Освоение этого странного СВЧ естественно началось с применением сеточных ламп. На рис.6 показаны условные обозначения. На рис.6а ДИОД. На рис.6b сразу две лампы. В чёрно-жёлтом варианте, ТРИОД, но если добавить голубого цвета ещё одну сетку, то получится ТЕТРОД. Но как только, так сразу начались проблемы. Их в основном было две. Да они присутствовали и на других частотах. Вот только на более низких частотах они мало влияли на процесс и ими брезгливо пренебрегали. А, вот с СВЧ фокус не получился...
Первая проблема была в том, что во-первых, каждый проводник есть индуктивность (как бы катушка индуктивности). Во-вторых, два рядом расположенных проводника, это уже ёмкость (конденсатор). И когда размеры элементов ламп стали соизмеримы с длиной волны... Получилось как всегда! Вот на Рис.5, как пример эквивалентная схема обычного триода на СВЧ. Если соединить три точки красной линией, то получится сложный колебательный контур. Естественно всё это будет влиять на общую резонансную систему. Стало быть с этим что-то нужно делать?!
Вторая проблема не меньше чем первая. Это недостаток статического управления электронным потоком. То есть, что на низких частотах работало, то на СВЧ полный раздрай! Давайте немного разберёмся в проблеме. На рис.1 графически показана работа триода в режиме больших амплитуд входного сигнала (режим усиления класса В, режим отсечки). Синусоида, это напряжение на управляющей сетке. Зелёным цветом работающие полупериоды, а красным нет. Они просто отсекаются. Во-первых, на сетку подаётся напряжение отсечки Uотс, а во-вторых, амплитуда сигнала как раз и равна этой самой Uотс! На оси t отметим два момента времени t1 и t2. При t1 момент когда напряжение сигнала начинает уменьшаться. А до того как, она полностью компенсировала отрицательное Uотс. Тем самым дала возможность электронам устремиться к очень положительному аноду. Вот только казус произошёл, не все электроны отлетают от катода с одинаковыми скоростями?! Ну, бывает! И стало быть так называемое время пролёта ТАУ у всех разное. И, что с того? А, с того, что на рис.2. Это часть условно триода, а точнее область между катодом и управляющей сетки. Электроны вылетают с разной скоростью в момент t1. Один шустрый (сплошная, жирная кривая). В момент t2 этот электрон уже успел проскочить сетку до того как напряжение сигнала достигнет Uотс. В такой момент сетка становится максимально отрицательной. Посмотрим на путь дистрофика, второго электрона. К моменту t2 он только, только начал набирать обороты... И как только, так сразу управляющая сетка став до неприличия отрицательной окончательно оттолкнула электрон обратно к катоду.
И как показало вскрытие таких ленивцев доходит до 50% от общего поголовья. И стало быть КПД усилителей снижается и очень ощутимо. И чем выше частота тем всё хуже и хуже! И стало быть, что-то с этим надо делать? Долго копались умные дядьки и выяснили, даже вывели формулу ЩАСТЯ! Вот она на рис.3. Если принять обычные лампы как есть, то существует для «как есть» некая критическая частота (омега кр.) та, что из формулы на рис.3.
Роды как обычно долгие и нудные, а результат эта чёртова ОМЕГА кр. На рис.3а преобразование критической угловой частоты на нашу, родную частоту. Из формулы видно, что нужно для повышения этой критической?! Уменьшить путь пролёта (время ТАУ) путём сближения катода, сетки и анода (dc1-k). И увеличения сеточного напряжения сигнала (Uc1m). Если Вас угораздит вникнуть в умные книги про всякие СВЧ, то можете встретить странное понятие как УГОЛ ПРОЛЁТА ЭЛЕКТРОНА (ЭЛЕКТРОНОВ). Вот на рис.4а оно и есть. Где: Т,-период колебаний, а тау то самое время пролёта электрона. Всё это про угловую частоту.
Честно, не знаю зачем это придумали? Для меня это всё равно как если бы измерять площадь квартиры в квадратных литрах, в смысле в длинах бутолок с водкой! Как бы там не было, но вот в результате родов появились радиолампы нового типа. Как могли уменьшили расстояние между катодом и сеткой. Сеткой и анодом, до расстояния в 0,1 мм. Параллельно свели к минимуму длину выводов электродов. Тем более, что уже никаких катушек индуктивности не применялось. Самый старый вариант этих нововведений так называемые МАЯЧКОВЫЕ лампы. У нас это триод 5С5Д рис.4 со всеми пояснениями. Другие, на рис.10, 11, 12, построенные по тому же принципу. Маленькие зазоры между электродами (до 0,1мм.), а электроды-выводы разделены стеклянными диэлектриками или более высококачественными керамическими. Конечно наш маячок рассчитан на малые мощности. На большие, это металлокерамика на рис.10, 11,12. На рис.11 лампа без радиатора, а ей подобная на рис.12 уже с радиатором. Тип ГИ, это всего лишь, — ГЕНЕРАТОРНАЯ, ИМПУЛЬСНАЯ.
На рис.7 Вы видите генераторную лампу ГУ-32. Её сестра ГУ-29 более мощная. Обе они двойной тетрод. Внутри особо не заметно каких-то изменений, а вот анодные выводы развели подальше. Частота которую такие стекляшки могут себе позволить только до 200 мГц. Используя ГУ-29 на своей радиостанции, я же работаю только на частотах до 30 мГц. К сожалению минимизация радиоламп обычного исполнения позволила осваивать частоты только до 500-600 мГц?! На более высоких частотах до 10гГц применяются (применялись) типа тех, что на рис.9, 10, 11, 12. А, как же насчёт того, что выше? Для того, «что выше» появились новые идеи и со временем стали разрабатывать другие электронные приборы, работающие на совершенно других принципах. Это приборы О-типа и М-типа! Но об этом в следующих мини-лекциях!