Рис. 20. Внешний вид клистрона.

анод — массивное мед­ное кольцо с многочис­ленными цилиндриче­скими камерами (объ­емными резонаторами). Через узкие щели каме­ры сообщаются с про­странством вокруг ка­тода, где создается кру­говой поток электронов. Объемные резонаторы и есть колебательные кон­туры для сверхвысоких частот.

Частота колебаний, возникающих в резо­наторах, определяется их размерами. Элект­роны, которые движутся вблизи щелей анода, возбуждают в резонаторах колебания и отдают при этом свою энергию. Потеря энергии при­водит к уменьшению скорости. Поток электро­нов уплотняется. Можно подобрать резонаторы определенного размера, величину магнитного поля и напряжения, так что участки уплотнен­ного электронного потока будут пролетать мимо щелей резонаторов как раз в те мгновения, когда поток передает энергию колебаниям объ­емного контура. Таким образом, электронный поток поддерживает эти колебания, и они ста­новятся незатухающими.

В магнетронах удается получать колебания сверхвысоких частот с длиной волны до 0,5 см. Впервые магнетроны были применены на радио­локационных станциях, и до сих пор без них не обходится ни один радиолокатор.

Другой прибор для генерирования ультра­коротких волн — клистрон (рис. 20). Этот

Рис. 21. Внешний вид радиолампы бегущей волны.

генератор менее мощный, чем магнетрон, но он тоже объединяет в себе функции лампы и кон­тура. Колебания в резонаторе клистрона, как и в магнетронной системе, поддерживаются потоком электронов неодинаковой плотности. Но поток здесь не кольцевой, а прямолиней­ный. Электроны излучаются катодом в одном направлении, ускоряются электродом и проле­тают мимо резонаторов.

Наиболее часто применяется так называе­мый отражательный клистрон. В нем поток электронов, разделенный резонатором на зоны

уплотнения и разрежения, встречает на своем пути электрод, заряженный отрицательно, и, отразившись от него, направляется обратно к резонатору.

Третья группа ламп нового типа — это лам­пы бегущей волны (рис. 21) и лампы обратной волны. Они широко при­меняются для диапазона сантиметровых волн. Принцип их работы основан на, взаимодейст­вии магнитного поля и электронного потока. Электромагнитное поле распространяется, как известно, со скоростью света. Электронам же и при напряжениях в несколько тысяч вольт можно сообщать лишь одну десятую скорости света. Поэтому, чтобы заставить взаимодейст­вовать магнитное поле и электронный поток, нужно уменьшить скорость распространения электромагнитной волны до скорости электрон­ного потока.

Но скорость движения поля не затормозишь. Инженеры нашли выход, они заставили поле проходить от «входа» до «выхода» более длин­ный путь, чем путь электронов.

Лампа бегущей волны похожа на длинную пробирку с цоколем. Вдоль нее проложена спираль, по которой движется электромагнит­ная волна. Вместе с волной вокруг витков спи­рали обегает и электромагнитное поле. А пучок электронов движется внутри спирали вдоль ее Оси. Поле перемещается к выходу во столь­ко раз медленнее, во сколько раз длина провода одного витка больше шага спирали.

Когда сигнал, т. е. электромагнитное коле­бание, идет по спирали, он воздействует на равномерный поток электронов, перегруппиро­вывая в нем электроны по их скоростям. Сгруп­пированный поток, продвигаясь вдоль оси спи­рали, в свою очередь воздействует «в такт» на электромагнитное поле, отдавая ему энергию. По мере продвижения по спирали поле непре­рывно усиливается, и, если спираль лампы достаточно длинна, выходное напряжение зна­чительно превысит входной сигнал.

Лампы бегущей волны могут усиливать вол­ны длиной от 20 и до 3 см, на что не способны радиолампы никаких других типов. Применяя такие лампы, можно построить генератор, который сможет перестраиваться в широком диапазоне частот.

Этими тремя типами ламп в основном и ограничиваются электровакуумные приборы, ра­ботающие в диапазоне сверхвысоких частот. Самые короткие волны 0,5—2 см нельзя уси­лить даже лампами бегущей волны, но их мож­но генерировать магнетронами и клистронами.

236