Wynalazek dotyczy ukladu do przenoszenia drgan elektrycznych, w szczególnosci drgan ultra wielkiej czestotliwosci, zawierajacego przynaj¬ mniej jedna sterowana lampe wyladowcza, a ce¬ lem jego jest zmniejszenie szumów, wystepuja¬ cych w takim ukladzie.Szumy, które w szczególnosci przy przenosze¬ niu slabych sygnalów bardzo przeszkadzaja, sa wywolane czesciowo przez lampy wyladowcze, zawarte w ukladzie, czesciowo zas przez pozostale elementy; mozna je wiec podzielic na szum lam¬ powy i szum sieciowy.Szum sieciowy jest wywolany przez nagle zmiany napiec, wystepujacych na koncach kazde¬ go przewodu, wskutek ruchów cieplnych elektro¬ nów, i to tym silniej im wiekszy opór omowy posiada odnosny przewód. Taki szum wystepuje np. w obwodzie drgajacym, wlaczonym w obwód wejsciowy lampy wzmacniajacej wielkiej czesto¬ tliwosci, i jest okreslany jako szum obwodowy.Szum lampowy dzieli sie zazwyczaj na szum emisyjny i na szum rozdzielczy. Szum emisyjny polega na wahaniach emisji katody, przy czym moze to dotyczyc zarówno katody termojonowej, jak i katody pomocniczej wtórnej emisji albo fotokatody. Szum rozdzielczy powstaje wskutek wahan w rozdziale pradu w lampach z wiecej niz jedna dodatnia elektroda, wystepuje wiec na przyklad w lampach z siatka oslonna i w lam¬ pach wielosiatkowych.Szum tworzy na ogól ciagle widmo czesto¬ tliwosci, przy czym jedynie ta jego czesc dziala szkodliwie, która jest przepuszczana przez uklad.Próbowano juz zmniejszyc szum lampowy stosujac specjalna budowe lampy. W lampach z siatka oslonna mozna na przyklad obnizyc szum rozdzielczy, badz to przez ograniczenie pradu siatki oslonnej, badz tez przez tego ro¬ dzaju geometryczne rozmieszczenie elektrod, ze emisja pewnych czesci katody wytwarza jedynie prad anodowy.Zgodnie z .wynalazkiem obiera sie opornosc, lezaca w obwodzie jednej z elektrod sterujacych, w ten sposób, ze spadek napiecia, wystepujacy na opornosci wskutek doplywajacego do elektro¬ dy kierujacej pradu influencyjnego, steruje pra¬ dem wyjsciowym lampy tak silnie i z taka faza, ze prad szumu, zwiazany z szumem wspomnia¬ nego pradu" influencyjnego, znosi sie w obwodzie wyjsciowym albo zostaje znacznie oslabiony.Jezeli czas przelotu elektronów pomiedzy ka¬ toda i anoda lampy wyladowczej nie jest juz zni¬ komy w stosunku do okresu przenoszonych drgan, hx wtedy wystepuje plynacy do siatki sterujacej prad influencyjny, jak mozna. latwo - stwierdzic na podstawie schematu wektorowego, przedsta¬ wionego na fig. 1. Schemat ten odnosi sie do triody, w lampach wielosiatkowych wystepuje jednak zasadniczo to samo zjawisko. Napiecie Wskutek stosunkowo dlugiego . czasu przebiegu elektronów pomiedzy siatka sterujaca a katoda, zmienne siatki sterujacej oznaczono litera V s. podaza prad zmienny katody I k nieco za pradem zmiennym siatki sterujacej. Prad anodowy I a posiada, jezeli czas przebiegu elektronów przy¬ najmniej pomiedzy siatka sterujaca a anoda nie jest wiekszy niz pól okresu wzmacnianego drgania, mniej wiecej te sama wartosc absolutna co I* , podaza jednak za