МОЩНЫЙ ДВУХТАКТНЫЙ КАТОДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ Советский патент 1934 года по МПК H03F3/28 

В целях экономии места в двухтактных катодных усилителях, предназначенных для мощностей, значительно превышающих один киловатт, применяются электронные лампы с водяным охлаждением. Водяные рубашки и трубы, присоединенные к лампам, обладают большой емкостью по отношению к земле, и так как они должны включаться в настраивающийся выходной контур усилителя, то указанная емкость препятствовала до настоящего времени сооружению хорошо работающего радиопередатчика, пригодного для передачи нескольких киловатт высокой частотой.

Кроме того, емкость по отношению к земле водяных рубашек и трубопроводов прежде сильно затрудняла защиту усилительных ступеней от паразитных колебаний по той причине, что эта емкость, сама по себе, больше емкости, требующейся для нейтрализующего контура.

Предлагаемое изобретение касается устройства такого усилителя и имеет целью устранение всех упомянутых ндостатков. В частности, изобретение ставит перед собой задачу осуществить такое расположение элементов усилителя, при котором нейтрализация паразитных: колебаний достигается при минимальной регулировке, не нарушается изменениями в настройке выходного контура усилителя и, кроме того, получается такая длина соединений между различными элементами усилителя, при которой устройство для настройки выходного контура усилителя можно при высоких частотах поддерживать при нулевом потенциале.

В предназначенном для коммерческой связи варианте предлагаемого изобретения указанные цели достигаются тем, что водяные рубашки для каждой из нескольких групп ламп, требующихся для сбалансированного или двухтактного усилителя, поддерживаются жестко между вертикальными полуцилиндрическими пластинами, соединенными электрически с указанными рубашками. Группы ламп и связанные с ними пластины расположены симметрично относительно вертикального вращающегося вала, на котором монтированы две полуцилиндрические пластины, подобные пластинам, соединенным с лампами, причем пластины, поддерживаемые валом, и две пластины, соединенные с лампами, использованы в качестве настраивающегося конденсатора. Катушка самоиндукции в выходном контуре образована металлической трубой, подающей охлаждающую воду соединенным с ней электрически водяным рубашкам.

Каждая из остальных полуцилиндрических пластин, связанных с отдельными труппами ламп, снабжена соответствующей пластиной такого же рода, причем эти последние пластины монтированы на вертикальных вращающихся валах и образуют совместно с первыми пластинами несколько нейтродинных конденсаторов.

Благодаря вертикальному расположению пластин настраивающихся и нейтродинных конденсаторов емкость этих пластин по отношению к земле получается минимальной, а вследствие их симметричного расположения относительно точки, поддерживаемой при нулевом потенциале, упрощается процесс защиты усилителя от паразитных колебаний.

На чертеже фиг. 1 изображает вид предлагаемого усилителя, сбоку; фиг. 2 - вид его сверху; фиг. 3 - часть разреза по линии III-III фиг. 2; фиг. 4 и 5 - детали частей, служащих одновременно в качестве выходных катушек и трубопроводов для водяного охлаждения ламп; фиг. 6 - перспективный вид части усилителя, и фиг. 7 - схему электрических его соединений.

Устройство, изображенное на фиг. 1, 2 и 3, содержит переднюю вертикальную панель 1, поддерживаемую несколькими вертикальными стойками 2, соединенными между собой горизонтальными поперечинами 3 и образующими род коробки. На панели 1 посредством болтов 12 укреплены несколько изоляторов 4, 5, 6, 7, 8, 10 и 11.

К изоляторам 10 и 7, помещенным непосредственно друг над другом, прикреплены металлические горизонтально расположенные полки 13 и 14, в каждой из которых имеются два сквозных вертикальных отверстия для водяных рубашек 15 и 16. Эти рубашки имеют расширенные верхние части 17 и 18, прилегающие и опирающиеся на верхнюю полку. Аналогично, при помощи изолятора 5 и другого изолятора, на чертеже не показанного, установлены в полках 22 и 23 две водяные рубашки 20 и 21 (фиг. 6).

