напряжение на сетке, при котором характеристика электронной лампы, снятая при рабочем анодном напряжении, пересекает ось абсцисс. Амплитуда переменной слагающей напряжения на сетке равна

V_g=EV_a+^Js- (И)

Необходимо выполнить три условия: 1) условие недонапряженного режима, данное неравенством (5); 2) условие максимального допустимого рассеяния на аноде W_a=W₀-W_mp.<W

a max i (12)

где W_a ,„_х—допустимое рассеяние на аноде для данного количества и типа ламп; 3) условие максимального тока, который не должен превосходить тока насыщения данных ламп, т. к. иначе необходимо вести расчет по более сложным ф-лам:

(13)

При решении второй задачи (смотрите выше) мощность, которую можно получить от данной лампы, определяется из следующих соображений: амплитуда силы тока основной частоты обычно не больше половины тока насыщения, амплитуда переменного напряжения не больше постоянного напряжения на аноде. Т. о. максимальная колебательная мощность, к-рую можно получить от лампы, равна. Е„.и ту ~.

^уу пер .max— 4

(14)

Обычно снимаемая с лампы мощность при хорошем кпд- несколько меньше:

W_nep.siO,ZE_aI_s. (15)

Настройка Л. г. достигается правильным подбором переменного и постоянного напряжений на сетке и переменного напряжения на аноде. Последнее определяется величиной сопротивления в анодной цепи. Если это сопротивление представляет собой резонансный контур, в одной цепи которого самоиндукция и активное сопротивление, а в другой самоиндукция, сопротивление и емкость (фигура 4), то эквивалентное сопротивление такого контура равно

Z =

(16)

R ’ ч где R—полное активное сопротивление .контура, a L_x—самоиндукция цепи, в которой нет емкости. Если во второй цепи нет самоиндукции (фигура 1), то формула (16) несколько упрощается:

Постоянное напряжение на сетке дается или при помощи какого-либо источника постоянного тока (аккумуляторы, динамомашина и т. д.) или чаще создается с помощью утечки сетки—гридлика (смотрите). Переменное напряжение на сетку может подаваться от какого-либо постороннего генератора высокой частоты или м. б. взято от колебательного кон тура самого генератора. В первом случае Л. г. называется генератором с независимым возбуждением, во втором случае — с самовозбуждени-е м. Генератор с независимым возбуждением является просто усилителем высокой частоты, однако разница между первым и вторым есть: цель усилителя — получить наибольшую мощность при данном переменном напряжении на сетке, задачей же генератора с независимым возбуждением является получение от данной лампы возможно большей мощности при любом необходимом возбуждении (при любом напряжении на сетке).

UjJ

Фигура 4.

Фигура 5.

Схема расчета Л. г. с независимым возбуждением приведена выше; расчет же Л. г. с самовозбуждением аналогичен расчету Л. г. с независимым возбуждением.

Л. г. с самовозбуждением был изобретен Мейснером в 1913 г., но развитие получил во всех странах самостоятельно. Если часть Z_aколебательного контура, состоящего из сопротивлений Z_lt Z₂ и Zg, соединить с сеткой и катодом электронной лампы (фигура 5), то отношение переменного напряжения на сетке к переменному напряжению на аноде с обратным знаком будет равно

-Й—ет <“»

Эта величина носит название к о э ф и ц и-ента обратной связи:

^fc=-zITzT <¹⁹>

Согласно ур-ию Валлаури, для электронной лампы

^I=sv9 + E· (²°)

При колебаниях первого рода (смотрите Колебания электрические) ν_α=—1Ζ. Таким образом

^- Va ⁼ S («i ⁺ z) ⁼ + SZ

Ώ, S, R{—параметры лампы: проницаемость, крутизна и внутреннее сопротивление, Z— эквивалентное сопротивление контура. Из ур-ия (21) получаем основную формулу самовозбуждения, данную Баркгаузеном:

fc=_D +

(22)

Для колебаний второго рода эта формула несколько изменяется, т. к. V_a=— ΙχΖ, где 1_г— амплитуда силы тока основной частоты. Согласно ур-ию (7) отношение