napieciem zmiennym siatki sterujacej bardziej w tyle. Prad I §, sta¬ nowiacy geometryczna róznice pomiedzy pradami Ia i I* , musi doplywac do siatki sterujacej.Plynacy do siatki sterujacej prad influencyjny I zawiera skladowa, która wyprzedza o 90° prad zmienny siatki sterujacej, co moze byc uwazane jako skutek pozornego wzrostu pojem¬ nosci „siatka sterujaca — katoda", oraz inna skladowa, bedaca w fazie z napieciem zmien¬ nym siatki sterujacej i powodujaca tzw. „tlu¬ mienie czasu przelotu". Prad lg zawiera zwia¬ zana z szumem katodowym skladowa szumu, wytwarzajaca na obwodzie wejsciowym napiecie szumu, przesuniete fazowo wzgledem katodo¬ wego pradu szumu i powodujace znaczny wzrost pradu szumu, zwiazanego z szumem katodowym.Ten dodatkowy prad szumu jest oznaczony „szumem czasu przelotu".Dla uzupelnienia nalezy zauwazyc, ze wyste¬ pujace zjawiska sa bardziej zlozone niz wynika¬ loby to z wyzej podanych rozwazan, a to dlatego, ze szybkosc elektronów pomiedzy siatka steru¬ jaca i katoda zalezy od chwilowej wartosci na¬ piecia siatki sterujacej. Powstajace wskutek tego zmiany szybkosci elektronów powoduja'powstanie dodatkowego pradu influencyjnego, przyczynia¬ jacego sie wprawdzie do pozornego wzrostu pojemnosci „siatka sterujaca — katoda" i do „tlumienia czasu przelotu", który jednak nie zawiera skladowej szumu, a wiec nie przyczynia sie do szumu czasu przelotu.„Tlumienie czasu przelotu" mozna, uwazac pozornie jako opór, polaczony równolegle do obwodu wejsciowego, a szum czasu przelotu jako samorzutne wahania napiecia na tym oporze.Przy takim ujeciu wynika, ze wspomniany opór zachowuje sie jak opór omowy, posiadajacy te sama temperature co katoda i dlatego wywolu¬ jacy znacznie silniejszy szum niz zwykly opornik tej samej wartosci w temperaturze pokojowej.Szum czasu przebiegu jest wiec w stosunku do powstalych zródel szumu szczególnie szkodliwy, W ukladach do przenoszenia drgan ultra wielkiej czestotliwosci, okres przepuszczania obwodu wejsciowego jest znacznie szerszy niz zakres przepuszczania calego ukladu. Wskutek tego, ! mozna zgodnie z wynalazkiem napiecie szumu, spowodowane wyzej wspomnianym zja¬ wiskiem influencji w obwodzie wejsciowym, wy¬ korzystac do kompensacji szumu katodowego.Prad influencyjny, doplywajacy do siatki steru¬ jacej, wyprzedza fazowo prawie o 90° prad ka¬ todowy, jak to uwidoczniono na fig 1. Przez lekkie rozstrojenie obwodu wejsciowego w sto¬ sunku do przenoszonego sygnalu mozna osiagnac, ze obwód wejsciowy zachowuje sie wzgledem czestotliwosci widma szumu, które objete sa za¬ kresem przepuszczania ukladu, jak nieduza po¬ jemnosc, tak ze dla czestotliwosci tych wystepuje na obwodzie wejsciowym napiecie szumu, majace * wzgledem katodowego pradu szumu przeciwna faze. To napiecie szumu wywoluje dodatkowy prad anodowy, majacy przeciwna faze niz kato¬ dowy prad szumu, tak ze calkowity prad szumu, zwiazany z szumem anodowym, ulega w obwo¬ dzie anodowym zmniejszeniu i moze nawet zostac zredukowany do zera.Na fig. 2 krzywa 6 przedstawia krzywa rezo¬ nansu obwodu