В мощных каскадах усиления низкой и высокой частоты лучевые тетроды с успехом заменяют пентоды. Для получения улучшенных характеристик выпускают лучевые пентоды. У них сетки подобны сеткам лучевого тетрода, и электроны летят к аноду лучами через просветы защитной сетки. Поэтому у лучевых пентодов ток экранирующей сетки значительно меньше, чем у обычных пентодов.
37. ПРИНЦИП ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ
Преобразованием частоты является любое ее изменение. Например, при выпрямлении переменный ток с частотой превращается в постоянный ток, у которого частота равна нулю. В генераторах энергия постоянного тока, имеющего частоту, равную нулю, преобразуется в энергию переменного тока нужной частоты.
Вспомогательное напряжение получают от маломощного генератора, называемого гетеродином. На выходе преобразователя получается колебание с новой преобразованной частотой, которую называют промежуточной частотой.
В качестве преобразователя частоты должен применяться нелинейный или параметрический прибор.
Если бы преобразователь частоты был линейным прибором, то в нем бы произошло бы просто сложение двух колебаний. Например, при сложении двух колебаний с близкими, но не кратными частотами получились бы биения, т. е. сложное колебание, у которого частота менялась бы в некоторых пределах около среднего значения, а амплитуда изменялась бы с частотой, равной разности частот. Такие биения не содержат составляющего колебания с новой частотой. Но если биения детектировать (выпрямить), то вследствие нелинейности этого процесса возникает составляющая с промежуточной частотой.
На выходе преобразователя частоты получается сложное колебание, имеющее составляющие многих частот.
Все новые частоты, представляющие собой комбинации частот и их гармоник, называются комбинационными частотами. Выбирая подходящую вспомогательную частоту, можно получить новую частоту.!
Среди новых частот содержатся и гармоники первоначальных колебаний с частотами в несколько раз больше исходных. Но их можно получить проще при нелинейном искажении одного из подводимых напряжений. Наличие двух напряжений для возникновения гармоник необязательно.
Как правило, амплитуды комбинационных колебаний (и гармоник) тем меньше, чем выше значения частот. Поэтому в большинстве случаев в качестве колебания новой промежуточной частоты используют колебание разностной частоты, а иногда суммарной. Комбинационные частоты более высокого порядка применяются редко.
Преобразование частоты в радиоприемниках в большинстве случаев осуществляется так, что при приеме сигналов различных радиостанций, работающих на разных частотах, создаются колебания одной и той же промежуточной частоты. Это позволяет получить большое усиление и высокую избирательность, причем они остаются почти постоянными во всем диапазоне частот принимаемых сигналов. Кроме того, при постоянной промежуточной частоте получается более устойчивая работа усилительных каскадов и они значительно проще по устройству, нежели каскады, рассчитанные на диапазон частот.
В радиоприемных и радиоизмерительных устройствах в качестве промежуточной чаще всего используется разностная частота, причем вспомогательная частота обычно выше преобразуемой частоты сигнала. Такое соотношение между частотами обязательно, если промежуточная частота должна быть выше частоты сигнала.
38. ЛАМПЫ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ
Для преобразования частоты применяют различные нелинейные или параметрические приборы. Например, в приемниках для дециметровых и сантиметровых волн в преобразователях частоты работают вакуумные или полупроводниковые диоды. Триоды используют для преобразования частоты вдиапазонахдециметровых и метровых волн.
Преобразование осуществляется следующим образом. К лампе подводят напряжение с частотами сигнала и вспомогательной частоты. Тогда анодный ток лампы пульсирует одновременно с этими частотами. Вследствие того что лампа является нелинейной, или параметрическим прибором, в ее анодном токе появляются составляющие с комбинационными частотами. На одну из них, обычно на разностную, настроен анодный колебательный контур. Он имеет большое сопротивление только для тока резонансной частоты и на нем получается усиленное напряжение только с промежуточной частотой. Таким образом, контур выделяет колебания промежуточной частоты.
В схемах преобразовательной частоты необходимо по возможности устранить связь между цепями приходящих сигналов и цепями гетеродина. Обычно в тех и других имеются колебательные контуры. При наличии связи между ними наблюдается влияние одного контура на другой, нарушение правильной их настройки, ухудшение стабильности частоты гетеродина и при отсутствии усилителя высокой частоты паразитное излучение колебаний гетеродина и при отсутствии усилителя высокой частоты паразитное излучение колебаний гетеродина через антенну приемника.
При использовании триода напряжения сигнала и гетеродина подаются в цепь сетки и это приводит к значительной связи между цепями сигнала и гетеродина. Подобный метод преобразования частоты называется односеточным.
Ослабление связи между цепями сигнала и гетеродина достигается при двухсеточном преобразовании частоты, которое можно осуществить с помощью пентода, если использовать его в качестве лампы с двойным управлением. В этом случае сложение колебаний сигнала и гетеродина происходит в электронном потоке внутри лампы вследствие того, что колебания поданы на различные сетки. Напряжение сигнала подводится к управляющей сетке, а напряжение гетеродина – к защитной сетке, которая используется как вторая управляющая. Если напряжение этой сетки остается значительно ниже минимального напряжения анода, то она по-прежнему работает и как защитная сетка. Экранирующая сетка почти полностью устраняет паразитную емкостную связь между цепями сигнала и гетеродина.
Лампу, в которой осуществляется преобразование частоты, иногда называют смесительной, так как в ней происходят сложения двух колебаний с различными частотами, а каскад, в котором работает эта лампа, называют смесителем. Таким образом, преобразование частоты состоит из смесителя и гетеродина, в каждом из которых должна работать своя лампа.
Многоэлектродные лампы с двойным управлением для преобразования частоты – гептоды – имеют две управляющие сетки и работают одновременно в смесителе и гетеродине, т. е. заменяют две лампы, они используются в приемниках средних и коротких волн, но на УКВ работают плохо.
Гептод имеет пять сеток. Достоинством гептодов является наличие защитной сетки, благодаря которой увеличивается внутреннее сопротивление лампы.
При работе гептодов на волнах короче 20 м стабильность частоты гетеродина оказывается недостаточной и приходится применять гетеродин с отдельной лампой, т. е. использовать гептод только в качестве смесительной, а не преобразовательной лампы. На этих волнах лучшие результаты в преобразователях частоты дают пентоды и триоды.
39. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ЛАМП С ДВОЙНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Все многосеточные лампы с двойным управлением имеют экранирующую сетку и подобны пентодам или тетродам, в которые добавлены еще сетки, образующие триодную (гетеродинную) часть. По своим характеристикам и параметрам эти лампы аналогичны пентодам и тетродам, а по характеристикам и параметрам триодной части – обычным триодам. Кроме того, лампы с двойным управлением имеют дополнительные характеристики и параметры, обусловленные наличием двух управляющих сеток.
Ток анода растет при изменении в положительную сторону напряжений обеих сеток. Крутизна по первой сетке тем больше, чем выше напряжение сетки. Если напряжение изменяется в положительную сторону, то понижается потенциальный барьер у катода и все большее количество электродов преодолевает этот барьер. Соответственно растут катодный ток, анодный ток и ток экранирующей сетки.
При изменении напряжения происходит изменение токораспределения между анодом и сеткой подобное тому, которое наблюдается в пентоде при изменении напряжения его защитной сетки.
Двойное управление анодным током сводится к тому, что изменение напряжения одной управляющей сетки изменяет крутизну характеристики по другой управляющей сетке. Вследствие изменения крутизны – основного параметра, характеризующего управляющее действие сетки, под влиянием напряжения другой управляющей сетки лампа является параметрическим прибором, пригодным для преобразования частоты.
Процесс преобразования частоты в лампе с двойным управлением можно пояснить с помощью семейства характеристик гептода. Так как анодный колебательный контур настроен на промежуточную частоту и на частотах сигнала и гетеродина имеет малое сопротивление, то для колебаний этих частот лампа практически работает в режиме без нагрузки и изменения анодного тока определяются из статических характеристик.
