А. П.
При выборе схемы генератора высокой частоты и ее конструктивном выполнении необходимо иметь в виду целый ряд соображений.
а) Следует избегать ответвлений в цепях высокой частоты, так как они могут наряду с основным колебательным контуром создать паразитные контура, в которых могут возникнуть условия, необходимые для возбуждения в них колебаний. В таком случае полезная мощность окажется распределенной между этими различными контурами, вместо того, чтобы быть использованной в основном колебательном контуре и в связанной с последним антенне. Такие побочные контура, при сильной связи с основным, могут поглотить значительную мощность.
б) Следует избегать паразитных емкостей; во-первых, они могут связать именно те элементы генератора, которые не должны быть взаимно связаны; во-вторых, они могут послужить ответвлением для токов высотой частоты, и привести к таким же результатам, как и паразитные контура.
в) Все соединения, несущие высокую частоту, должны быть очень короткими, так как индуктивное сопротивление их делается весьма значительным с увеличением их длины и частоты тока; в некоторых случаях оно может, как и паразитные емкости, создать побочные колебательные контура.
г) Так как различные элементы цепей высокой частоты являются источниками потерь энергии (как, например, катушки, конденсаторы, соединения), следует стремиться к уменьшению их числа. Это приводит к выбору возможно более простой схемы.
д) Чтобы избежать потерь высокой частоты в питающих цепях, необходимо: провести между этими последними и цепями высокой частоты возможно более полное разделение, уменьшить число точек соприкосновения между одними и другими.
е) Наконец, в конструктивном выполнении передатчиков следует для уменьшения потерь применять возможно меньшее количество материалов, как диэлектриков, так и проводников.
Самой значительной и неустранимой в трехэлектродных лампах паразитной емкостью является емкость анод—сетка лампы. Во многих схемах она сама по-себе может служить причиной возникновения паразитных колебаний:
а) Индуктивная связь (рис. 1).
Внутренняя емкость и самоиндукция соединительных проводников создает ответвления, каково бы ни было расположение элементов схемы. Грид-лик и блок-конденсатор анодного напряжения являются источниками потерь.
б) Емкостная связь (рис. 2).
Эта схема непременно содержит ответвления высокой частоты, даже когда внутренняя емкость лампы незначительна. Относительно грид-лика и блок-конденсатора можно сказать то же, что и в предыдущем случае.
в) Схема Колпитца (рис. 3).
Внутренняя емкость лампы и самоиндукция соединительных проводов создают второй колебательный контур, сильно связанный с основным.
г) Схема с комбинированной связью — Гартлея (рис. 4).
Здесь нет никаких ответвлений, если соединительные провода между конденсатором и электродами лампы достаточно коротки.
Эта схема очень проста, так как содержит только небольшое число элементов высокой частоты. Если провода от лампы к контурному конденсатору достаточно коротки, то внутренняя емкость лампы используется, ибо она только складывается с емкостью конденсатора, и для очень высоких частот этот последний может быть вовсе устранен.
д) Симметричная схема (рис. 5).
Для достижения полной симметрии в этой схеме катушки анода и сетки должны быть концентричными и перекрывать друг друга. Это расположение создает настоящий цилиндрический конденсатор, С3, емкостью которого пренебрегать ни в коем случае нельзя.
Ввиду перечисленных выше преимуществ схема Гартлея заслуживает наибольшего внимания.
Классическая схема этого рода изображена на рис. 6. В таком виде эта схема имеет следующие два недостатка. Во-первых, связь цепи высокой частоты с внешними цепями существует в трех точках. Во-вторых, в цепи высокой частоты находятся два конденсатора с твердым диэлектриком, один из которых зашунтирован утечкой сетки.
Почти свободна от всех недостатков видоизмененная схема Гартлея, приводимая на рис. 7, которая, как и предыдущая, является схемой с последовательным питанием.
Катушка колебательного контура разрезана на две части, но обе ее части составляют продолжение одна другой и находятся на одной оси; расстояние между ними лишь такое, какое требуется для того, чтобы не происходило разрядов через воздух. В разрез катушки (АВ) введен конденсатор С1 большой емкости, порядка 0,001 микрофарады, так что эта цепь высокой частоты оказывается замкнутой и напряжение высокой частоты между точками А и В очень мало. Относительные величины самоиндукций анода и сетки должны быть определены опытным путем: они, естественно, зависят от коэффициента усиления лампы.
Такое расположение уменьшает число точек соприкосновения цени высокой частоты с внешними до одной. Кроме того, грид-лик устраняется, применяется только утечка сетки, распределенная во внешних цепях.
Само собой разумеется, что начиная с некоторой частоты можно переменный конденсатор С удалить; в этом случае емкостью колебательного контура будет служить внутренняя емкость лампы и распределенная емкость катушек.
Эта схема дает прекрасные результаты. Необходимо, однако, заметить, что анодное напряжение получалось от батареи аккумуляторов.
При необходимости заменить аккумуляторы переменным током звуковой частоты обнаружился большой недостаток схемы; конденсатор С1, имеющий большую емкость и находящийся под высоким анодным напряжением, пропускал бы через себя большой переменный ток. Этот последний, проходя через анодные и сеточные дросселя и через утечку сетки, разрушил бы ее. Если бы утечка выдержала столь сильный ток, то он поднял бы сеточный потенциал до недопустимой величины.
Задача состояла в том, чтобы поддерживать между точками А и В нулевое напряжение высокой частоты, в то же время мешая анодному напряжению, подавать сильный ток в приборы, включенные между этими точками даже при повышенной частоте питающего анод тока.
Решение этой задачи следующее: достаточно между этими точками ввести последовательно катушку L и конденсатор С2 (рис. 8), величины которых таковы, что L·С2ω2 = 1, где ω угловая частота, соответствующая длине применяемой волны, а С2 должно быть мало.
После включения этой цепи LС2 вместо прежнего конденсатора С с твердым диэлектриком действие схемы осталось прежним, едва ли не улучшилось. Необходимо заметить, что если новый конденсатор С имеет воздушный диэлектрик, следовательно, не является источником потерь, то включение катушки L все же вносит потери мощности.
Можно устранить катушку L, увеличив катушки сетки и анода и присоединив цепь питания к двум точкам равного потенциала, высокой частоты (А и В на рис. 9).
Катушки сетки и анода всегда составляют продолжение одна другой; диаметр и шаг намотки одинаков у обоих. Как уже было замечено раньше, расстояние между ними определяется лишь тем пределом, при котором не возникает разряд.
Наибольшее напряжение, существующее между соседними концами катушек анода и сетки, составляется из анодного напряжения плюс абсолютная величина отрицательного потенциала сетки, плюс напряжение высокой частоты J/Cω на зажимах конденсатора С3. Поэтому при установлении расстояния между катушками следует иметь в виду некоторый коэффициент безопасности.
Преимущества этой окончательной схемы таковы:
В ней нет никаких ответвлений — условие (а).
Внутренняя емкость лампы используется; кроме того, при хорошем конструктивном выполнении можно избежать всех остальных паразитных емкостей, — условие (б).
Число точек соприкосновения между контуром высокой частоты и внешними цепями уменьшено до двух, и эти две точки равнопотенциальны для высокой частоты, — условие (д).
Схема чрезвычайно проста, — условие (г).
Условия (в), (д) и (е) будут выполнены при надлежащем выборе относительного расположения различных элементов схемы и материалов.