wejsciowego, a krzywa 7 znacznie wezszy zakres przepuszczania ukladu, wyzna¬ czony przez nastepne stopnie ukladu, na przy¬ klad przy odbiorniku z przemiana czestotliwosci przewaznie przez wzmacniacz posredniej czesto¬ tliwosci. Jak wynika z tej figury czestotliwosc rezonansu (0o obwodu wejsciowego jest nieco nizsza niz czestotliwosc sygnalu os , lezaca W zakresie przepuszczania, tak ze obwód wejscio¬ wy zachowuje sie w stosunku do czestotliwosci sygnalu, jak nieduza pojemnosc. Rozstrojenie obwodu wejsciowego wplywa tylko nieznacznie - 2 —na wzmacnianie sygnalu, albowiem zakres prze¬ puszczania obwodu wejsciowego jest znacznie Wiekszy niz potrzebny zakres przepuszczania.Ewentualnie szkodliwe znieksztalcenie sygnalu, spowodowane rozstrojeniem, mozna skompenso¬ wac przez odpowiednie rozstrojenie w przeciw¬ nym kierunku w jednym z nastepnych stopni, w którym Sygnal jest juz znacznie wzmocniony, tak, ze szum nie przeszkadza.Fakt, ze prad influencyjny, plynacy do siatki sterujacej, nie jest w stosunku do katody prze¬ suniety scisle o 90°, mozna w taki sposób uwzglednic, ze tlumienie obwodu wejsciowego z „tlumieniem czasu przelotu" wlacznie obrane jest w ten sposób, ze napiecie czasu, wystepujace na siatce sterujacej, posiada faze, potrzebna do wyrównania. W praktyce potrzebne jest do cal¬ kowitego zniesienia napiecia szumu takie roz¬ strojenie obwodu wejsciowego, które odpowiada pojemnosci kilku ja ijl F, np. 2 do 3 [i [i F.W opisanym ukladzie szum katodowy i szum czasu przelotu znosza sie wzajemnie, przy czym moc sygnalu, praktycznie wziawszy, nie zmniej¬ sza sie. Jasne jest, ze w ten sposób osiaga sie bardzo skuteczne zmniejszenie zaklócen.Znane jest, ze do przenoszenia drgan elek¬ trycznych ultra wielkiej czestotliwosci stosuje sie lampe wyladowcza, w której wytwarzana jest wiazka elektronów, szybkosc której sterowana jest napieciem ultra wielkiej czestotliwosci, przy czym wahania szybkosci wiazki przetwarzaja sie na wahania natezeniowe, a z wiazki o zmiennym natezeniu pobiera sie napiecie wyjsciowe.Tego rodzaju lampa wyladowcza ma te zalete, ze tlumienie, wywierane przez lampe na opornosc wejsciowa, jest bardzo male. Wada lampy jednak jest, ze wskutek wielkiego natezenia pradu ka¬ todowego szum katodowy jest niezwykle silny.Ten duzy szum czyni lampe niezdatna do wzhioc- nienia slabych sygnalów. W praktyce stosowalo sie lampy wyladowcze tego typu, jak dotad, prawie wylacznie do wytwarzania drgan ultra wielkich czestotliwosci, a nie do ukladów odbior¬ czych.Wynalazek umozliwia prawie ze calkowicie usuniecie szumu katodowego w lampach wyzej opisanego typu. Zgodnie z wynalazkiem, obiera sie wielkosci i faze opornosci wejsciowej i czas przelotu elektronów pomiedzy elektrodami przy¬ spieszajacymi i elektroda wyjsciowa w ten spo¬ sób, ze przypadkowe wahania natezeniowe wiazki elektronów przy elektrodzie wyjsciowej usuwa sie calkowicie albo, praktycznie wziawszy calko¬ wicie, za pomoca zmiany oddzialywania szybko¬ sciowego na natezeniowe wiazki, przez napiecie szumu pod wplywem pradu