Klystron: 7 fontos tényező ezzel kapcsolatban

Fedezve lenni : Danielkuehler, Vonatpályák Züerichben, CC BY-SA 4.0

Vita pontok

• A mikrohullámú csövek és a Klystron bemutatása (Mi az a Klystron?)
• Klystron erősítő (a Klystron működése)
  • A Klystron erősítő működése
• Reflex klystron és Working
  • A Reflex Klystron működése
  • A Reflex Klystron alkalmazásai
• Gyroklystron
• Optikai Klystron
• Két üregű Klystron
  • Két üregű Klystron működése
• Klystron kontra Magnetron

A mikrohullámú csövek és a Klystron bemutatása

Mikrohullámú csövek: A mikrohullámú csövek olyan eszközök, amelyek mikrohullámokat generálnak. Ezek az elektronágyúk, amelyek lineáris sugárcsöveket állítanak elő.

A mikrohullámú csöveket általában kategóriákra osztják az elektronsugár-mező kölcsönhatás típusa szerint. A típusok:

• Lineáris gerenda vagy „O” típusú
• Keresztezett mező vagy „M” típusú

Lineáris sugár: Az ilyen típusú csőben az elektronsugár áthalad a cső hosszán, és párhuzamos az elektromos térrel.

Keresztezett mező: Az ilyen típusú csőben a fókuszáló mező merőleges a gyorsuló elektromos térre.

A mikrohullámú csöveket erősítőkbe vagy oszcillátorokba is be lehet sorolni.

Klisztron: A Klystron egy olyan típusú mikrohullámú csövek, amelyek a magasabb frekvenciatartományt képesek felerősíteni, különösen a rádiófrekvenciáktól az ultramagas frekvenciákig. A klistronok oszcillátorként is használhatók.

Ismerje meg az átviteli vonalakat és a hullámvezetőket. Kattintson ide!

Klystron erősítő

Egy erősítőben az elektronsugarat két vagy több rezonáns üregen keresztül továbbítják. A legelső üreg fogadja az RF bemenetet, és nagy és alacsony sűrűségű tartományokba csoportosítja a jel modulálására. A csomózott gerenda ezután a következő üregbe kerül, ami kiemeli a csomósodási hatást. A következő vagy végső üregben az RF teljesítményét erősen felerősített szinten vonják ki.

A két üreg körülbelül 20 dB erősítést generál, négy üreg használata pedig akár 80-90 dB erősítést is eredményezhet. A Klystron erősítők a megawatt tartományban elérhetik a csúcsteljesítményt. Körülbelül 30% és 50% közötti teljesítményátalakítási hatásfokkal rendelkezik.

A Klystron erősítő működése

A Klystron erősítők erősítik az Rf jelet. Az egyenáramú elektronsugárban lévő jel kinetikus energiáját RF teljesítménygé alakítja. A vákuum belsejében egy elektronágyú elektronsugarat bocsát ki, a nagyfeszültségű elektródák pedig felgyorsítják az elektronsugarat.

Ezután egy bemeneti üreges rezonátor fogadja a sugarat. Itt néhány műveletsor történik. Először a bemeneti üreget RF energiával táplálják. Állóhullámokat hoz létre. Az állóhullám továbbá oszcilláló feszültségeket hoz létre, amelyek az elektron nyalábján működnek. Az elektromos tér összecsomósította az elektronokat.

Minden köteg belép a kimeneti üregbe, amikor az elektromos tér lelassítja a nyalábot az elektron mozgásával szemben. Így történik a kinetikus energia átalakulása az elektronok potenciális energiájává.

Reflex klystron és Reflex klystron működése

Reflex Klystron: A Reflex klystron egy együregű klistron, amely oszcillátorként működik, az üreg melletti reflektor elektródával pozitív visszacsatolást biztosítva az elektronnyalábon keresztül. A reflex klystronok mechanikusan hangolhatók az üreg méretének beállításához.

A reflexklystront gyakran „Sutton-csőnek” nevezik Robert Sutton tudós, a Reflex klystron egyik feltalálója nevéről. Ez egy kis teljesítményű klystron, amely néhány radarvevőben helyi oszcillátorként használható.

Ismerje meg a mikrohullámú tervezés 7+ alkalmazását és áttekintését. Kattintson ide!

A Reflex Klystron működése

A reflex klistronban az elektronnyalábot a klistron egyetlen üregén vezetik át. Az áthaladás után egy negatív töltésű elektróda reflektora visszaverődik. Újabb áthaladást hajtanak végre az üregen. Aztán összegyűjtik. Amikor az elektronsugár áthalad először, sebességmodulált. Az elektroncsomók a reflektor elektróda drift terében és az üregben képződnek.

A reflektor feszültsége úgy van beállítva, hogy biztosítsa a maximális elágazást. Az elektronsugár visszaverődik a reflektorról, és újra belép az üregbe. A maximális elágazás biztosítja, hogy az elektron nyalábjából a rádiófrekvenciás oszcillációba a legnagyobb energiamennyiség kerüljön át. A reflex klystron elektronikus hangolási tartományát általában a két fél PowerPoint közötti frekvenciaváltozásnak nevezik.

A Reflex Klystron alkalmazásai

Az alábbiakban felsorolunk néhány reflexklystront.

• A reflex klystronok egyik jelentős alkalmazása a rádiós és RADAR rendszerekben, mint vevőkészülékekben található.
• Jelgenerátorként is használják őket.
• A reflex klistronok frekvenciamodulátorként használhatók.
• Ezenkívül szivattyú-oszcillátorként és helyi oszcillátorként is használhatók.