К полкам 13 и 14, 22 и 23 прикреплены изогнутые пластины 24 и 25, образующие с подобными же пластинами 31 и 32 конденсатор переменной емкости. Пластины 31 и 32 установлены на вертикальном валу 27, покоящемся в подшипниках 28 и 30 на изоляторах 6 и 25. Вращение вала 27 осуществляется посредством червячной передачи 35 и 36 от вала 34, который, в целях устранения возможных несчастных случаев при обслуживании усилителя, изолирован от штурвала частью 38, выполненной, например, из микарты.

Кроме того, на полках 13, 14 и 22, 23 с противоположной пластинкам 24 и 25 стороны установлены пластины 40 и, соответственно, 50, образующие с пластинами 44 и, соответственно, 51 два нейтродинных конденсатора. Подвижные пластины 44 и 51 установлены на поворотных в подшипниках 42, 43 и 53 и 54 валах 41 и 52, приводимых от соответствующих штурвалов посредством червячных передач 46, 47 и 57, 58.

Вертикальные пластины 24 и 40 поддерживаются, вдобавок, горизонтальной полкой 61, установленной на изоляторе 62, прикрепленном, в свою очередь, к одной из нижних поперечин рамы. Аналогичное же приспособление 59 имеется и для пластин 25 и 50.

Оба комплекта водяных рубашек соединены между собой электрически посредством металлических труб 63 и 64; труба 64 соединена резиновым шлангом 65 с источником охлаждающей воды, а труба 63, при посредстве двух таких же шлангов 66 и 67, соединена с сливным устройством.

Отдельным шлангам придается длина, достаточная для понижения утечки через охлаждающую воду до незначительной величины; шланги рекомендуется наматывать на изолирующий барабан 68 так, как это показано на фиг. 1 (направление охлаждающей воды указано на фиг. 1 стрелками). В случае водяного охлаждения вода проходит через трубу 64 и соединительную трубу 71 к водяной рубашке 15, вверх по этой рубашке, вниз через соединение 72, вверх через водяную рубашку 16, вниз через соединение 73 и выходит через внутреннюю трубу 63 и шланг 66. К водяным рубашкам 20 и 21 охлаждающая вода подводится также от трубы 64 таким же способом и выходит из рубашек через соединение 74 в трубу 63, а оттуда выливается через шланг 67.

Во внутренней трубе 63 (фиг. 4 и 5) имеется посередине перегородка 75, препятствующая смешению нагретой воды от обеих групп водяных рубашек и не прерывающая электрического соединения между ними.

Обе группы электронных ламп соединены по двухтактной схеме, как показано на фиг. 7, причем для удобства каждая группа электронных ламп представлена на чертеже одной лампой.

Электронные лампы 80 и 81 имеют общую батарею накала 82, один зажим которой заземлен через провод 83. Сетки ламп 80 и 81 соединены через входную катушку самоиндукции 84, образующую с уравнительным конденсатором 79 колебательный контур; к соответствующим точкам катушки присоединены провода 85 от предыдущей усилительной ступени. Средняя точка катушки заземлена через блокирующий конденсатор 86 и сопротивление 89.

Аноды ламп соединены через выходную катушку, которая соответствует двум вышеописанным трубам 63 и 64, соединяющим группы водяных рубашек. Один зажим сопротивления 87 соединен со средней точкой выходной катушки, другой заземлен через блокирующий конденсатор 98. Этот последний зажим соединен также через реактивную катушку 90 с источником высокого напряжения (не показанным на чертеже) для питания анодов.

Усиленная энергия из выходного контура подводится по проводам 91 и 92 к следующей усилительной ступени или к излучающему устройству. Между подвижными пластинами настраивающегося конденсатора и выходной катушкой помещен экран 93 (показанный пунктиром), для того, чтобы самоиндукция катушки или ее емкость по отношению к земле не изменялись при регулировании конденсатора.

Емкость анодов отдельных ламп водяных рубашек и соединенных с ними трубопроводов по отношению к земле указана схематически на чертеже конденсаторами 94 и 95, изображенными пунктиром. Нужно заметить, что эти емкости в действительности шунтируют выходную катушку 63-64, и, очевидно, образуют часть требуемой настраивающей емкости.

