Покрыть : Даниэлькюлер, Цюрих: Поезда, CC BY-SA 4.0
Вопросы для обсуждения
- Введение в микроволновые трубки и клистрон (что такое клистрон?)
- Клистронный усилитель (работа клистрона)
- Рефлекторный клистрон и рабочий
- Гироклистрон
- Оптический клистрон
- Клистрон с двумя полостями
- Клистрон против магнетрона
Введение в микроволновые трубки и клистрон
Микроволновые трубки: Микроволновые трубки - это устройства, которые генерируют микроволны. Это электронные пушки, производящие линейные лучевые трубки.
Микроволновая трубка
Изображение предоставлено: Неизвестный автор Неизвестный автор, Клистроновая трубка 1952 г., помечено как общественное достояние, подробнее на Wikimedia Commons
Микроволновые лампы обычно делятся на категории по типу взаимодействия электронного луча с полем. Типы -
- Линейная балка или тип «О»
- Перекрещенное поле или тип «М»
Линейный луч: В трубках этого типа электронный луч проходит по длине трубки параллельно электрическому полю.
Перекрещенное поле: В трубках этого типа фокусирующее поле перпендикулярно ускоряющему электрическому полю.
СВЧ-лампы также можно разделить на усилители и генераторы.
Клистрон: Клистрон - это тип микроволновых ламп, которые могут усиливать более высокий диапазон частот, особенно от радиочастот до сверхвысоких частот. Клистроны также можно использовать в качестве осциллятора.
Знайте о линиях передачи и волноводах. Нажмите здесь!
Усилитель клистрона
В усилителе электронный пучок проходит через две или более резонаторов. Самый первый резонатор принимает РЧ-вход и группирует его в области с высокой и низкой плотностью для модуляции сигнала. Сгруппированный пучок затем попадает в следующий резонатор, что усиливает эффект группирования. В следующем или последнем резонаторе мощность ВЧ извлекается на сильно усиленном уровне.
Два резонатора обеспечивают усиление около 20 дБ, а использование четырех резонаторов может обеспечить усиление до 80-90 дБ. Усилители клистрона могут иметь пиковую мощность в диапазоне мегаватт. Эффективность преобразования энергии составляет от 30% до 50%.
Работа усилителя клистрона
Клистронные усилители усиливают радиочастотный сигнал. Он преобразует кинетическую энергию сигнала в электронном пучке постоянного тока в мощность RF. Внутри вакуума электронная пушка испускает пучок электронов, а высоковольтные электроды ускоряют электронный пучок.
Затем луч принимает входной резонатор. Здесь происходит какая-то серия операций. Сначала во входной резонатор подается высокочастотная энергия. Создает стоячие волны. Стоячая волна также создает колебательные напряжения, которые действуют на пучок электронов. Электрическое поле собирало электроны.
Каждый сгусток входит в выходной резонатор, когда электрическое поле замедляет луч, препятствуя движению электрона. Так происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную энергию электронов.
Рефлекторный клистрон и работа рефлекторного клистрона
Рефлекс клистрона: Рефлекторный клистрон - это клистрон с одним резонатором, который действует как генератор, используя отражающий электрод рядом с резонатором для обеспечения положительной обратной связи через электронный луч. Рефлекторные клистроны можно настроить механически, чтобы отрегулировать размер полости.
Рефлекс Клистрона
Изображение Фото: Эрбаде, Модель Varian V-260, CC BY-SA 3.0
Рефлекторный клистрон часто называют «трубкой Саттона» в честь ученого Роберта Саттона, одного из изобретателей рефлекторного клистрона. Это клистрон малой мощности, который используется в качестве гетеродина в некоторых радиолокационных приемниках.
Знать о 7+ приложениях микроволновой техники и обзор. Нажмите здесь!
Работа Reflex Klystron
В рефлекторном клистроне электронный пучок проходит через единственный резонатор клистрона. После прохода они отражаются отражателем отрицательно заряженного электрода. Они делают еще один проход через полость. Затем они собираются. Когда электронный луч проходит свой первый проход, его скорость модулируется. Электронные сгустки формируются внутри дрейфового пространства электрода отражателя и резонатора.
Напряжение на отражателе настраивается для обеспечения максимального разветвления. Электронный луч отражается отражателем и снова попадает в резонатор. Максимальное разветвление гарантирует, что максимальное количество энергии передается от пучка электронов к радиочастотным колебаниям. Электронный диапазон настройки рефлекторного клистрона обычно называют изменением частоты между двумя половинами PowerPoint.
Применение Reflex Klystron
Некоторые из рефлекторных клистронов перечислены ниже.
- Одно из важных применений рефлекторных клистронов - в радио- и радиолокационных системах в качестве приемников.
- Они также используются в качестве генераторов сигналов.
- Рефлекторные клистроны могут использоваться в качестве модуляторов частоты.
- Также их можно использовать в качестве генератора накачки и гетеродинов.
