МОЩНАЯ ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯТОРНАЯ ЛАМПА Российский патент 2004 года по МПК H01J21/20 

Изобретение относится к области электронной техники, а именно к такому классу ЭВП, как импульсные модуляторные лампы (ИМЛ), преимущественно мощные.

Известна многокатодная пакетная цилиндрическая ИМЛ, в которой “один или несколько катодов овального сечения смонтированы вместе с сетками в единый пакет также овального сечения” [1, с.11, рис.3]. В лампе может быть один или несколько таких пакетов. Пакеты охватываются одним общим анодом. Для увеличения коммутируемой мощности число пакетов увеличивают до 10, как в лампе ГМИ-2Б. Как отмечается в [1], “лампы такой конструкции недостаточно устойчивы к механическим воздействиям”.

Для повышения механической прочности в другой конструкции лампы использован один мощный цилиндрический катод и охватывающие его управляющая и экранирующая сетки. Анод также цилиндрический с ребрами радиатора на внешней поверхности и крепится на нескольких держателях в колбе [1, с.12, рис.4]. Недостатком такой конструкции является ограниченная коммутируемая мощность из-за того, что анод находится внутри вакуумного корпуса и потому охлаждение его затруднено. Анод охлаждается только за счет лучеиспускания и очень малой теплопередачи по держателям к стеклянному корпусу.

Известен также “триод с защитной сеткой” [1, с.14-16, рис.6]. На самом деле эта лампа также тетрод, т.к. имеет 2 сетки: управляющую и защитную. Защитная сетка введена с целью повышения электрической прочности, она находится между анодом и управляющей сеткой и соединена с катодом (т.е. имеет нулевой электрический потенциал) и, следовательно, усложняет управление электронным потоком. Токопрохождение в этой лампе является также недостаточно высоким и не превышает 86%, а поэтому и мощность управления весьма значительна (что подтверждают характеристики триодов с защитной сеткой типа ГМИ-42Б и ГМИ-46Б).

Известна конструкция маломощного триода с катодной сеткой [2, с.251]. Эта сетка требует подачи постоянного положительного напряжения на нее и, следовательно, дополнительного источника питания; она не применяется в ИМЛ.

Наиболее близким техническим решением является ИМЛ многокатодная с анодом в центре [1, с.13-14, рис.5]. Из-за высокой мощности рассеяния анод и сетка имеют принудительное жидкостное охлаждение, что увеличивает массу и габариты. Такие лампы имеют низкую механическую прочность и применяются в основном в стационарной аппаратуре. Существующие ИМЛ обладают, таким образом, рядом недостатков.

Недостаточно высокое токопрохождение на анод обусловлено принятым расположением электродов относительно друг друга: катод - управляющая сетка - экранирующая (или защитная) сетка - анод. Токи сеток составляют 15-20% от тока анода, т.е. токопрохождение на анод не превышает 86% [1, с.9]. Вследствие этого ИМЛ имеют большую мощность управления: коэффициент усиления по мощности К_ум подавляющей части ИМЛ не превышает 200 (например, у близких по коммутируемой мощности ИМЛ: ГМИ-27 К_ум≤_{84; у ГМИ-46 Кум≤170).}

Затруднен теплоотвод от анода и от сеток из-за размещения их внутри корпуса. При жидкостном охлаждении добавляются развязки, что приводит к увеличению массы и габаритов [1, с.13-14, рис.5].

Изготовленные из молибденовой проволоки протяженные сетки недостаточно формоустойчивы, что снижает механическую прочность ламп [1, с.11, 13, 14].

Сложная технология изготовления ламп за счет операций золочения сеток и покрытия внешней поверхности анодов тонким слоем циркония.

Технический результат изобретения заключается в повышении мощности, электрической и механической прочности, а также в упрощении технологии изготовления и уменьшении массы и габаритов импульсной модуляторной лампы.