Napjainkban a reflex klystron legtöbb alkalmazását felváltották a félvezető technológiák.

Gyroklystron

A Gyroklystron a mikrohullámú erősítők egyik típusa, amelynek működése szinte megegyezik a klystronéval. De a gyroklystronnál, a klisztronnal ellentétben, az elektronok csomósodása nem axiális. Ehelyett a modulációs erők megváltoztatják a ciklotron frekvenciáját, és így a mozgás azimutális része létrehozza a fáziselágazást.

Az utolsó vagy a kimeneti üregben a vett elektronok energiájukat az üreg elektromos mezőjébe adják át, és a felerősített RF jel lecsatolható az üregből. A Gyroklystron üregszerkezete hengeres vagy koaxiális. A Gyroklystron fő előnye a normál klystronnal szemben, hogy a Gyroklystron képes nagy teljesítmény leadására magas frekvenciákon, ami nagyon nehéz egy tipikus klystron számára.

Optikai Klystron

Az optikai klistronok azok az eszközök, amelyekben az erősítési módszer ugyanaz, mint a klistronoké. A kísérleteket elsősorban optikai frekvenciájú lézereken végzik, ezeket szabad elektronlézerként ismerik. Az ilyen típusú készülékek „hullámokat” használnak a mikrohullámú üregek helyén.

Két üregű Klystron

A kétüregű klystron a rendelkezésre álló legegyszerűbb klistron típus. Ahogy a neve is sugallja, ennek a klystron típusnak két mikrohullámú ürege van. „Catcher” és „buncher” néven ismertek. Ha a két üregű klystront erősítőként használjuk, a buncher fogadja a gyenge mikrohullámú jelet, és kicsatol a fogóból, és felerősíti.

Kétüregű Klystron megmunkálása

Ebben a klisztronban van egy elektronágyú, amely elektronokat generál. Egy anód van elhelyezve tőlük bizonyos távolságra. Az elektronokat az anód vonzza, és nagy pozitív potenciállal halad át rajtuk. A csöveken kívüli külső mágneses mező hosszanti mágneses teret hoz létre a nyaláb tengelye mentén. Segít megállítani a sugár terjedését.

Az elektronsugár először átmegy a „buncher” üregen. Az üreg mindkét oldalán rács található. Az elektronsugár gerjeszti az állóhullám rezgéseit, ami tovább oszcilláló AC potenciált okoz a rácsokon. A mező iránya egy cikluson belül kétszer változik. Az elektronok akkor lépnek be az üregbe, amikor a bemeneti rács negatív, és akkor lépnek ki, ha a kimeneti rács pozitív. A mező befolyásolja a mozgást, ahogy felgyorsítja őket. A tér irányának változása után az elektronok mozgása lelassul.

Az ottani „buncher” üreg után jön a sodródó tér'. Az elektronok csomósodása itt történik, amikor a felgyorsult elektronok csomóba kerülnek a lassított elektronokkal. A hossz pontosan úgy van kialakítva, hogy a maximális elágazás bekövetkezzen.

Aztán jön a "fogó" üreg. Mindkét oldalán hasonló rácsok vannak. A rácsok

elnyeli az energiát az elektronsugarakból. Mint itt a „buncher”, az elektron az elektromos tér irányváltoztatása miatt mozog, így az elektronok működnek. Itt a mozgásuk által termelt kinetikus energia potenciális energiákká alakul. Az oszcilláló elektromos tér amplitúdóját megnöveljük ahhoz. Így a „fogó” üregben felerősödik a „buncher” üreg jele. Meghatározott típusú hullámvezetőket és távvezetékeket használnak az elfogó üregből történő kicsatoláshoz.

Klystron vs Magnetron (Klystron és Magnetron közötti különbség)

Hogy megtudja a különbségeket a Klystron és Magnetronok, tudnunk kell a Magnetronról.

Magnetron: A Magnetron egy olyan vákuumcső, amely mágneses tér és elektronsugarak kölcsönhatása révén mikrohullámú frekvenciatartományú jeleket állít elő.

Vita pontok	Klisztron	Magnetronok
Meghatározás	A Klystron egy olyan típusú mikrohullámú csövek, amelyek a magasabb frekvenciatartományt képesek felerősíteni, különösen a rádiófrekvenciáktól az ultramagas frekvenciákig.	A magnetron egy olyan vákuumcső, amely mágneses tér és elektronsugarak kölcsönhatása révén mikrohullámú frekvenciatartományú jeleket állít elő.
Működés gyakorisága	A Klystron működési frekvenciatartománya 1 GHz és 25 GHz között van.	A működési frekvencia 500 MHz és 12 GHz között van.
Hatékonyság	A hatásfok 10-20% körül van.	A magnetron hatásfoka viszonylag magas, 40-70% körüli.
Kimenő teljesítmény	A kimeneti teljesítmény 1 milliwatt és 2.5 watt között mozog.	A kimenő teljesítmény 2 mW és 250 kW között van.
Elektronok befecskendezése	Az elektronokat általában kívülről fecskendezik be.	Az elektronokat kívülről erőteljesen fecskendezik be.
Az elektronok bejárási útja	Az elektronok lineárisan haladnak a tengely mentén.	Az elektronok spirálisan haladnak a tengely mentén.
Használhatóság	Erősítőként és oszcillátorként is használható.	Csak oszcillátorként használható.
Alkalmazási területek	A Klystronokat RADARS-okban használják, például részecskegyorsítókban, adókban stb.	A magnetronokat sokféle háztartási készülékben használják, beleértve a mikrohullámú sütőket, speciális fűtőberendezéseket.