I, θ-sin в cos в

-у=α= ~·-- (7)

и ур-ие (21) принимает вид:

isz

Т. к. а < 1, то крутизна как будто бы уменьшилась, что и следовало ожидать, т. к. при колебаниях второго рода рабочая точка находится вблизи нижнего сгиба характеристи-

ки. Вводя понятие о средней крутизне переднем сопротивлении (о сопротивлении переменному току) при колебаниях второго рода

Rnep.= ψ, ^S«p.=^aS’ (®)

ф-лу Баркгаузена можно написать так:

к=D

(22)

Если коэф. обратной связи не достигает величины, определяемой ур-ием (22), колебания не возбуждаются; если он больше, чем

Фигура ба. Фигура бб. это необходимо для удовлетворения ур-ия (22), колебания определяются ур-ием (22), которое дает величину средней крутизны, а следовательно и угла отсечки Θ и режима генератора; к, вообще говоря, есть величина комплексная, но предполагая, что Z представляет чисто активное сопротивление, можно считать его действительным и положительным числом. Из ур-ий (18) и (19) очевидно, что V_g и V_a должен быть сдвинуты по фазе на 180°, как это и должно быть, так как V_д—в фазе с анодным током, а переменное напряжение на индуктивные связи (фигура 8). Если сопротивление Z₃ остается в виде автотрансформаторной связи, то получается весьма употребительная схема с индуктивной связью сетки и с контуром в анодной цепи (фигура 9). Наоборот, если Z₂ остается, то получается генератор с контуром в цепи сетки, который имеет очень большое применение в приемниках (фигура 10). В трехточечной схеме в качестве конденсатора контура можно удовольствоваться в некоторых случаях емкостью анод-сетка электронной лампы; схема принимает тогда простой вид, и катушки L_x иЬ₂ (фигура 11) оказываются связанными лишь через упомянутую выше емкость. Для получения более удобного режима часто самоиндукции L_x и L_a заменяют контурами (как это указано пунктиром), с тем однако, чтобы их индуктивное сопротивление было ясно выражено. Полученная т. о. схема носит название схемы Кюна. Она часто применяется для получения коротких волн. ~ ^

Фигура 10.

Фигура 11.

rl i^z" 1 ·

—i_z 4

T^l* T 4—¹

-i

Фигура 7а. Фигура 76.

аноде V_a должен быть противоположно по фазе анодному току 1_и чтобы электронная лампа была генератором.

Из ур-ия (19) видно, что 1) Z_x должен быть противоположно по знаку Z₂ и 2) Z₂ по абсолютной величине должен быть больше Z₂, а следовательно для достижения резонанса Z₃ должно по знаку совпадать cZ₂. Т. о. сразу определяются две схемы генераторов с самовозбужде

Фпг. 8. Фигура 9.

нием. Первая схема, в которой Z₂—индуктивное сопротивление и следовательно Z,— емкостное, a Z₃—также индуктивное, носит часто название схемы Гартлея, или трехточечной схемы (фигура 6а и 66). Вторая схема, в которой Z₂—емкостное сопротивление и следовательно Z_x—индуктивное, a Z₃—емкостное сопротивление, носит часто название схемы Кольпица, или емкостной трехточечной схемы (фигура 7а и 76). Схема Мейснера, которая была прцдложенапервой, соответствует трехточечной схеме, но вместо автотрансформаторных связей Z₂hZjB ней использованы

Возникновение незатухающих колебаний в схеме генератора с самовозбуждением можно объяснить так: при изменении анодного тока, например при включении анодного напряжения или накала, возникают нестационарные явления в колебательном контуре, то есть получается колебательный разряд конденсатора. Эти колебания при отсутствии связи с цепью сетки были бы затухающими. Напряжение, создаваемое на сетке под влиянием тока в контуре, создает колебания анодного тока, способствующие увеличению амплитуды колебаний в контуре, то есть колебания, совпадающие по фазе с появившимися в контуре. Таким образом изменения анодного тока, доставляющие энергию в контур, превращают затухающие колебания в незатухающие.

