XVI. Театр 17 страница. Генератор сигналов (ГС) отличается от ГСС в основном большей выходной мощностью (до неск

Генератор сигналов (ГС) отличается от ГСС в основном большей выходной мощностью (до неск. em) и меньшей точностью градуировки частоты. Применяется в качестве источника высокочастотных электрич. колебаний для исследования и настройки радиотехнич. устройств. Разновидностью генераторов сигналов являются генераторы качающейся частоты, предназначенные для визуальной настройки колебат. контуров, фильтров, амплитудно-частотных характеристик радиоаппаратуры в диапазоне от НЧ до СВЧ (см. Свип-генератор).

Генераторы видеочастот применяют для исследования и регулирования систем УКВ, вещания с частотной модуляцией, телевидения и связи, при проверке и испытаниях избирательных схем. Устройство и конструктивное выполнение их аналогичны ГНЧ; существенное отличие заключается в более широком диапазоне генерируемых частот, достигающем верх, значения 30 Мгц.

Генераторы импульсов (ГИ) широко применяют в радиолокационной и вычислит, технике, при настройке и испытании радиотехнич. и радиоэлектронной аппаратуры, для измерений времени, моделирования непериодич. и случайных процессов и т. д. Существует неск. модификаций ГИ, отличных по частоте повторения (от 0, 1гц до 100 Мгц), длительности импульсов (от 1 сек до 10 нсек), скважности (от 2 до 1000 и более) и по форме генерируемых колебаний (прямоугольные, остроконечные, пилообразные и т. д.), а также генераторы пачек импульсов (генераторы кодовых импульсов). ГИ выпускаются одноканальные (один выход) и многоканальные (два и более выходов) с различными полярностью и уровнями выходных сигналов; имеют, как правило, ступенчатую установку длительности импульсов и плавную регулировку их периодичности.

Лит.: Осипов К. Д., Пасынков В. В., Справочник по радиоизмерительным приборам, ч. 5, М., 1964; Ремез Г. А., Курс основных радиотехнических измерений, 3 изд., М., 1966; Гладышев Г. И., Батура В. Г., Воронцов А. Н., Краткий справочник по радиоизмерительной аппаратуре, К., 1966; Радиоизмерительные приборы. Каталог-проспект, 5 изд., М., 1968.

В. В. Богомазов.

ГЕНЕРАТОР ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ электро машинный, электрич. машина, преим. однофазная, генерирующая ток в диапазоне частот от 100 до 10 000 гц (иногда выше) и применяющаяся гл. обр. в качестве источника питания установок индукционного нагрева металлов, ультразвуковой и транспортной аппаратуры. При частотах до 500 гц и больших мощностях (500 квт и более) применяют обычные явнополюсные синхронные генераторы с увеличенным числом пар полюсов. На более высокие частоты, особенно при малых мощностях, изготовляют только индукторные генераторы. По конструкции магнитной системы различают гомополярные и гетерополярные индукторные генераторы. Гомополярные машины (наз. также одноимённополюсными, кольцевого типа или генераторами с продольным полем) имеют обмотку возбуждения постоянного тока в виде кольца, размещаемого между зубчатыми пакетами статора, и рабочую обмотку, заложенную в продольные пазы статора (рис., а). Каждый пакет статора и зубчатый венец ротора таких машин намагничены по всей окружности полярностью одного знака. Гетерополярные генераторы (наз. иначе разноимённополюсными, сегментного типа или генераторами с поперечным полем) имеют обмотку возбуждения и рабочую обмотку, заложенные в продольные пазы статора (рис., б). Число магнитных полюсов чередующейся полярности по окружности расточки статора таких машин равно числу пазов обмотки возбуждения. Периодическая составляющая потока индуктирует переменную эдс в рабочей обмотке с частотой f = Z n/60, где Z - число зубцов на роторе, п - частота вращения в об/мин.

Г. п. ч. чаще всего имеют асинхронный привод. При мощности до 200 квт генератор и двигатель, как правило, размещаются в одном корпусе на общем валу, образуя однокорпусный преобразователь частоты. Преобразователи мощностью до 100 квт часто выполняются с вертикальным валом, что значительно уменьшает их габариты в плане. Свыше 200 квт генератор и двигатель изготовляют отдельно и устанавливают на общей раме, образуя преобразовательный агрегат.