influencyjnsgo, ply¬ nacego poprzez opornosc wejsciowa do elektrody przyspieszajacej.Na fig. 3 przedstawiona jest lampa wyla¬ dowcza 31, zaopatrzona w uklad elektrod 32 do wytwarzania wiazki elektronów. Uklad elektrod posiada zwykla budowe i sklada sie z katody, cylindra Wehnelta i jednej anody. Wytworzona wiazka elektronów przelatuje po kolei przez pewna liczbe cylindrycznych pustych elektrod 33, 34, 35, 36 i 37 i jest w koncu chwytana przez elektrode chwytna 38.Oddzialywanie szybkosciowe wiazki elektro¬ nów odbywa sie za pomoca elektrody przyspie¬ szajacej 3J, znajdujacej sie w przestrzeni, wol¬ nej od pola, ograniczonej elektroda oslonna 33 i elektroda 35. W tym celu elektroda 3U jest po¬ laczona z opornoscia wejsciowa 39, do której doprowadza sie wzmacniane drgania i która jest utworzona na przyklad przez obwód drgajacy, nastrojony na czestotliwosc doprowadzanych drgan.Wiazka elektronów o modulowanej szybkosci wchodzi nastepnie w elektrode 35, tworzaca tzw. „przestrzen dopedzania". W przestrzeni tej, szybsze elektrony dopedzaja elektrony wolniejsze, tak ze powstaje kolejne zageszczenie i rozrze¬ dzenie elektronów. W ten sposób nastepuje od¬ dzialywanie szybkosciowe wiazki w oddzialywa¬ nie natezeniowe.Napiecie wyjsciowe pobiera sie z 'wiazki elektronów o modulowanym natezeniu za pomoca drugiej elektrody przyspieszajacej 36, znajdu¬ jacej sie w drugiej przestrzeni wolnej od pola, ograniczonej elektroda oslonna 37. W tym celu, z elektroda 36 polaczona jest pozorna opornosc 40, utworzona na przyklad przez obwód drgajacy, nastrojony na czestotliwosc wzmacnianych drgan, z której pobiera sie drgania wzmocnione.Natezenie wytworzonej przez uklad 32 wiazki elektronów podlega przypadkowym wahaniom, które mozna nazwac szumem katodowym. .Wskutek zjawiska czasu przelotu plynie do elektrody przyspieszajacej 3U prad influencyjny, zawierajacy skladowa czasu, zwiazana z szumem katodowym. Ten prad szkodliwy, plynacy do elektrody przyspieszajacej, powoduje powstanie na obwodzie 39 napiecia szumu tych czestotli¬ wosci widma szumu, dla których obwód ten po¬ siada duza opornosc pozorna, przy czym wspom¬ niane napiecie wywoluje zwiazane z szumem katodowym zmiany szybkosci wiazki elektronów.Te zmiany szybkosci wiazki elektronów, prze- — 3 —twarzaja sie w „przestrzeni dopedzania" w zmia- ny natezenia, tak ze wiazka zawiera przy elek¬ trodzie, 56 dwie skladowe szumu, z których jedna jest utworzona przez zawarte pierwotnie w wiazce przypadkowe wahania a druga jest wytworzona przez napiecie szumu wystepujace na obwodzie 39. Przy odpowiednim doborze wiel¬ kosci i fazy tej ostatniej skladowej szumu mozna osiagnac, ze obie skladowe szumu wyrównuja sie wzajemnie tak, ze uzyskuje sie praktycznie cal¬ kowicie wolne od szumów wzmocnienie.Na wielkosc i faze skladowej szumu wiazki elektronów przy elektrodzie wyjsciowej 36, spo¬ wodowanej napieciem szumu, wystepujacym na obwodzie 39, mozna wplywac w nastepujacy spo¬ sób. W pierwszym rzedzie mozna wywrzec wplyw na wielkosc i faze wzmacnianego napiecia przez