Хотя на фиг. 7 неподвижные пластины 24-25 настраивающегося конденсатора соединены с анодами ламп 80 и 81 проводниками 96 и 97, в действительности этих проводников нет, так как неподвижные пластины составляют в электрическом отношении одно целое с водяными рубашками, поддерживающими электронные лампы и образующими контакт с их анодами. Точно так же условно показаны проводники 98 и 100, соединяющие неподвижные пластины нейтродинных конденсаторов 40 и 50 с анодами, которые в действительности составляют в электрическом отношении одно целое с упомянутыми водяными рубашками и на части своей длины образуют контакт с анодами ламп.

Экран 93 выгодно использовать для поддержания конденсаторов 86 и 88 и сопротивления 87, так же и других второстепенных не показанных на чертеже приборов, например, сопротивлений, конденсаторов и т.п. Многочисленные другие вспомогательные элементы усилителя, как например, водомеры, соединения и т.д. не показаны на фиг. 1-6, чтобы не затемнять сущности изобретения.

Проводники 101 и 102, соединяющие перекрестно подвижные пластины 44 и 51 нейтродинных конденсаторов с сетками ламп противоположных групп, могут иметь минимальную длину, так как отдельные группы ламп отделены друг от друга лишь настолько, чтобы между ними можно было регулировать подвижные пластины 31-32 настраивающегося конденсатора.

В колебательный контур усилителя включены выходная катушка самоиндукции, образованная трубами 63 и 64, и настраивающийся конденсатор, образованный поддерживаемыми вертикальным валом 27, вертикальными пластинами 24 и 25 и подвижными пластинами 31 и 32; так как средняя точка катушки, в действительности, заземлена через сопротивление 87 и конденсатор 88, то и указанный вал имеет нулевой потенциал при высоких частотах.

Компактная конструкция усилителя позволяет применить соединительные проводники минимальной длины, и, естественно, усилитель может быть сконструирован для достаточно большой мощности высокой частоты.

Регулирование настраивающегося конденсатора не изменяет существенно емкости по отношению к земле отдельных групп ламп и соединенных с ними приборов, и по этой причине нейтрализация паразитных колебаний не нарушается при изменении настройки конденсатора. Обратно, регулирование отдельных нейтродинных конденсаторов не изменяет настройки усилителя. Постоянство емкости усилителя по отношению к земле сохраняется потому, что подвижные пластины конденсаторов вращаются вокруг вертикальных осей, и их проекция на земную поверхность не изменяется при регулировке положения пластин.

Приблизительное равенство емкостей (по отношению к земле) отдельных пластин нейтродинных конденсаторов крайне упрощает нейтрализацию паразитных колебаний.

Таким образом, в описанном усилителе длина соединенных проводов сокращена настолько, что усилитель может с выгодой применяться для усиления очень высоких частот и для гораздо больших мощностей, чем это было возможно до настоящего времени.

Кроме того, по данным автора, описанная конструкция обладает большей устойчивостью, чем уже известные конструкции. Такая устойчивость имеет второстепенное значение в усилителях низкой частоты, но так как при усилении высокой частоты для настройки и нейтрализации требуются относительно небольшие емкости, самые незначительные изменения расстояний между конденсаторными пластинами, обусловленные посторонними колебаниями или другими причинами, вызывают относительно большие изменения амплитуды отдаваемой мощности.

Кроме того, описанная конструкция компактна и так сбалансирована электрически, что нейтрализация паразитных колебаний может выполняться при минимальном регулировании, и, будучи произведена, не нарушается процессом настройки.

1. Мощный двухтактный катодный усилитель, отличающийся применением подвижного приспособления 31, 32, образующего конденсатор переменной емкости с приспособлением для поддерживания ламп, и подвижного приспособления, образующего с последним указанным приспособлением нейтродинный конденсатор.

2. При усилителе по п. 1 применение приспособления, поддерживающего лампы, имеющего электропроводное соединение с анодами ламп.

3. Форма выполнения усилителя по пп. 1 и 2, состоящая в том, что приспособление для подведения охлаждающей жидкости служит одновременно катушкой самоиндукции, которую шунтирует указанный конденсатор переменной емкости.

4. При усилителе по пп. 1-3 применение заземленного экрана, расположенного между подвижным приспособлением, образующим настраивающийся конденсатор, и приспособлением, подводящим охлаждающую жидкость, с той целью, чтобы изменение положения подвижного приспособления не влияло на индуктивное сопротивление приспособления, подводящего охлаждающую жидкость.