Лит.: Вологдин В. П. и Спнцын М. А., Генераторы высокой частоты, Л.- М., 1935; Жежерин Р. П., Индукторные генераторы, М.- Л., 1961.

ГЕНЕРАТОР С ПОСТОРОННИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ, усилитель мощности электрич. колебаний высокой частоты, создаваемых задающим генератором, в радиопередатчике.

ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМАШИННЫЙ, машина, преобразующая механич. энергию вращения в электрич. энергию постоянного или переменного тока. Механич. энергия получается от первичного двигателя (обычно паровые, газовые или гидротурбины, двигатели внутр. сгорания и т. д.). (См. Переменного тока генератор, Постоянного тока генератор.) Иногда для вращения Г. э. используют электродвигатель. В этом случае Г. э. вместе с электродвигателем служит для преобразования рода тока, напр, переменного в постоянный, или для преобразования электрич. тока одной частоты в ток др. частоты (см. Преобразователь частоты электромашинный, Генератор повышенной частоты).

" ГЕНЕРАТОР-ДВИГАТЕЛЬ" СИСТЕМА электропривода, система Г-Д, система Леонарда, система электропривода, в к-рой исполнительный электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения питается от генератора тока также независимого возбуждения. Г.-д. с. применяется гл. обр. для электроприводов, работающих в напряжённом режиме с частым включением, с широким регулированием скорости или с особыми требованиями к регулированию скорости, момента и др. характеристик электропривода. Г.-д. с. наиболее распространены в установках металлургич. пром-сти. Генератор Г (рис.) вращается асинхронным или синхронным электродвигателем ДА. Машины вГ.-д.с. обычно возбуждаются от возбудителя В, в установках большой мощности применяют ионное возбуждение (см. Ионный электропривод), а также тиристорные устройства. Пуск двигателя Д производится постепенным повышением напряжения генератора Г реостатом РГ в цепи возбуждения или включением обмотки возбуждения генератора овГ сразу на полное либо даже на повышенное напряжение. Реверс Д производится изменением полярности Г переменой направления тока в овГ при переключении контактов направления В и Н. При уменьшении возбуждения Г или при отключении овГ двигатель Д переходит в режим рекуперативного торможения, а Г в двигательный режим, при к-ром он уменьшает нагрузку ДА или переводит его в режим генератора с отдачей энергии в сеть. В Г.-д. с. скорость регулируется изменением напряжения на якоре Д (вниз от основной) или ослаблением магнитного потока в Д (вверх от основной). Полный диапазон регулирования скорости достигает 1: 30. Пределы эти могут быть расширены при применении средств автоматич. регулирования, напр., электромашинных, полупроводниковых, магнитных и др. устройств.

Схема системы генератор-двигатель: Г-генератор; Д - электродвигатель; В-возбудитель; РВ, РГ, РД- реостаты; ДА-двигатель, асинхронный; ов В, ов Г, ов Д-обмотки возбуждения; ср Г, ср Д-сопротивления регулировочные; В, Н-группы контактов направления вращения (вперёд, назад).

Достоинства Г.-д. с.: наличие хороших динамич. свойств, допускающих получение разнообразных характеристик в переходных режимах; простота и экономичность управления; большой диапазон и плавность регулирования скорости. Недостатки: сравнительно низкий кпд (0, 6-0, 8), большая установленная мощность машин и высокая стоимость оборудования, повышенные расходы на обслуживание и ремонт.

Лит.: Сиротин А. А., Автоматическое управление электроприводами, М.- Л., 1959; Чиликин М. Г., Общий курс электропривода, 3 изд., М.- Л., 1960; Андреев В. П., Сабинин Ю. А., Основы электропривода, 2 изд., М.-Л., 1963.

ГЕНЕРАТОРНАЯ ЛАМПА, электронная лампа, предназначенная для преобразования энергии источника постоянного или переменного тока в энергию электрич. колебаний (см. Генерирование электрических колебаний). Г. л. применяют в радиопередатчиках различного назначения, в измерит, приборах, в радиоэлектронных устройствах экспериментальной физики и медицины, в установках индукционного нагрева и др. Г. л. различают; по диапазонам радиочастот, по числу электродов (триоды, тетроды, пентоды и др.), по наибольшей мощности, рассеиваемой анодом (малой мощности - до 50 вт, средней мощности - до 5 квт и большой мощности - св. 5 квт), по роду работы (непрерывного действия и импульсные), по конструкции баллона (стеклянные, металлические, ме-таллостеклянные и металлокерамиче-ские) и т. д.

