RANGE DE FREQUENCY
Magnetronul.
Într-un magnetron inventat în Regatul Unit înainte de al doilea război mondial, aceste deficiențe lipsesc, deoarece baza este luată de o abordare complet diferită a generării de radiații cu microunde - principiul unui rezonator al cavității. Așa cum țevile de organe de această dimensiune au propriile lor frecvențe de rezonanță acustică, iar rezonatorul cavității are propriile rezonanțe electromagnetice. Pereții rezonatorului acționează ca inductanță, iar spațiul dintre ele acționează ca o capacitate a unui circuit rezonant. Astfel, rezonatorul cavității este similar circuitului rezonant paralel al unui generator cu frecvență joasă, cu condensatori separați și o inductor. Dimensiunile rezonatorului de cavitate sunt alese, bineînțeles, astfel încât o frecvență rezonantă a microundei să corespundă unei combinații date de capacitate și inductanță.
În magnetron (figura 1) există mai multe rezonatoare de cavitate situate simetric în jurul catodului situat în centru. Dispozitivul este plasat între polii unui magnet puternic. În acest caz, electronii emise de catod, sub acțiunea câmpului magnetic, sunt forțați să se deplaseze de-a lungul traiectoriilor circulare. Viteza lor este astfel încât să traverseze cavitățile deschise ale rezonatorilor la un moment dat. În același timp, ei renunță la energia lor cinetică, oscilații interesante în rezonatoare. Apoi, electronii se întorc la catod, iar procesul se repetă. Datorită unui astfel de dispozitiv, timpul de tranzit și capacitățile inter-electrod nu interferează cu generarea energiei cu microunde.
Magnetronii pot fi făcuți la dimensiuni mari și apoi dau impulsuri puternice ale energiei cu microunde. Dar magnetronul are dezavantajele sale. De exemplu, rezonanții pentru frecvențe foarte înalte devin atât de mici încât sunt greu de fabricat, iar magnetronul însuși, din cauza dimensiunii sale mici, nu poate fi suficient de puternic. În plus, un magnet are nevoie de un magnet greu, iar masa necesară a magnetului crește cu puterea dispozitivului. Prin urmare, pentru instalații puternice în aer, magnetronii puternici nu sunt adecvați.
Pentru acest dispozitiv electrovacuum, bazat pe un principiu ușor diferit, nu este necesar un câmp magnetic extern. În klystron (figura 2), electronii se deplasează într-o linie dreaptă de la catod la placa reflectorizantă și apoi înapoi. Procedând astfel, ele traversează gap-ul deschis al rezonatorului cavității sub forma unei gogoși. Grilele de control și grilele de rezonatoare grupează electronii în "fascicule" separate, astfel încât electronii traversează decalajul de rezonator numai în anumite momente. Golurile dintre fascicule aliniate cu frecvența de rezonanță a rezonatorului, astfel încât energia cinetică a electronilor rezonator transmise, prin care electromagnetice puternice oscilații stabilite în acesta. Acest proces poate fi comparat cu oscilația ritmică a leagănilor nemișcate inițial.
Primele klystron-uri erau dispozitive cu putere redusă, dar mai târziu au rupt toate înregistrările de magnetroni ca generatoare de microunde cu putere mare. Klystrons au fost create, care au produs până la 10 milioane de puteri de putere în puls și până la 100.000 de wați în mod continuu. Sistemul klystron al acceleratorului de particule liniar de cercetare produce 50 milioane de puteri de microunde în puls.
Klystrons poate funcționa la frecvențe de până la 120 miliarde hertzi; Cu toate acestea, puterea lor de ieșire, de regulă, nu depășește un watt. Opțiuni de proiectare pentru designul klystronului, concepute pentru o putere mare de ieșire în gama milimetrică.
Klystrons pot servi, de asemenea, ca amplificatoare de semnale cu microunde. Pentru a face acest lucru, semnalul de intrare trebuie să fie alimentat pe ochiurile rezonatorului cavității, iar apoi densitatea fasciculelor de electroni se va schimba în conformitate cu acest semnal.
Un tub de undă de deplasare (TWT).
Un alt dispozitiv electrovacuum pentru generarea și amplificarea undelor electromagnetice în domeniul cuptorului cu microunde este un tub cu undă de călătorie. Este un tub subțire pompat introdus într-o bobină magnetică de focalizare. În interiorul tubului există o spirală de sârmă retardantă. Un fascicul de electroni trece de-a lungul axei spiralei, iar undele semnalului amplificat rulează de-a lungul spiralei în sine. Diametrul, lungimea și înălțimea spiralei, precum și viteza electronilor sunt alese astfel încât electronii să dea o parte din energia lor cinetică valului călător.
Undele radio se propagă la viteza luminii, în timp ce viteza de electroni din fascicul este mult mai mică. Cu toate acestea, deoarece semnalul cu microunde este forțat să meargă într-o spirală, viteza avansării sale de-a lungul axei tubului este aproape de viteza fasciculului de electroni. Prin urmare, valul călătoriei interacționează cu electronii pentru o lungă perioadă de timp și crește, absorbându-și energia.
Dacă un semnal extern nu este aplicat lămpii, zgomotul electric aleator este amplificat la o anumită frecvență rezonantă, iar valul de deplasare TWT funcționează ca un generator cu microunde, nu ca un amplificator.
Puterea de ieșire a TWT este mult mai mică decât cea a magnetronelor și clystronilor la aceeași frecvență. Cu toate acestea, TWT-urile permit reglarea într-un interval de frecvență neobișnuit de larg și pot servi ca amplificatoare foarte zgomotoase cu zgomot redus. Această combinație de proprietăți face din TWT un dispozitiv foarte valoros pentru tehnologia cu microunde.
Flat triodes vid.
Cu toate că klystronii și magnetronii sunt mai preferați ca generatoare de microunde, datorită îmbunătățirilor, rolul important al triodelor de vid a fost restaurat într-o oarecare măsură, mai ales ca amplificatoare la frecvențe de până la 3 miliarde hertzi.
Dificultățile asociate cu timpul de zbor sunt eliminate datorită distanțelor foarte mici între electrozii. Capacitances nedorite interelectrode sunt minimizate, ca electrozii sunt făcute plasă, și toate conexiunile externe sunt efectuate pe inele mari în afara lămpii. Așa cum este obișnuit în tehnologia cu microunde, se utilizează un rezonator de cavități. Rezonatorul acoperă bine lampa, iar conectorii inelului asigură contactul pe întreaga circumferință a rezonatorului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: