Электронная лампа Советский патент 1983 года по МПК H01J21/18 

Изобретение отноактся к электрон му приборостроению, в частности к электронным лампам. Известна электронная лампа с эле ростатическим управлением, содержащ анод, катод, мелкоструктурную управ ляющую сетку, поперечный размер эле ментов которой не превышает 0,5 мм, и экранирующую сеткуС. Однако эта лампа при работе на вы соких частотах имеет относительно низкий КПД не более(50-бO% вследств оседания части электронного потока на сетках и недостаточно высокого коэффициента использования лампы по анодному напряжению. Известна также электронная лампа содержащая осесимметрично расположе ные анод, катод и перфорированные у ра1зляющий и экранирующий электроды, а также фокусирующую магнитн5то сист му. Управляющий и экранирующий элек роды при этом выполнены крупнострук турными, элементы которых с попере ным размером не менее 1 мм совмещен я образуют продольные щели.Внешняя магнитная .система обеспечивает фокусировку электронного потока на вс его протяжении от катода до анода. .Известная лампа имеет высокий КПД ,(до 9 5% 7, аа счет ее применения в режимах, при которых коэффициент использования анодного напряжения больше единицы, и высокий коэффициент усиления, реализуемый на низких частотах в схеме с общим катоде за счез малой величины тока управляющего электрода 2j. Однако вследствие резкой неоднородности электрического поля,в прикатодной области,, обусловленной щелевой конструкцией управляющего электрода и наличием магнитного поля, электроды с различных участков катода имеют искривленные и сильно отличающиеся друг от друга траектории, что существенно увеличивает .время их полета. Поэтому на более высоких частотах, свыше нескольких магагерц, пролетные явления при- . водят к снижению КПД до 30-20% и ни же, а также к снижению коэффициента усиления, что ограничивает область применения ламп с магнитной ф кусировкой. Кроме того, выполнение экранирующего электрода стержневым или из пластин протяженностью менее расстояния между ними создает сильную электромагнитную связь между входными и выходньа4 зазором лампы на высоких частотах, .что дополнительно снижает коэффициент уси ления. Цель изобретения - повышение КПД и коэффициента усиления на высоких частотах. Поставленная цель достигается , тем/о что,.в электронной лампе,содержащей осесимметрично расположенные анод, катод и перфорированные упргшляющий и экранир5ющий электроды, а также фокусирующую магнитную систему, отверстия ;в, управляющем электроде выполнены с наименьшими размерами, не превышающими расстояния между катодом и управляющим электродом,, отверстия в. экранирукнцем электроде выполнены с размером вдоль оси лампы, превышакхцим их размер поперек оси лампы, а обращенная к управляющему электроду часть экранирующего электрода выполнена из ферромагнитного материала. Выполнение управляющего электрода мелкоструктурным в со.четании с фокусирующим магнитным полем только, в области экранирующего электрода -, анода при изготовлении части экранирующего электрода, обращенной к управляющему электроду, из ферр.омагнитного материала приводит к повышению КПД и коэффициента усиления на высоких частотах за счет снижения пролетных явлений в прикатодной области и улучшения управляемости при хорошем токопрохождении, что реализуется только при ослаблении электромагнитной связи между входным и выходньм зазорами лампы, обеспечиваемой путем выполнения экранирующего электрода с продольными каналами протяженностью не менее. их ширины. На чертеже представлена электронная лампа, разрез. Лампа содержит вакуумную оболочку 1 и планарную систему электродов, торцевой оксидный катод 2 с подогревателем 3, управляющий электрод 4 в виде диска 5с отверстиями б диаме.тром 16 мм, к которому со стороны катодов 2 прикреплена мелкоструктурная сетка 7. из проволоки. Диаметр проволок может составлять 0,1 мм, шаг О,5 мм при коэффициенте заполнения 0,2 на расстоянии от катода 0,5 мм. Экранирующий электрод 8 состоит из двух частей 9 и 10 с совмещенными продольными каналами 11 { длина каналов может составлять 30 мм и примерно в 2 раза превышать их диаметр}. Часть 9 выполнена из ферромагнитного материала и имеет чашеобразную форму с боковыми цилиндрическими стенкаини 12, образующими часть оболочки 1. Отверстия 6 диска 5 и каналы 11 соосны. Часть 10. экранирукяцего электрода 8 выполнвна из меди. Анод 13 также состоит из двух частей 14 и 15 с каналами 16, которые соосны с каналами 11 экранирующего электрода 8. Часть 15 анода 13 выполнена из стали, а часть 14 - из меди. Снаружи лампа в области экранирующий электрод 8 ;1нод- 13 расположена катушка соленойда 1 с магнитопроводом 18,соединенным со стальными частями 9 и 15 экранируюдего электрода 6 и анода 13 ,