Г. л. имеют ряд конструктивных особенностей, связанных с генерируемой мощностью и диапазоном волн. Г. л. малой мощности работают при анодных напряжениях до 500 в и по конструкции аналогичны приёмно-усилителъным лампам. Т. к. электрич. энергия, подводимая к Г. л. от источника питания, только частично (до 70%) преобразуется в полезную (колебательную), а остальная часть расходуется на нагревание анода и рассеивается им, то в Г. л. средней и особенно большой мощности, работающих при анодных напряжениях до 20 кв, применяют катод с прямым подогревом (вольфрамовый торированный, карбидированный или из чистого вольфрама); сетки и анод изготавливают из тугоплавких металлов (молибдена, вольфрама); анод изготавливают также из меди (в Г. л. с принудительным воздушным или водяным охлаждением при мощностях рассеяния более 1-3 квт). При возд. охлаждении анод выполняется как часть баллона Г. л. и снабжается радиатором, обдуваемым воздухом. Самые мощные Г. л. (от 500 до 1500 квт) выполняют разборными (с постоянной откачкой воздуха вакуумными насосами) или полуразборными с принудительным водяным охлаждением. Г. л., применяемые в коротковолновом и УКВ диапазонах

Генераторные лампы: а - пентод ГУ-80 (мощность 450 вт, наибольший диаметр 110 мм, высота 285 мм)', б - триод ГУ-91 с принудительным воздушным охлаждением (мощность 5 квт, наибольший диаметр 240 мм, высота 500 мм); в- триод ГК-1А с водяным охлаждением (мощность 200 квт, наибольший диаметр 205 мм, высота 880 мм). волн, имеют малые расстояния между электродами, утолщённые выводы электродов с малыми индуктивностями, изолирующие элементы выполнены из материалов с малыми диэлектрич. потерями и т. п. У Г. л. для дециметровых волн резонансная колебат. система становится уже частью конструкции лампы (метал-локерамические лампы, маячковые лампы, резнатроны и др.). В дециметровом, сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн применяют спец. Г. л.: клистроны, лампы бегущей волны, лампы обратной волны, магнетроны и др.

В 1913 нем. учёный А. Мейснер впервые применил триод для генерации колебаний высокой частоты. В первые годы Сов. власти наиболее существенные разработки Г. л. были проведены под руководством сов. учёного М. А. Бонч-Бруе-вича в Нижегородской лаборатории (г. Горький). В 1919 он впервые применил водяное охлаждение анода Г. л., доказав возможность создания мощных Г. л. В 1923 им была создана Г. л. мощностью 25 квт, а в 1924-25 - мощностью 40 квт. С 1922 под руководством сов. учёных М. М. Богословского, С. А. Векшинского и С. А. Зусмановского было налажено массовое произ-во Г. л. В 1930 сов. учёный П. А. Остряков предложил конструкции мощных Г. л. с принудительным возд. охлаждением. В 1933-34 сов. акад. А. Л. Минцем и инж. Н. И. Огановым был разработан первый отечеств, разборный триод мощностью 200 квт, а в 1956 совместно с инж. М. И. Басалаевым - разборный триод мощностью 500 квт.

Лит.: Власов В. Ф., Электронные и ионные приборы, 3 изд., М., 1960; Тягунов Г. А., Электровакуумные и полупроводниковые приборы, М.- Л., 1962; Царев Б. М., Расчет и конструирование электронных ламп, 3 изд., М., 1967.

Ю.Б. Любченко.

ГЕНЕРАТОРНЫЙ ГАЗ, вид газообразного топлива, получаемый газификацией угля, торфа и др. в газогенераторах. Подробнее см. Газификация топлив.

ГЕНЕРАТРИСА (матем.), тоже, что производящая функция.

ГЕНЕРАЦИЯ (от лат. generatio - рождение, размножение), поколение, группа организмов в популяции, одинаково отдалённых в родственном отношении от общих предков. Напр., у человека - родители, дети и внуки - 3 последовательные Г.

ГЕНЕРАЦИЯ МИНЕРАЛОВ, термин, применяемый для обозначения и различия временной последовательности образования отд. минералов или их групп при процессе формирования минеральной ассоциации, горной породы, рудного тела и т. д. См. Минерал.

ГЕНЕРИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ, процесс преобразования различных видов электрич. энергии в энергию электрич. (электромагнитных) колебаний. Термин " Г. э. к." применяется обычно к колебаниям в диапазоне радиочастот, возбуждаемым в устройствах (системах) с сосредоточенными параметрами (ёмкостью С, индуктивностью L, сопротивлением R), где электрич. и магнитные поля пространственно разделены. При переходе к более высоким частотам (СВЧ и оптич. диапазон) для возбуждения колебаний необходимы системы с распределёнными параметрами. В этом случае говорят об электромагнитных колебаниях. Термин " Г. э. к.", как правило, не применяется, когда речь идёт о получении переменных токов пром. частот, получаемых с помощью электрич. машин (см. Генератор электромашинный, Переменного тока генератор),

Г. э. к. осуществляется обычно либо путём преобразования энергии источников постоянного напряжения при помощи электронных приборов (вакуумных, газоразрядных и твёрдотельных), либо путём преобразования первичных электрич. колебаний в колебания требуемой частоты и формы (параметрический генератор, квантовый генератор).

В зависимости от типа электронных приборов различают: ламповые генераторы (с электронными лампами), полупроводниковые генераторы (с полупроводниковыми триодами, туннельными диодами и др.), генераторы с газоразрядными приборами (тиратронами и др.). По форме колебаний, частоте, мощности и назначению различают: генераторы синусоидальных (гармонических) колебаний, генераторы колебаний специальной формы, генераторы сверхвысоких частот и т. д.

Необходимые элементы генератора: источник энергии, цепи, в к-рых возбуждаются и поддерживаются колебания (пассивные цепи) и активный элемент, преобразующий энергию источника питания в энергию генерируемых колебаний. Активным элементом обычно являются электронные приборы, часто в сочетании с управляющими ими дополнит, цепями (цепями обратной связи).

Если энергия, подводимая в пассивные цепи, превосходит потери энергии в этих цепях, то любой возникший в них коле-бат. процесс будет нарастать. Если поступление меньше потерь, колебания затухают. Энергетич. равновесие, соответствующее стационарному режиму Г. э. к., осуществимо лишь при наличии нелинейных свойств у элементов системы. При их отсутствии в системе возможен либо нарастающий, либо затухающий колебательный процесс, а генерация стационарных электрич. колебаний невозможна (см. ниже).

Если цепи, в к-рых возбуждаются и поддерживаются колебат. процессы, сами по себе обладают колебат. свойствами (напр., колебательный контур или объёмный резонатор), то частота и форма генерируемых колебаний в основном определяются частотой и формой их собственных колебаний. Роль активного элемента в этом случае сводится лишь к подкачке энергии в цепи для компенсации потерь в них (включая отбор энергии потребителем). Генераторы почти гармонических колебаний. Если в генераторе с колебат. цепями потери в контуре или резонаторе малы (высокая добротность колебательной системы), то форма колебаний в них близка к синусоидальной и их наз. генераторами почти гармонических колебаний или томсоновскими генераторами.

Ламповый генератор. Простейший ламповый генератор почти гар-монич. колебаний состоит из колебат. контура и электронной лампы (напр., триода) с питанием и управляющей цепью (рис. 1). В контуре под влиянием случайных электрич. колебаний возникают собственные колебания тока и напряжения. Однако из-за потерь энергии в контуре колебания должны затухать.

Чтобы колебания не затухали, необходимо пополнять запас колебат. энергии в контуре, напр, воздействуя на него пульсирующим током с той же частотой и с определённой фазой. Это осуществляется с помощью триода. Переменное напряжение, подводимое от контура к сетке триода, вызывает изменение его анодного тока. В результате в анодном токе появляются пульсации, к-рые при правильном подборе фазы напряжения, подаваемого на сетку лампы (цепь обратной связи), будут пополнять колебат. энергию контура.

Рис. 1. Простейший ламповый генератор почти гармонических колебаний; LC- колебательный контур (С - ёмкость, L - индуктивность); U_а-анодное напряжение.

[ris]

Если усилительные свойства лампы таковы, что пополнения колебательной энергии превосходят потери колебат. энергии за то же время в самом контуре, то амплитуда начальных колебаний, возникших в контуре, будет нарастать. По мере роста амплитуды колебаний усиление лампы уменьшается за счёт нелинейности вольтамперной характеристики триода и в системе установится стационарная амплитуда генерируемых колебаний. Подобные системы, генерирующие стационарные колебания, частота и форма к-рых определяются свойствами самой системы, наз. автоколебательными системами или автогенераторами, а генерируемые ими колебания - автоколебаниями.