Стабильность частоты. Период незатухающих колебаний зависит не только от самоиндукции. и емкости контура, но h Гу1 и от активного conpoln- Г цления контура R и Ж сопротивления переменному току электронной лампы R_nep;. Так, для схемы, изображенной на фигуре 12, получаем для установившихся незатухающих колебаний с угловой частотой со следующие соотношения:

h-Ii + Io,

I=sv„ + ^.,

Фигура 12.

v_a=+ jcoL) — — j ;

ⁱc^Io>

где -Γχ,.Ιχ, Ip—силы анодного тока и токов в контуре основной частоты. Из этих ур-ий следует:

I_c= I_L(jcoCR — co²LC),

1_г=I_L{ 1 - ω*LC + jcoCR).

T. к. I= у, то получается нижеследующее основное соотношение: l (1 - сo²LC + jo)CR)=jcoMS — (I? + jcoL) ^-· Мнимая часть этого уравнения дает известную уже формулу самовозбуждения (ур-ие 22):

так как тгер.··

i М ry L k=L ^{11 2}=сд·

Действительная часть ур-ия определяет угловую частоту ω след, обр.:

“^2LC=i=_B

Т. о. угловая частота колебаний равна со=—L=i/l + -=—· (24)

УLC у В-пер-

Период колебаний следовательно зависит от режима генератора. Кроме того в уравнениях не учтен ток сетки, который также влияет на период. Вследствие этих обстоятельств период колебаний меняется цри изменении накала и анодного напряжения, а также, от изменения активного сопротивления контура, не говоря уже об изменении его из-за изменения емкости и самоиндукции контура. Для сохранения стабильности частоты (стабильности волны) Л. г. с самовозбуждением приходится применять ряд мер: 1) гарантировать Л. г. от посторонних влияний, 2) брать источники энергии с большим запасом, 3) устанавливать наиболее устойчивый режим и т. д. Все это возможно при Л. г. малой мощности.

Ламповые передатчики большой мощности обычно строятся как генераторы с независимым возбуждением и делаются многокаскадными. При этом первый каскад представляет собой маленький стабилизированный генератор с самовозбуждением; полученные от него колебания усиливаются последующими каскадами до необходимой мощности. В последнее время очень часто применяется также искусственная стабилизация первого каскада при помощи кварца. Употребляется, хотя и значительно реже, стабилизация камертоном, а иногда и при помощи магнетострищии (смотрите). В больших передатчиках на коротких волнах, а также в современных радиовещательных передатчиках применяются почти без исключения в качестве первого каскада генераторы, стабилизированные кварцем. Сложным вопросом при многокаскадных передатчиках является уничтожение обратного влияния последующих каскадов на предыдущие. Для этого применяется прежде всего экранирование отдельных каскадов, затем нейтродинирова-пие (смотрите) и наконец умножение частоты, большей частью удвоение·. При большом количестве каскадов, в особенности при коротких волнах, применяются все три средства; при длинных волнах не делают экра нов для больших каскадов, при малом числе каскадов избегают умножения частоты. Ней-тродинирование обязательно почти всегда за исключением генераторов с экранированными лампами, которые начинают входить в употребление и в передающих устройствах.

Питание Л. г. должно предусматривать питание анодов ламп, питание накала и смещающее напряжение на сетке. Постоянное напряжение на сетке м. б. получено при помощи батареи сухих элементов и аккумуляторов для малых генераторов и при помощи машины постоянного тока для больших генераторов. Для генераторов с самовозбуждением однако правильнее получить смещающее напряжение при помощи утечки сет-ки (т. н. гридлика). Под влиянием напряжения высокой частоты и выпрямляющего действия цепи сетка-нить лампы на сопротивлении R_g (фигура 12) появляется постоянное напряжение равное произведению R_g на постоянную составляющую тока сетки. Это постоянное напряжение и явится отрицательным смещающим напряжением на сетке генератора. Так как при возникновении колебаний смещающего напряжения не будет, то этот процесс сильно облегчается вследствие того, что рабочая точка находится в более крутой части характеристики и обратная связь нужна меньше. Наоборот, при смещении источника постоянного тока при возникновении колебаний рабочая точка находится в невыгодной пологой части характеристики. Смещение при помощи утечки сетки может с успехом применяться и в генераторах с независимым возбуждением за исключением тех случаев, когда необходимо постоянство смещения при меняющейся амплитуде переменной слагающей напряжения на сетке, как это имеет место в радиотелефонных передатчиках с модуляцией в одном из предыдущих каскадов.