соответственно.i

Мелкоструктурная сетка .7 управляющего электрода 4, расположенная на малом расстоянии от катода 2, соизмеримом с элементами структуры сетки 7f Госуществляет эффек-С тивное управление электронным потоком при отсутствии магнитного поля; в этой области, что упорядочивает траектории электронов и снижает пролетные явления на вьюоких частотах, обеспечивая по.ВЁВ11ение КПД и коэффициент усиления лампы на высоких частотах Экранировка прикатодной области и всего промежутка между катодом 2 и экранирующим электродом 8 обе спечивается прн эамыкании магнитного потока, по магнитопроводу 18 через стальную част-ь 10 экранирукяцего злектрояа 8. Предварительное схождение электронов в области между уп равлякп1(им 4 и экраниЬУииим. 8 электрода5ш об1еспечивается электростатическими линзами, образованными СООСНЫ- ми отверстиями 6 диска 5 и кангшами 11. Стальная часть 15 анода 13 экранирует его активную поверхность от магнитного поля, что спосабст вует равномерному высаживанию элект- : ронов на анод.:

При протяженности каналов 11 зкранирую|цего электрода 8, превышающей например, в 2 раза их диаметр, эти каналы для электрсмагнитных колебаний высоких частот представляют собой запредельные волноводы, поэтому колебания в них интенсивно затухают, при этом электрическая связь между входньм и выход1&а4 зазорами лампы очень мала. Нгшичие магнитного поля в области экранирующего электрода 8 обеспечивает фокусировку электронных потоков в его каналах 11, и следовательно, хорошее токопрохождение, что при малой электрической связи, между входной и выходной цепями лампы способствует хорошей устойчивости ее работы на высоких частотах при сохранении высокого коэффициента усиления и высокого КПД. ЭКранирукпшй электрода может быть выполнен также из пластин/ расположенных на расстоянии друг от друга, определяю щам его продольные каналы, в виде щели. Только в случае, если протяженность каналов не меньше ширины, достигается достаточная развязка по высокой частоте входного и выходного зазоров лампы, обеспечивгиоцая стабильную ее работу на высоких частотах с высокими КПД и коэффициентом уси5 ления На практике ширина эле1ментов, составляющих мелкоструктурный управ ляющий электрод, не должна прев11шать 0,5 мм, так как при большей их ширине в реальных условиях снижается однородность электрического поля в прикатодной области и начинает сказываться пролетные явл.ения на высоких частотах, снижающие положительный эффект.

Предложенная электронная лампа имеет КПД до 70-80%, коэффициент усиления не менее 20 дБ на частотах свыше 200 МГц.

ЭЛЕКТРОННАЯ ШША, содержащая осесимметрично расположенные анод, катод и перфорированные управляющий и экранирующий электроды. а также фокусирующую магнитную систему, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и коэффициента усиления на высоких частотах, отверстия в управляющем электроде выполнены с размером, не превышамадам расстояния между катодом и упргшляющим электродом отверстия в экранирующем электроде выполнены с размёрш вдоль оси лампы, превышающим их размеры поперек оси лампы, а обргиценная к управляющему электроду часть экранирующего электрода кшолнена из ферромагнитного материала.