Мощность, подводимая от источника питания, расходуется не только на поддержание колебаний в контуре, но и на разогрев анода лампы электронами, бомбардирующими его при протекании анодного тока. Это обстоятельство ограничивает кпд ламповых генераторов, к-рый может всё же достигать 70-75%.

Управление электронной лампой с помощью цепи обратной связи может осуществляться различными способами. Наряду с индуктивной обратной связью (рис. 1) возможна также ёмкостная обратная связь (рис. 2, а) или автотрансформаторная обратная связь (рис. 2, б).

В схемах ламповых генераторов часто применяются т. н. параллельное питание анодной цепи

Рис. 2. Генераторы с ёмкостной (а) и авто-т р ансформатор-ной (б) обратной связью.

[ris]

(рис. 2, а, б) иавтоматич. смещение сетки, создаваемое сеточным током i_c. Ток i_c создаёт постоянное напряжение на управляющей сетке лампы, смещающее рабочую точку анодно-сеточ-ной характеристики в область отри-цат. значений, что необходимо для получения высокого кпд (рис. 3).

Рис. 3. Схема лампового генератора с автоматическим смещением сетки.

[ris]

Мощность ламповых генераторов -от долей вт (в измерит, и калибровочных устройствах) до десятков и сотен квт; область генерируемых частот - от десятков кгц до Ггц. Верхняя частотная граница связана, во-первых, с наличием у ламп " паразитных" ёмкостей (сетка - анод и др.), с конечным временем пролёта электронов от катода к аноду, а также с нек-рыми др. факторами (см. Электронная лампа). Нижняя частотная граница обусловлена малой добротностью колебательных контуров с низкими собственными частотами.

Рис. 4. Транзисторные генераторы на плоскостных триодах с индуктивной (а), автотрансфор -матерной (б) и ёмкостной (в) обратной связью.

[ris]

Транзисторный генератор. Другим примером генератора почти гармонич. колебаний является генератор на полупроводниковом триоде (транзисторный генератор). Здесь, так же как и в ламповом генераторе, имеется источник питания, добротный колебат. контур, а активный элемент представляет собой сочетание полупроводникового триода и цепь обратной связи. В полупроводниковых триодах (транзисторах) имеет место усиление мощности колебаний, подводимых к управляющему электроду (напр., к базе), и это позволяет, так же как и в случае электронных ламп, с помощью цепи обратной связи осуществить подкачку колебат. энергии в контур для его возбуждения и поддержания режима стационарных (незатухающих) колебаний. Существуют различные схемы транзисторных генераторов. Три варианта полупроводниковых генераторов, использующих включение транзистора по схеме с общим эмиттером, показаны на рис. 4, а, б, в.

Транзисторные генераторы генерируют колебания с частотой от неск. кгц до 10¹⁰гц с мощностями от десятых долей мет до сотен em. Как и в ламповом генераторе, здесь при высокой добротности контура форма колебаний близка к гармонической, а частота определяется собственной частотой колебаний контура с учётом " паразитных" ёмкостей транзистора.

Отрицательное дифференциальное сопротивление. Возникновение в контуре незатухающих колебаний можно рассматривать как результат внесения в него нек-рого " отрицательного" сопротивления, компенсирующего положительное активное сопротивление. В ламповом генераторе это отрицат. сопротивление создаётся лампой в сочетании с цепью обратной связи и источником питания. В отрицат. сопротивлении увеличение тока должно соответствовать уменьшению падения напряжения: [ris]

(в обычных сопротивлениях [ris]).

Эффект появления отрицательного дифференциального сопротивления возникает лишь при использовании усилительных свойств лампы или транзистора за счёт положительной обратной связи.

Однако существуют приборы, в к-рых вольтамперная характеристика при определённых условиях имеет падающий участок. Это соответствует тому, что в нек-рой области значений U и I имеет место отрицат. дифференциальное сопротивление[ris] (рис. 5), позволяющее использовать подобные приборы для Г. э. к. На.пр., в пентодах зависимость тока экранирующей сетки i_э от напряжения на антидинатронной сетке Us имеет падающий участок (рис. 6, а). Возникновение отрицательного сопротивления позволяет создать генератор, наз. транзитронным (рис. 6, 6). В транзитронном генераторе колебания в контуре LC поддерживаются также за счёт отрицательного сопротивления, вносимого в контур действием тока экранирующей сетки лампы, управляемого напряжением на третьей антидинатронной сетке.