Питание накала достигается- чаще всего переменным током при помощи трансформаторов, иногда, в особенности для маломощных генераторов применяется пи- (5 таниепостояннымто-ком от аккумуляторов. Питание накала ламп от машины постоянного тока применяется почти исключительно в тех случаях, когда лампа обладает сильным магнетронным эффектом и вследствие этого получается заметный фон при передаче.

Анодное питание мощных генераторов подается или от машины постоянного тока высокого напряжения или от выпрямительного устройства; маломощные передатчики могут питаться также и от аккумуляторов или сухих элементов. Источник высокого напряжения может присоединяться последовательно с электронной лампой и контуром (фигура 1) или параллельно контуру и электронной лампе (фигура 13). Первый случай носит название схемы с последовательным питанием, второй—с хемы с параллельным питанием. В схеме с параллельным питанием прибавляются два новых элемента: блокировочный конденсатор

С„, к-рый служит для того, чтобы не пропускать постоянного тока в контур или для того чтобы высокое напряжение не попало в сетку лампы или замкнулось накоротко, и дроссель высокой частоты L_a, запирающий путь токам высокой частоты в цепь питания. Работу схемы с параллельным питанием можно объяснить так: под действием постоянного напряжения на аноде и переменного напряжения на сетке анодный ток становится пульсирующим, он разделяется на две части—постоянная слагающая анодного тока пройдет через цепь питания, т. к. блоки-ровочныйконденсатор не пропустит постоянного тока в цепь высокой частоты, переменная слагающая пройдет гл. обр. в цепь высокой’ частоты, так как индуктивное сопротивление дросселя значительно больше сопротивления контура, и лишь малая часть тока высокой частоты пройдет в цепь питания. Вследствие падения напряжения на контуре и на дросселе получается переменная составляющая анодного напряжения, которая равна

V_n=-hZ=-I₂{j<oL_a)

(падением напряжения на конденсаторе С_гможно пренебречь, как и активным сопро-тивлениемдросселя). Так. обр. в цепи питания включены последовательно два напряжения: постоянное и переменное (— jcoL_aI₂), подобно тому как это имело место и в схеме с последовательным питанием. Расчеты схем с параллельным и последовательным питанием, как видно из этих рассуждений, ничем не отличаются. Еще более рельефной будет роль дросселя L_a, если схему с параллельным питанием изобразить так, как это сделано на фигуре 14. Очевидно, что контур приключен к лампе через автотрансформатор, которым является дроссель. При расчете конден-_ сатора С_а критерием Г является то, что его ^J реактивное сопротивление должен быть значительно меньше (в 5— 10 раз) сопротивления контура Z. Если это выполнить трудно, то иногда последовательно с конденсатором соединяют самоиндукцию, которая компенсирует его сопротивление.

В свою очередь расчет дросселя L_a основан на том, что его реактивное сопротивление должно быть значительно больше (в 5— 10 раз) сопротивления контура Z. Поэтому для длинных волн, свыше 2 000 метров (низких частот < 150 кц/ск.), дроссель выполняется обычно в виде катушки с железным сердечником; для волн среднего диапазона, а тем более для коротких волн дроссель должен быть без железного сердечника, иначе его собственная емкость может представить сопротивление меньше индуктивного сопротивления дросселя и зашунтировать его. Если передатчик работает всегда на одной волне, воз-моя-сно дроссель заменить контуром, поставив параллельно дросселю конденсатор или подобрав собственную емкость дросселя так, чтобы получился резонанс на рабочей длине волны. Параллельная схема имеет преимущество перед последовательной, заключающееся в том, что можно заземлить накал лампы, отрицательный полюс источника по

фигура 14.

