Трубка Баркгаузена – Курца - Barkhausen–Kurz tube

Трубка Баркгаузена – Курца

Экспериментальный двухтактный генератор Баркгаузена в 1933 году, в котором используется Линии Лечера (четвертьволновый параллельный провод линия передачи заглушки ) как резервуарный контур. Он мог генерировать 5 Вт на частоте 400 МГц.

Экспериментальный канал связи AM с диапазоном частот 3 ГГц с 1938 года использует трубки Баркгаузена-Курца как для передачи, так и для приема.

В Трубка Баркгаузена – Курца, также называется трубка с задерживающим полем, рефлекторный триод, Осциллятор Б – К, и Генератор Баркгаузена была высокая частота вакуумная труба электронный генератор изобретен в 1920 году немецкими физиками Генрих Георг Баркхаузен и Карл Курц.^[1][2] Это был первый осциллятор, который мог производить радиоволну в сверхвысокая частота (UHF) часть радиоспектр, выше 300 МГц. Это был также первый осциллятор, в котором использовались эффекты времени пролета электронов.^[1] Он использовался в качестве источника высокочастотных радиоволн в исследовательских лабораториях и в нескольких УВЧ-диапазонах. радиопередатчики во время Второй мировой войны. Его выходная мощность была низкой, что ограничивало возможности его применения. Однако это вдохновило на исследования, которые привели к другим более успешным трубкам времени прохождения, таким как клистрон, что сделало лампу Баркгаузена-Курца малой мощности устаревшей.

История

В триод вакуумная труба разработан Ли де Форест в 1906 году было первым устройством, которое могло усиливать сигнал, и с 1920 года оно использовалось в большинстве радиопередатчиков и приемников. Было установлено, что самый высокий частота возможность использования триода была ограничена расстоянием между внутренними компонентами. Даже при самом маленьком интервале частотный предел ранних триодов находился на низком уровне. мегагерц классифицировать. Для преодоления этого ограничения была предложена техника, называемая модуляцией скорости.

В 1920 г. Генрих Баркгаузен и Карл Курц на Technische Hochschule в Дрезден Германия применила теорию модуляции скорости при разработке триода с "запаздывающим полем". Они обнаружили, что он может работать на частотах в УВЧ области, первая вакуумная трубка, чтобы сделать это. Несмотря на то, что выходная мощность сильно ограничена, лампа Баркгаузена – Курца быстро получила широкое распространение во всем мире для исследований в области УВЧ. Это устройство также называют генератором с запаздывающим полем и положительной сеткой. Версии генератора Баркгаузена использовались в некоторых из первых приложений микроволн, таких как первые экспериментальные микроволновое реле система, канал 1,7 ГГц через Английский канал в 1931 г.,^[3] и в начале радар системы, использованные во Второй мировой войне.

Успех трубки Баркгаузена-Курца в генерации радиоволн на сверхвысоких частотах вдохновил исследования на разработку аналогичных ламп, не имевших ограничений по мощности, что привело к изобретению других ламп, известных как «рефлекторные генераторы». Самым известным результатом этого исследования был клистрон трубка^[4][5] изобретенный в 1937 году Расселом и Сигурдом Вариан, который широко используется в качестве источника микроволн высокой мощности до настоящего времени. Источники, такие как клистрон и магнетронная трубка заменил трубку B-K во время Второй мировой войны, и она устарела.

Как это устроено

Первый экспериментальный микроволновое реле В системе связи 1,7 ГГц на 40 милях через пролив Ла-Манш в 1931 году использовалась трубка Баркгаузена-Курца, установленная в фокусе показанной 10-футовой антенны. Он имел излучаемую мощность около 1/2 ватта.

Трубка Баркгаузена – Курца была триод работал с сетка (тонкая сетка из проводов) с положительным потенциалом относительно обоих катод (или же нить ) и анод (или же пластина ). Отрицательные электроны, испускаемые катодом, ускоряются к положительной сетке. Большинство из них проходят между проволоками сетки и продолжают движение к анодной пластине, но непосредственно перед тем, как они ударяются о поверхность анодной пластины, они меняют направление и ускоряются обратно к сетке с относительно более высоким потенциалом, через которую они только что прошли. Опять же, большинство из них проходит через сеточные провода, но затем они отталкиваются отрицательным потенциалом катода и меняют направление прямо перед тем, как достичь поверхности катода. Электроны продолжают колебаться взад и вперед через сетку, пока один за другим не ударяются о провода сетки.

Осциллирующий потенциал сетки, вызванный прохождением электронов через сетку, возбуждает колебания в резервуарный контур прикрепляется к сетке, обычно состоящей из четверти длина волны параллельных линия передачи закороченный в конце, называется резонансный заглушка. В свою очередь, колебательное напряжение в контуре резервуара изменяет потенциал сетки, заставляя электроны связка в облако электронов, движущихся вперед и назад через сетку в фазе на резонансной частоте.

Колебательное движение электронного облака продолжается; это облако составляет переменный выходной ток. Часть электронов теряется в сетке при каждом проходе, но запас электронов постоянно пополняется новыми электронами, испускаемыми катодом. По сравнению с обычным триодным генератором количество электронов, фактически попадающих на анодную пластину и сетку, мало, поэтому переменные токи пластины и сетки малы, а выходная мощность генератора B-K низкая. Позднее были разработаны более мощные устройства, такие как клистрон, чтобы преодолеть это ограничение.

Частота колебаний зависит от расстояния и потенциалов между электродами и может быть настроена в пределах ограниченной полосы пропускания путем изменения напряжения электродов. ^[6]

Рекомендации

1. Thumm, Манфред (2011). «Генрих Баркгаузен: первая микроволновая лампа с временным прохождением» (PDF). Исторический вклад Германии в физику и приложения электромагнитных колебаний и волн. Общество электронных устройств, Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). Получено 30 марта, 2013.
2. Петерсен, Дж. (2002). Иллюстрированный словарь по волоконной оптике. CRC Press. п. 103. ISBN  084931349X.
3. Фри, Э. Э. (август 1931 г.). «Прожекторное радио с новыми 7-дюймовыми волнами» (PDF). Радио Новости. Нью-Йорк: Научные публикации радио. 8 (2): 107–109. Получено 24 марта, 2015.
4. Фараго, П. С., и Г. Грома, "Рефлекторные осцилляторы", Acta Physica Academiae Scientiarum Hungaricae, Vol. 4, No. 1, август 1954 г., стр. 7–22
5. Клингер, Ганс Герберт, Применение микроволн в научных исследованиях, Эльзевир, 1953 г.
6. Альфвен, Ханнес, "К теории колебаний Баркгаузена-Курца", Философский журнал Series 7, Vol. 19 февраля 1935 г., стр. 419–422.

внешняя ссылка

• СМИ, связанные с Трубка Баркгаузена – Курца в Wikimedia Commons
• Потапенко, Г. (1932-02-13). «Исследования в области ультракоротких электромагнитных волн» (PDF). Phys Rev. 39: 625–638. Дои:10.1103 / PhysRev.39.625.