Рис. 5. Вольт-амперная характеристика с падающим участком.

[ris]

Рис. 6. a - зависимость тока экранной сетки пентода от напряжения на его антидннатронной сетке; 6 - схема транзитронного генератора.

[ris]

Для создания отрицательного сопротивления можно использовать электрический разряд в газах, вольтампер-ная характеристика которого имеет падающий участок. Напр., в определённых режимах дугового разряда с увеличением тока I возрастает темп-pa дуги, увеличивается количество ионов в разрядном промежутке и за счёт этого сопротивление промежутка падает, что приводит к уменьшению падения напряжения между электродами U. Это свойство дугового разряда использовалось в дуговых генераторах высокой частоты, применявшихся до появления ламповых генераторов (рис. 7, а, б).

Рис. 7. а-вольт-амперная характеристика электрической дуги; б - дуговой генератор.

[ris]

Подобным же образом может быть использована падающая характеристика туннельного диода ТД (рис. 8, а). Если рабочая точка на характеристике диода находится на падающем участке его характеристики, то это соответствует введению в колебат. контур отрицат. сопротивления.

Если колебат. контур обладает высокой добротностью, то генерируемые колебания по форме близки к гармоническим и их частота определяется собственной частотой контура с учётом дополнит, ёмкости диода (подключённого параллельно основной ёмкости С, рис. 8).

Рис. 8. а - генератор с туннельным диодом (ТД); 6 - вольтамперная характеристика туннельного диода.

[ris]

Амплитуда установившихся колебаний будет определяться условием, чтобы средний наклон рабочего участка характеристики (с учётом захода колебаний за пределы наиболее крутого участка падающей характеристики) обеспечивал бы полную компенсацию потерь на активном сопротивлении контура, включая и полную [ris]нагрузку генератора R_полн. При этом генераторы с ТД могут генерировать колебания вплоть до частот 100 Ггц, нос весьма малой мощностью - порядка долей мквт. На дециметровых и сантиметровых волнах мощность таких генераторов может достигать неск. мвт. Они, будучи чрезвычайно компактными и экономичными, наиболее успешно применяются в качестве гетеродинов в радиоприёмниках СВЧ диапазона. Полупроводниковые генераторы (как и ламповые) не могут генерировать очень высокие частоты (в области сантиметровых и более коротких волн). В этой области частот используются, как правило, устройства с объёмными резонаторами (вместо контуров).

Большинство приведённых ранее понятий (активный элемент, пассивные цепи, отрицат. сопротивление и др.) в полной мере применимо лишь к устройствам, состоящим из сосредоточенных элементов (лампа, сопротивление, конденсатор, катушка индуктивности и т. д.), размеры к-рых много меньше длины волны X. Продвижение в область СВЧ привело к созданию генераторов, представляющих собой системы с распределёнными параметрами. В этих устройствах для Г. э.к. используются различные явления, возникающие в электронных потоках в вакууме, в плазме или при прохождении тока через некоторые твёрдые тела, напр, полупроводники. В этих случаях не всегда применимо само понятие элект-рич. цепи и невозможно выделять раздельно пассивные цепи и активный элемент.

Магнетронный генератор. В магнетронном генераторе колебания СВЧ возбуждаются в системе объёмных резонаторов (полости с проводящими стенками). Резонаторы расположены по окружностям массивного анода и их собственная частота v определяется диаметром полости и шириной щели, соединяющей каждую полость с общим пространством, в центре к-рого расположен катод (рис. 9). Магнитное поле, искривляя траектории электронов, движущихся от катода К к аноду А, формирует общий электронный поток, пролетающий последовательно вдоль щелей резонаторов. Магнитное поле подбирается таким, чтобы большинство электронов двигалось по траекториям, почти касающимся щелей. Т. к. в резонаторах за счёт случайных токов неизбежно возникают слабые электрич. колебания, то около щелей существуют слабые переменные электрич. поля Е. Пролетая в этих полях, электроны в зависимости от их направления относительно поля Е либо ускоряются, отбирая энергию у резонатора, либо тормозятся, отдавая часть энергии резонаторам. Электроны, ускоренные полем первого же резонатора, возвращаются на катод. Заторможенные (рабочие) электроны попадают в поле следующих резонаторов, где они также будут тормозиться, если попадают туда в " тормозящие" полупериоды электромагнитного поля. Путём соответствующего подбора скорости электронов (анодного напряжения U_а и магнитного поля Н) можно добиться того, чтобы электроны больше отдавали энергии резонаторам, чем забирали у них. Тогда колебания в резонаторах будут нарастать. Нелинейность характеристик магнетрона обеспечивает установление постоянной амплитуды генерируемых колебаний. Отбор энергии может производиться из любого резонатора с помощью петли связи П.