стоянного тока и одну точку контура. В схеме с последовательным питанием этого сделать нельзя, и поэтому или на контуре имеется высокое напряжение постоянного тока или нельзя заземлить один полюс источника постоянного тока, что часто ведет к срыву колебаний вследствие случайного заземления. Схема с последовательным питанием имеет то преимущество, что она значительно проще, и для коротких, и в особенности для ультракоротких волн, где требуется применение возможно малого числа проводов и простота схемы, а также звуковых генераторов, где трудно сконструировать дроссель L_a, применяется почти всегда схема с последовательным питанием.

Нагрузкой Л. г. редко бывает просто резонансный контур. Это имеет место лишь в лабораторных приборах: гетеродинах, звуковых генераторах и т. д. В этом слу-чаеприобретаетвесь-ма важное значение возможность при помощи Л. г. получать большой диапазон частот, ляется постоянными контура при помощи формулы Томсона:

2я VLC’

так как обычно можно в формуле (24) пренебречь

Фигура 15.

Частота опреде-

отношением

пер.

Фигура 16.

по сравнению с единицей.

В случае применения Л. г. в передатчиках в качестве контура может применяться антенна. В этом случае схема является про-стойсхемой лампового передатчика (фигура 15). Передатчики, работающие по простой схеме, в настоящее время строятся редко, т. к. антенна, обладающая рядом настроек, легко воспринимает не только основную частоту, но и гармоники, которые излучаются и создают излишние помехи приему других станций. Для избавления антенны от гармоник применяют сложную схему Л. г. В качестве нагрузки при сложной схеме применяется контур, связанный с антенной (фигура 16). Контур этот носит название промежуточного конту-р а. Этот контур может быть связан с анодной цепью и антенной или индуктивно или емкостно. На фигуре 16приведена схема с двумя индуктивны-. ми, на фигуре 17—с двумя емкостными связями.

Качество схемы в смысле избавления от гармоник определяется величиной фильтрации (смотрите Фильтры)

ΙαΝ·ΐΛΚ

ial IAI :

Фигура 17.

F =

(25)

где I_aI и I_alj—силы токов, основной частоты и JV-ой гармоники в анодной цепи, а 1_Αι и Ian—соответственные величины в антенне.

При двух индуктивных связях приблизительная величина фильтрации

F =

(26)

где и б_А—декременты контура и антенны;

—кпд контура, N—номер гармоники. Очевидно, что фильтрация тем больше, чем меньше декременты контура и антенны и чем меньше кпд контура. Замена индуктивной связи емкостной увеличивает фильтрацию в N² раз. Следовательно при двух емкостных связях фильтрация будет равна:

(26)

Фигура 1

Применение промежуточного контура является основной мерой борьбы с гармониками. Иногда применяются и другие средства: отсасывающие контуры, параллельные или последовательные резонансные цепи, применение симметричной схемы и т. д. В настоящее время на уничтожение излучения гармоник обращают большое внимание, и средства, уменьшающие гармоники, применяются на всех радиостанциях. Применение промежуточного контура при Л. г. с независимым возбуждением не встречает затруднений, при самовозбуждении же появляется особое явление, известное под именем з а-тягивания. и. кпяцкин.

Затягивание. Это явление было обнаружено вскоре после изобретения Л. г. На фигуре

