Что ограничивает работу радиолампы на высокой частоте в передатчиках?

Нерентабельность.
Как пример, гарантийная наработка ЛБВ УВ-45 составляет 1000 часов, реально уже через 2 недели требует подстройки, а через 2..3 месяца просто дохнет.. А стоит она...лучше вам не знать сколько. Работает в диапазоне 10 ГГц
Но раньше просто не было полупроводников на эти частоты.

Входная, выходная, проходная емкость. На СВЧ - еще индуктивность выводов, и время пролета электронов.

Самое первейшее, это междуэлектродная емкость. Чем выше частота, тем больше влияние этой емкости на схему. По этому радиолампы для ВЧ изготовлены особым образом с редкой сеткой и большими промежутками между электродами.

Работу радиолампы на высокой частоте в передатчиках ограничивает ряд факторов:

Коротковолновые эффекты - на высоких частотах электроды радиолампы начинают вести себя не как стационарные, а как распространяющиеся волны, что приводит к искажению сигнала.

Затухание высших гармоник - с увеличением частоты выходной сигнал передатчика обычно содержит все больше высших гармоник, которые затухают при прохождении через радиолампу.

Искажения сигнала - на высоких частотах нелинейности радиоламп становятся сильнее, что приводит к искажению сигнала, особенно при работе с модулированными сигналами.

Термическое поведение - на высоких частотах радиолампа может нагреваться слишком быстро из-за интенсивного токопрохождения, что может приводить к перегреву и выходу из строя.

Высокая стоимость и сложность - на высоких частотах необходимы радиолампы с высокими параметрами, которые могут быть очень дорогими и сложными в изготовлении.

быстродействие, внутренняя ёмкость.

Конструктивные особенности самой радиолампы, отраженные в ее характеристиках.