В магнетроне источником питания является источник анодного напряжения U_a, колебат. системой - резонаторы. Роль активного элемента, обеспечивающего преобразование постоянной энергии в энергию электрич. колебаний, играет электронный поток, находящийся под действием магнитного поля.

[ris]

Рис. 9. Магнетронный генератор; А -анод; К - катод; П - петля связи.

Магнетроны генерируют гармонич. колебания в диапазоне частот от 300 Мгц до 300 Ггц. Кпд магнетронных генераторов достигает 85%. Обычно магнетроны используются для получения колебаний больших мощностей (неск. Мвт) в импульсном режиме и десятков квт при непрерывной генерации (подробнее см. Магнетрон).

[ris]

Рис. 10. Клистронные генераторы; а - отражательный клистрон; б - двухрезона-торный пролётный клистрон; С - сетки резонатора; А - анод; К - катод.

Клистронный генератор. Клистронный генератор также содержит объёмный резонатор, в к-ром колебаниявозбуждаются и поддерживаются электронным потоком. Поток электронов, испускаемый катодом К (рис. 10, а), ускоряется электрич. полем, создаваемым источником питания. В отражательном клистроне электроны пролетают через сетки объёмного резонатора С и, не достигая анода А, потенциал к-рого отрицателен относительно сеток резонатора, отражаются, пролетают через резонатор в обратном направлении и т. д. Если бы электроны пролетали через резонатор сплошным потоком, то в течение одного полупсриода колебаний резонатора они отдавали бы резонаторам энергию, а в течение второго полупериода отнимали бы это же количество энергии у резонатора, и Г. э. к. было бы невозможно. Если же электроны влетают в резонатор отд. " сгустками", причём в такие моменты, когда резонатор их тормозит, то они отдают резонатору энергии больше, чем забирают у него. При этом электронный поток усиливает возникшие в резонаторе случайные колебания и поддерживает их с постоянной амплитудой. Т. к. группирование электронного потока в сгустки происходит за время, соответствующее неск. периодам колебаний, то протяжённость " пространства группировки" задаётся скоростью электронов и частотой генерируемых колебаний. Благодаря этому наибольшее распространение кли-стронные генераторы имеют в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн. Мощность клистронов невелика - от неск. мет в миллиметровом диапазоне до песк. вт в сантиметровом. Мощность двухрезонаторных пролётных кли-стронных генераторов (рис. 10, б) в сантиметровом диапазоне может составлять десятки вт (подробнее см. Клистрон).

Квантовые пучковые генераторы. В квантовых генераторах роль высокодобротной колебат. системы выполняют возбуждённые атомы или молекулы активного вещества. Переходя из возбуждённого состояния в невозбуждённое, они излучают порции (кванты) электромагнитной энергии, равные hv, где h - Планка постоянная, v - частота электромагнитных колебаний, характерная для данного сорта атомов. Источником энергии являются возбуждённые атомы и молекулы, а для отбора возбуждённых молекул служит сортирующая система. Напр., в молекулярном генераторе на аммиаке источником питания является источник молекулярного пучка аммиака. Объёмный резонатор, в котором находится активное вещество, осуществляет обратную связь, вызывая с помощью электромагнитного поля вынужденное излучение молекул и вложение колебат. энергии, компенсирующее потери, включая отбор энергии во вне. Аммиачный генератор работает на частоте 23, 870 Ггц с весьма __ стабильной и узкой спектральной линией генерируемых колебаний за счёт высокой добротности квантового перехода. Высокая стабильность частоты колебаний, генерируемых квантовыми генераторами в радиодиапазоне (на аммиаке, водороде, синильной кислоте и др.), позволяет использовать их как квантовые стандарты частоты.