18 изображена схема генератора с самовозбуждением, в которой м. б. получено явление затягивания (I—промежуточный контур, II—обычно антенна). При достаточно слабой связи между контурами изменение собственной частоты /₂и следовательно настройки вторичного контура II (путем изменения его емкости С₂или же самоиндукции L₂) вызывает изменение в нем тока по кривой резонанса (смотрите), изображенной пунктиром на фигуре 19. При достаточно сильной связи между контурами может быть наблюдаемо явление затягивания, которое заключается в следующем. При увеличении /₂ ток вторичного контура 1„ возрастает согласно ветви abed. 1₂,_лпхсмещается вправо от точки резонанса (/₂=/О. С дальнейшим увеличением /₂ наблюдается резкий обрыв тока 1_гсо значения, соответствующего точке d, на значение, соответствующее точке I. Далее ток изменяется по кривой 1е. Если после этого возвращаться к положению резонанса, то ток 1₂ будет изменяться не по первоначальной кривой eldcba, а по кривой elgh, максимум которой лежит левее резонансной точки. Далее следует в точке h обрыв тока, после чего ток спадает по кривой Ьа. Таким образом кривая тока во вторичном контуре ΐ₂ при изменении его настройки будет сле

Фигура 19.

Удлиненные частоты

Петля затягивания

Укороченные частоты

Фигура 20. N

довать согласно ветви abed, если приближаться к максимуму, увеличивая его частоту, или по ветви elgh, уменьшая его частоту. Если установить ток на один из максимумов с или <7, на мгновение прекратить колебания (например путем поднятия ключа) и вновь возобновить, то ток примет не прежнее свое значение, аменыпее, соответствующее нижним ветвямкривой фигура 19. Максимальные значения тока 1₂ не м. б. получены при непосредственном включении генератора. Для их получения ток необходимо· «подтянуть», почему и все явление получило· название затягивания.

Сущность явления затягивания основана на двуволнистости связанной системы, образованной двумя колебательными контурами, то есть на ее способности колебаться двумя частотами связи (смотрите). Одна из них носит-название укороченной частоты связи, так как она короче любой из собственных частот связанных контуров, а другая—удлиненной, так как она, длиннее любой из собственных частот связанных контуров. Л. г., присоединенный к такой связанной системе (фигура 18), при достаточной обратной связи на сетку может самовозбуждаться с одной из этих двух волн связи. При изменении настройки вторичного контура в той последовательности, как было приведено выше, генератор вначале в озбуждает удлиненную частоту связи. Приэтомпри увеличении /₂ часто-та меняется по кривой a₁b₁c₁d₁ (фигура 20), что соответствует изменению тока по ветви abed (фигура 19). В точкейзщроисходитскачок частоты (на фигура 19 это соответствует обрыву тока в точке d), и генерируемая частота с удлиненной резко меняется на укороченную. Аналогичная картина получится, если следовать в обратном направлении по кривой укороченных частот e-hg-Ji-L. В точке h₁ происходит скачок частоты, соответствующий обрыву тока в точке h на фигуре 19. Далее колебания следуют по кривой удлиненных частот Ь^. Петля b_xd ]l _xh_x носит название петли затягивания. Затягивание характеризуется главн. образ, наличием петли затягивания, но наблюдаются случаи затягивания, когда оба максимума тока 1₂ (точки с и g на фигуре 19) сливаются и кривая тока напоминает обычную кривую резонанса (фигура 21). В этом случае затягивание можно обнаружить только с помощью волномера. На практике затягивание чрезвычайно нежелательно. При настройке станции ток в антенне (контур II) устанавливают на максимум; если при этом имеет место затягивание, то подобранный максимум является .неустойчивым. При работе ключом, как было описано выше, ток перескакивает с максимума на нижнюю ветвь фигура 19 при одновременном изменении ча-

Фигура 21.

стоты генератора, как это следует из фигура 20. В этом случае затягивание легко обнаруживается по показанию амперметров. Значительно труднее обнаружить затягивание, когда имеет место только петля затягивания, а ток антенны изменяется подобно фигура 21. Тогда при работе ключом показания антенного амперметра останутся неизменными, но частота.генератора, то есть излучаемая волна, будет неустойчива. Незначительные изменения в режиме генератора (качание антенны, колебание напряжения’ накала) могут вызывать перескок на другую волну. Прием радиосигналов в этом случае, как и в предыдущем, будет неустойчив.