В настоящее время большинство применений рефлекторного клистрона заменено полупроводниковыми технологиями.
Гироклистрон
Гироклистрон - один из типов СВЧ-усилителей, работа которых практически не отличается от клистрона. Но для гироклистрона, в отличие от клистрона, группировка электрона не аксиальная. Вместо этого силы модуляции изменяют циклотронную частоту, и, таким образом, азимутальная часть движения создает фазовое ветвление.
В последнем или выходном резонаторе принятые электроны передают свою энергию электрическому полю резонатора, и усиленный радиочастотный сигнал может выводиться из резонатора. Структура полости гироклистрона может быть цилиндрической или коаксиальной. Основное преимущество гироклистрона перед обычным клистроном состоит в том, что гироклистрон способен выдавать большую мощность на высоких частотах, что очень сложно для типичного клистрона.
Оптический клистрон
Оптические клистроны - это устройства, в которых метод усиления внутри такой же, как у клистрона. Эксперименты проводятся в основном с лазерами на оптических частотах, и они известны как лазер на свободных электронах. В этих типах устройств вместо микроволновых резонаторов используются «ондуляторы».
Клистрон с двумя полостями
Клистрон с двумя резонаторами - это самый простой из имеющихся клистронов. Как следует из названия, этот тип клистрона имеет два микроволновых резонатора. Они известны как «ловушка» и «упаковщик». Если клистрон с двумя резонаторами используется в качестве усилителя, группировщик принимает слабый микроволновый сигнал и выходит из уловителя, и он усиливается.
Работа двухрезонаторного клистрона
В этом клистроне есть электронная пушка, генерирующая электроны. На определенном расстоянии от них ставится анод. Электрон притягивается анодом и проходит через них с высоким положительным потенциалом. Внешнее магнитное поле вне трубок создает продольное магнитное поле вдоль оси луча. Это помогает остановить распространение луча.
Электронный пучок сначала проходит через полость «группировщика». С двух сторон от полости есть решетки. Электронный пучок возбуждает колебания стоячей волны, что дополнительно вызывает колебание переменного потенциала на сетках. Направление поля меняется два раза за один цикл. Электроны входят в полость, когда входная сетка отрицательная, и выходят, когда выходная сетка положительна. Поле влияет на движение, поскольку ускоряет их. После изменения направления поля движение электронов замедляется.
За полостью «упаковщика» идет дрейфующий космос ». Группировка электронов здесь происходит, когда ускоренные электроны группируются вместе с замедленными электронами. Длина сделана именно так, чтобы произошло максимальное разветвление.
Затем следует «ловушка». С каждой стороны у него одинаковые решетки. Сетки
поглощает энергию электронных лучей. Подобно «группировщику» здесь, электрон движется из-за изменения направления электрического поля, и, таким образом, электроны работают. Здесь кинетическая энергия, производимая их движением, преобразуется в потенциальную энергию. Для этого увеличивают амплитуду колеблющегося электрического поля. Таким образом, сигнал полости «группирующего» усиливается в полости «улавливателя». Для выхода из полости ловителя используются определенные типы волноводов и линий передачи.
Клистрон против магнетрона (разница между клистроном и магнетроном)
Чтобы узнать различия между Клистроном и Микроволновая печь, мы должны знать о магнетроне.
Магнетрон: Магнетрон - это разновидность вакуумной лампы, которая генерирует сигналы микроволнового диапазона частот с помощью взаимодействия магнитного поля и электронных лучей.
| Вопросы для обсуждения | клистрон | Микроволновая печь |
| Определение | Клистрон - это тип микроволновых ламп, которые могут усиливать более высокий диапазон частот, особенно от радиочастот до сверхвысоких частот. | Магнетрон - это разновидность вакуумной трубки, которая генерирует сигналы микроволнового диапазона частот с помощью взаимодействия магнитного поля и электронных лучей. |
| Периодичность работы | Диапазон рабочих частот клистрона составляет от 1 ГГц до 25 ГГц. | Диапазон рабочих частот от 500 МГц до 12 ГГц. |
| Оперативность | КПД составляет от 10% до 20%. | КПД магнетрона относительно высок и составляет от 40% до 70%. |
| Выходная мощность | Выходная мощность колеблется от 1 мВт до 2.5 Вт. | Выходная мощность колеблется от 2 мВт до 250 кВт. |
| Инжекция электронов | Электроны обычно вводятся извне. | Электроны вводятся с силой извне. |
| Путь прохождения электронов | Электроны движутся линейно вдоль оси. | Электроны движутся по оси по спирали. |
| Удобство использования | Может использоваться как усилитель, а также как генератор. | Может использоваться только как осциллятор. |
| Приложения | Клистроны используются в РАДАРАХ, таких как ускорители частиц, передатчики и т. Д. | Магнетроны используются во многих типах бытовой техники, в том числе в микроволновых печах, специальных обогревателях. |