Конструкцию предлагаемой ИМЛ характеризует следующее:

Корпус выполнен из двух коаксиальных металлических труб и кольцевых крышек; во внутренней трубе расположен радиатор (в некоторых случаях съемный); внутри корпуса к внутренней трубе присоединен общий анод в форме кольцевого диска с отверстиями, в которых располагаются катоды и сетки. В результате улучшается охлаждение лампы, повышается механическая прочность, уменьшаются ее масса и габариты, а также упрощается технология изготовления ламп, поскольку не требуется покрывать анод цирконием.

В электродную систему между катодом и управляющей сеткой введена прикатодная сетка, соединенная электрически с катодом. За счет этого улучшается фокусировка электронов, уменьшается их оседание на управляющей сетке, увеличивается токопрохождение на анод и уменьшается мощность управления электронным потоком, что приводит к снижению мощности рассеяния в лампе и уменьшению ее массы и габаритов, а также повышению электрической прочности, т.к. прикатодная сетка предохраняет катод от разрушения при случайном электрическом пробое.

Число анодных отверстий от 6 до 30 выбирают в зависимости от требуемого анодного тока.

Изготовление сеток из сплавов коваровой группы, имеющих большую пластичность по сравнению с обычно применяемым молибденом, повышает механическую жесткость (прочность) сеток.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1.представлен разрез лампы. На фиг.2 представлено сечение лампы, где анодные отверстия показаны без заполнения их катодами и сетками.

Корпус образован металлическими трубами 1, 2 и крышками 3, 4.

Общий анод выполнен в виде кольцевого диска 5 с анодными отверстиями.

В каждом анодном отверстии находится катод 6 с прикатодной сеткой 7 и управляющей сеткой 8.

Внутренняя труба 2 имеет полость 9 для размещения воздушного (или с жидкостным охлаждением) радиатора.

Все катоды и сетки закреплены на диске-держателе 10.

Испытания моделей лампы подтвердили достоинства лампы:

высокое токопрохождение на анод (95-98%);

малая мощность управления электронным потоком (по источникам питания к тому же это триод, а не тетрод) в 10 раз меньше, чем в существующих ИМЛ;

остаточное напряжение составляет 700-1000 В по сравнению с 2000-4000 В в существующих ИМЛ;

внутреннее сопротивление в 2-3 раза меньше, чем в существующих ИМЛ;

катод защищен от случайных пробоев;

катодно-сеточный узел и лампа в целом механически прочны;

теплоотдача анода повышена.

Эти качества обеспечивают устойчивость к электрическим пробоям, вибрациям и ударам и в конечном счете безотказность и долговечность такой мощной ИМЛ.

Источники информации

1. Б.А.Подъяпольский, В.К.Попов. Импульсные модуляторные лампы. Москва, Советское радио, 1967.

2. Электроника. Энциклопедический словарь. Москва, Советская энциклопедия, 1991, с.251.

Изобретение относится к области электронной техники. Технический результат заключается в повышении мощности, электрической и механической прочности, в уменьшении массы и габаритов, а также в упрощении технологии изготовления. Корпус лампы выполнен из двух коаксиальных металлических труб и кольцевых крышек, во внутренней трубе расположен радиатор. Внутри корпуса к внутренней трубе присоединен общий анод - кольцевой диск с отверстиями. В каждом отверстии расположен цилиндрический катод с управляющей и прикатодной сетками. Прискатодная сетка соединена электрически с катодом. Сетки изготовлены из сплавов коваровой группы. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Мощная импульсная модуляторная лампа, содержащая в вакуумном корпусе электродные системы триодного типа, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде двух металлических коаксиальных труб и кольцевых крышек, внутри которого перпендикулярно внутренней трубе расположен общий анод в виде кольцевого диска с анодными отверстиями в количестве 6 - 30 с размещенными в каждом из них соосно цилиндрическим катодом и управляющей и прикатодной сетками, закрепленными на диске-держателе, причем каждая управляющая сетка размещена между стенкой анодного отверстия и прикатодной сеткой, электрически соединенной с катодом.2. Мощная импульсная модуляторная лампа по п.1, отличающаяся тем, что все сетки выполнены из сплавов коваровой группы.