Наиболее простым способом избавления от затягивания служит ослабление связи между антенным и промежуточным контурами. С ослаблением связи, после некоторого значения, называемого критическим, система из двуволнистой становится одноволнистой, почему и не м. б.явления затягивания. Критич. •связь выражается следующим равенством:

- Ά-L·

^ΚΡ· ω La

<5,1

(где R_a—сопротивление, L_A—самоиндукция и δ_Λ—декремент затухания антенны, со— генерируемая частота) и характеризует равенство колебательной энергии в промежуточном контуре и антенне, то есть вольтам-перы промежуточного контура равны вольт-амперам антенны; при этом

что и является достаточным показателем правильно выбранной связи. Существуют и другие способы избавления от затягивания, например обратную связь на сетку давать не от промежуточного контура, а от антенного или дать так называется смешанную обратную связь •от промежуточного и антенного контуров; при этом создаются условия, благоприятные для самовозбуждения одной из частот связи и ухудшенные для другой. Однако эти способы технически затруднительны и на практике обычно прибегают к ослаблению связи между контурами, что несколько понижает кпд промежуточного контура. Как одна из возможных схем обнаружения явления затягивания была представлена схема (фигура 18) индуктивной связи первичного контура со вторичным. Явление затягивания однако м. б. обнаружено и в схемах с емкостной связью, между контурами.

Условие затягивания определяется обычно из уравнения самовозбуждения катодного генератора. Для схемы, изображенной на фигуре 18, оно выразится:

SMigfl - ^2αι-_υ-ι· ,i (i i)

2α₂ υ-ρ ⁺ iazC^i υ ) ’

где £ и К—крутизна и внутреннее сопротивление лампы,2aj= ^ и 2а₂=^⁸—коэф. затухания контуров, /_t и /₂=—

у Li Cl у J-,2^2

собственные частоты контуров, р=(j.⁸) — квадрат их отношения, U=где си—ча стота связанных колебаний (генерируемая частота); М_1д—коэфициент взаимоиндукции цепи сетки с первичным контуром. Для существования затягивания необходимо, чтобы ур-ие самовозбуждения было удовлетворено одновременно для укороченной и удлиненной частот связи в нек-рых пределах изменения р—петли затягивания. Менаду U и р существуетсвязь, выражаемая равенством где σ= 1 — fcf₂; fc₁₂—коэфициент связи контуров. Как видно из приведенного равенства, U имеет два значения: одно из них (большее) соответствует удлиненной частоте, другое, со знаком минус перед корнем,—укороченной. Графич. изображение этого ур-ия представлено на фигуре 20. Как видно из кривой, одна из связанных частот не зависит от изменения настройки контура II (кривая параллельна оси абсцисс). Это свойство независимости генерируемой частоты от изменения параметров контура используется в радиотехнике для целей стабилизации частоты генераторов кварцем (фигура ^2).

Роль контура II выполняет кварц. Т. к:, частота контура II определяется физич. данными кварца и не м. б. изменяема, то петля затягивания м. б. получена лишь при изменении настройки контура I. Декремент затухания кварца чрезвычайно мал (порядка 1СГ⁴), поэтому «критическая связь» кварца с контуром также мала: порядка 10^_4-р10^-5. Обычно кварц связывают с контуром так, что коэфициент связи /с больше критического, вследствие чего наступает затягивание. При этом режим генератора устанавливают так, что генерируемая частота связи не зависит от настройки контура I, что и составляет особенность схем включения кварца в режиме затягивания. Затягивание наблюдается

не только у самовозбуждающегося лампового генератора, но и у дугового, г. зейтленлк.

Особые в и д ы Л. г. К ним относятся генераторы, использующие динатроны (смотрите) или магнетроны (смотрите). В этих случаях генерация получается без обрати, связи благодаря тому, что лампа в нек-ром участке имеет падающую характеристику. Впрочем применения эти генераторы не получили. Генераторы для коротких и ультракоротких волн, вообще говоря, не отличаются принципиально от генераторов для длинных волн; чаще применяется симметричная (т. н. пущ-пулл-ная, двухтактная) схема и в качестве контуров служат маленькие катушки самоиндукции и маленькие конденсаторы, прийем в качестве емкости часто служат внутренняя емкость лампы, собственная емкость катушек и т. д. Типичные схемы для ультракоротких волн Мени и Хольборна приведены на фигуре 23 и 24. Для получения ультракоротких волн применяется также схемы, в которых на анод лампы подается напряжение^ меньшее, чем на сетку, в нек-рых случаях отрицательное (схемы Баркгаузена и Курца, Жиля и Морелля), но большого практич. применения они еще не получили. Практич. применения изложенных схем и типы конструкций соответствующих приборов см. Передатчики Bjp ад и о технике.