odpowiedni dobór wielkosci i fazy opornosci wejsciowej, w którym to celu obwód 39 moze byc w miare potrzeby nieco rozstrajany w od¬ niesieniu do czestotliwosci wzmacnianych drgan i tlumiony za pomoca oporu tlumienia. Po o^ugie wielkosc i faza wspomnianej , skladowej szumu zalezy od sposobu w jaki przetwarza sie zmiany szybkosci, spowodowane napieciem szumu wiazki, na zmiany jej natezenia, tj. zalezy od czasu prze¬ lotu elektronów pomiedzy elektrodami przyspie¬ szajacymi 3U i 36. Na czas przelotu mozna w miare potrzeby wywierac wplyw przez odpo¬ wiedni dobór napiec poszczególnych elektrod i dlugosci „przestrzeni dopedzania" 35. Przez odpowiednie polaczenie tych srodków mozna uzyskac zawsze prawie calkowite uwolnienie od szumu.W niektórych przypadkach mozna osiagnac dalsze polepszenie pracy opisanego urzadzenia przez to, ze pomiedzy elektroda 32 i elektroda przyspieszajaca SU umieszcza sie elektrode po¬ mocnicza, wplywajaca równiez na szybkosc wiazki elektronów. W obwód tej elektrody po¬ mocniczej wlacza sie odpowiednio zwymiarowana opornosc, na której prad influencyjny, doply¬ wajacy do elektrody pomocniczej, wytwarza na¬ piecie szumu. Napiecie to oddzialuje na szyb¬ kosc wiazki elektronów w ten sposób, ze w wiazce wystepuja przy elektrodzie przyspieszajacej wyj¬ sciowej 36 trzy skladowe szumu, z których jedna pochodzi od istniejacych pierwotnie w wiazce wahan przypadkowych, druga od napiecia szumu na elektrodzie pomocniczej, a trzecia od napiecia szumu elektrody przyspieszajacej 3U- Wielkosc i faze napiecia szumu elektrody pomocniczej i elektrody przyspieszajacej obiera sie przez od¬ powiedni dobór wielkosci i fazy opornosci pozor¬ nych, polaczonych z tymi elektrodami, przy uwzglednieniu czasu przelotu elektronów, w ten sposób, ze trzy skladowe szumu sie znosza. Zaleta takiego wykonania polega na tym, ze rozporzadza sie jeszcze inna mozliwoscia regulacji wyrówna¬ nia szumów, mianowicie przez takie nastawienie opornosci pozornej w obwodzie elektrody pomoc¬ niczej, ze nastawienie opornosci wejsciowej 39 mozna w wielu przypadkach obrac korzystniej jezeli chodzi o osiagane wzmocnienie.Wazne jest dbac przy opisanym ukladzie o to, zeby elektrody, znajdujace sie pomiedzy elektroda przyspieszajaca 3U lub wyzej wspomniana elek¬ troda pomocnicza i elektroda przyspieszajaca wyjsciowa 36, nie mogly chwytac elektronów, albowiem w tym przypadku wystepowalyby zmiany w rozdziale pradu pomiedzy wspomnia¬ nymi i pozostalymi elektrodami co wywolaloby powstanie nowej skladowej szumu (szum roz¬ dzielczy).Wynalazek mozna zastosowac z korzyscia w urzadzeniu z lampa wyladowcza wyzej opisa¬ nego rodzaju, zawierajaca dwie przeciwsobnie polaczone elektrody przyspieszajace, polozone po¬ miedzy elektrodami 33 i 35, oraz dwie przeciw¬ sobnie polaczone elektrody przyspieszajace wyj¬ sciowe pomiedzy elektrodami 35 i 37. Taka lam¬ pa wytwarza na ogól wieksze wzmocnienie niz lampa, przedstawiona na fig. 3, z pojedynczym sterowaniem i odbiorem energii, tak ze stosunek sygnalu do szumów ulega dalszemu polepszeniu. PL