Pengenalan kepada Amplifier Klystron Dua-Cavity

Install Repeater Wifi TP-LINK TL-WA850RE Vs Xiaomi Wifi Amplifier 2 (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Pengenalan kepada Amplifier Klystron Dua-Cavity


Penguat Klystron digunakan dalam pelbagai industri, termasuk sistem satelit, penyiaran televisyen, radar, pemecut zarah, dan bidang perubatan. Dalam artikel ini, kita akan belajar tentang bina unik klystron dua-rongga dan konsep elektron tandan.

Klystron adalah peranti untuk menguatkan isyarat kekerapan gelombang mikro yang mencapai tahap keuntungan yang tinggi dengan menggunakan prinsip tiub vakum dan konsep "elektron tandan". Klystrons digunakan dalam sistem satelit, siaran televisyen, dan radar, serta pemecut dan ubat partikel.

Klystron dicipta oleh saudara-saudara Russell dan Sigurd Varian di Stanford University. Prototaip mereka telah selesai dan berjaya dibuktikan pada 30 Ogos 1937.

Klystrons boleh digunakan di rantau UHF (300 MHz hingga 3 GHz) sehingga 400 GHz. Terdapat beberapa perasa penguat klystron. Satu jenis utama ialah klystron refleks, yang digunakan terutamanya sebagai pengayun.

Walau bagaimanapun, bagi artikel ini, kami akan memberi tumpuan kepada jenis popular lain: klystron dua rongga.

Prinsip-prinsip Klystrons Dua-Cavity

Geometri Klystron Dua-Cavity

Klystron dua-rongga menggunakan sumber elektron (pemanas), anod, dan katod seperti tiub vakum konvensional. Ia juga menggunakan elemen pengumpul pada akhir aliran elektron. Pemanas menghilangkan elektron apabila dipanaskan dan elektron dikeluarkan dari katod dan mempercepatkan ke arah anod kerana potensi dc tinggi antara kedua-dua unsur. Oleh itu, pancaran elektron terfokus dihasilkan.

Dalam kes klystron dua rongga, pancaran elektron melewati lubang pusat di rongga berbentuk toroid pertama dan melalui rongga yang sama sama, menamatkan pengumpul.

Di setiap bahagian lubang rongga adalah grid yang melaluinya elektron. Ia adalah interaksi rongga dengan balok yang menyediakan tahap penguatan yang tinggi yang boleh dihasilkan oleh peranti.

Rajah 2. Peletakan tiub klestron

Cavity

Mungkin kita boleh menggesa seketika untuk membincangkan rongga yang digunakan dalam buncher dan penangkap. Rongga dalam kisah ini adalah objek berbentuk toroid dengan seksyen salib yang berikut:

Rajah 3. 3a) rongga resonan; 3b) Bersamaan dengan bentuk elektrik pseudo; 3c) Litar bersamaan; 3d) Respons frekuensi.

Ini juga boleh ditunjukkan sebagai litar tangki resonansi dengan rantau selari kapasitor dan bahagian bulat induktor belokan tunggal seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2b dan 2c.

Rongga boleh dibuat untuk bergema pada jarak frekuensi yang sempit (Rajah 2d), yang ditentukan oleh geometrinya, tentu saja. Bahagian tengah struktur bertindak seperti kapasitor dengan lubang di dalamnya dimana sinar elektron boleh melewati. Kapasitor ini dan dengan itu cas dikenakan kepada apa-apa yang melalui lubang pusat akan mengecilkan cas pada kekerapan resonan.

Dari perspektif elektrik, kapasitans dan induktans menentukan frekuensi resonan elektrik struktur. Isyarat yang menarik akan dimasukkan ke dalam resonator secara luaran melalui sambungan memujuk yang ditunjukkan di bahagian atas Rajah 2a. Sambungan membujuk ini merangsang rongga pada frekuensi resonan.

Elektron Bunching

Klystron menggunakan fenomena yang disebut elektron tandan yang berlaku seperti berikut:

Elektron dalam rasuk yang meninggalkan sumber pada halaju tinggi semuanya mempunyai halaju yang hampir sama dalam arah perjalanan. Dengan tiada interaksi yang diterapkan di sepanjang jalan, elektron-elektron di dalam rasuk akan diteruskan dengan cara ini sehingga menamatkan pengumpul. Walau bagaimanapun, jika terdapat struktur di sepanjang jalan yang boleh menentang pergerakan elektron, ia boleh menyebabkan sebahagian daripada mereka mengurangkan halaju mereka. Ini berlaku apabila grid sisi kiri negatif.

Tuduhan negatif grid menolak kembali elektron ketika mereka melewati grid negatif negatif memperlambat mereka. Ketika mereka melewati ruang antara grid dan melewati grid positif yang paling kanan, elektron akan semakin perlahan oleh grid positif ketika ia menarik mereka ketika mereka keluar dari pembukaan.

Pada kitar elektrik bertentangan plat, elektron menjumpai grid positif pada awalnya, yang menariknya dan mempercepatkannya melalui grid buncher. Grid sebelah kanan negatif kini mendorong mereka lebih pantas kerana ia menolaknya semasa keluar.

Bayangkan anda adalah seorang elektron yang melalui buncher dan anda diperlahankan oleh buncher. Anda akan berlayar bersama-sama dan perlahan-lahan melambatkan supaya semua elektron lain di sekeliling anda akan menyebar (ke arah perjalanan). Kehidupan adalah banyak bilik di depan. Tapi tunggu! Sebilangan besar elektron di belakang anda mendapat dipercepatkan dengan halaju yang lebih tinggi dan sekarang mereka menangkap anda ketika anda memperlahankannya! Sekarang kita berada dalam kumpulan besar yang mengembara ke ruang drift.

Rajah 3. Rajah ini menunjukkan kelakuan elektron yang bertentangan apabila elektron melintasi ruang drift. A menunjukkan syot kilat pada permulaan transit. Ketika kami maju melalui B ke D, kumpulan elektron yang lebih perlahan (biru) secara progresif dikuasai oleh kumpulan elektron yang lebih cepat (merah) yang mengakibatkan tempoh ketumpatan elektron yang tinggi di bingkai D.

Hasilnya ialah modulasi ketumpatan atau tandan berkadar dengan daya yang dipakai pada elektron seperti yang diberikan oleh rongga resonan buncher (apakah itu mula berbunyi berguna "Ok, jadi apa?" Anda mungkin berkata.Jadi, jika kita mengambil resonator yang sama dan masukkannya, katakanlah, jarak yang tepat untuk tandan optimum, dan buat sambungan coax ke resonator dan keluarkan isyarat sebagai output dan bukannya input, kita boleh mendapatkan isyarat keluar itu adalah salinan isyarat input (yang bunchings) dan sangat diperkuatkan!

Sekarang kita mempunyai penguat kuasa gelombang mikro berdasarkan fakta bahawa elektron kurang memasuki peranti dan banyak lagi telah bunched berkadar dengan isyarat input dan output melalui rongga penangkap.