Лит.: Бар к’г’ауз’е тГ.,Катодные лампы,"пер. с нем., т. 2, М., 1S28; Фрейман И. Г., Курс радиотехники, 2 над., М.—Л., 1928: Асеев Б. П., Катодные лампы, ч. 2, 2 изд., М., 1928; Пренс Д. С., Электронные лампы как генераторы мощных электромагнитных колебаний, перевод с английского, Л., 1929; Львович Р. В., «ТиТбП», 1925, 28, 29, 33; К л я ц к и н И. Г. и Минц А. Л., там же, 1927, 42, 1929, 52, 55; К л я ц к и н И. Г., там же, 1927, 40; Зейтленок Г. А., там же, 1929, 84; Bark hausen Н., Blektronenrohren, В. 2, 3 Auf-lage, Leipzig, 1928; MO lier Η. &., Die Elektro-nenrohren, 3 Auflage, Brschw., 1922; Barkhausen H., Das Problem d. Schwingungserzeugung, Lpz., 1907; M о г e с r ο 11 J. H., The Principles of Radio Communication, 2 edition, N. Y., 1927; В a η n e i t z Fr., Taschenbuch d. drahtlosen Telegraphie u. Telephonie, B., 1927; Ollendorf Fr., Die Grundlagen d. Hoch-frequenztechnik, B., 1926; Palmer, Wireless Principles a. Practice, L., 1928; A r c o, «Jahrb. d. drahtlosen Telegraphie u. Telephonie», B., 1919, B. 14, H. 6; Barkhausen H., ibid., Η. 1; Barkhausen H. u. К u r z, ibid., 1920, B. 15, p. 342; Eichbom, ibid., 1915, B. 9, p. 393; Μ 0 1 1 e r H„ ibid.; 1919, B. 14, H. 4;VosM. u. Ziegler R., ibid., H. 6; Herzog, ibid., B. 20, p. 72; Winkler, ibid., B„ 1927, B. 30, Η. 1; P о 1 e c k, ibid., B. 30, H. 4; H e e g n e r, ibid., B. 29, H. 6; Gill u. M о r e 11, ibid., 1923, B. 21, p. 33; Hull, ibid., 1919, B. 14, p. 47, 157; Coster H., «Physikalisehe Ztschr.», Lpz., 1919, B. 20, p. 579; Southworth G., «Radio Review», N. Y., 1920, v. 1, p. 577; Armstrong E., «Electr. World», N. Y., 1914, p. 1149; Meissner A., «ΕΤΖ», 1919; Rukop H., «Telefunken-Zeitung», B., 1923, 29, p. 24, 32/33, p. 27, 1924,

34/35, p. 45; Rogowsky, «Arch. f. Elektrotech-nik», B., 1921, B. 10, Η. 1; G r 6 s s e r, ibid.; Η о 1-b о r n, «Ztschr. f. Physik», B., 1921, в, p. 1; A n g i-vin a. Walmsley, «The Electrician», L., 1925, p. 705; Heising R., «Phys. Review», N. Y., 1920, v. 16, p. 216; Vincent a. R e a k, «Proc. of the Royal Society», L., 1925, May, p. 216; В 1 ο n d e 1, «CR», 1919, p. 943; Appleton a. van der Pol, «Phylosophical Magazine a. Journal of Science», L., 1926, v. 52, p. 201; Tagagiskl, «Proceedings of the Institute of Radio Engineers», New York, 1924, p. 609. ; И. Кляцкин.