Klystron Buise: Wat is dit? (Tipes en Toepassings)
Wat is 'n Klystron Buis?
'n Klystron (ook bekend as 'n Klystron Buis of Klystron Versterker) is 'n vakuum buis wat gebruik word om mikrogolf frekwensie seine te osilleer en versterk. Dit is deur Amerikaanse elektriese ingenieurs, Russell en Sigurd Varian, uitgevind.
'n Klystron maak gebruik van die kinetiese energie van 'n elektronstraal. In die algemeen word lae-mag Klystrons as osilleerders gebruik en hoë-mag Klystrons as uitvoerbuise in UHF gebruik.
Daar is twee konfigurasies vir 'n lae-mag Klystron. Die een is 'n lae-mag mikrogolf osilleerder (Reflex Klystron) en die ander is 'n lae-mag mikrogolf versterker (Twee-holte Klystron of Multi-holte Klystron).
Wat is 'n Reflex Klystron Osilleerder?
Voordat ons hierdie vraag beantwoord, moet ons weet hoe die osillasies gegenereer word. Om die osillasies te genereer, moet ons positiewe terugvoer van die uitvoer na die invoer gee. Met die beperking dat die lusversterkingsfaktor eenheid is.
Vir 'n Klystron sal die osillasies gegenereer word as 'n deel van die uitvoer as terugvoer na die invoerholte gebruik word en die lusversterkingsfaktor eenheid is. Die faseverskuiving van die terugvoerpad is een siklus (2π) of meerdere siklusse (meervoudige van 2π).
Opbou van Reflex Klystron
Die elektronstraal word vanaf die katode ingespot. Dan is daar 'n anode, bekend as fokusanode of versnellinganode. Hierdie anode word gebruik om die elektronstraal te vernaar. Die anode is met die positiewe pool van die DC-spanningsbronne verbonden.
Die reflex Klystron het slegs een holte, wat naas die anode geplaas is. Hierdie holte werk as 'n groeperingsholte vir voorwaarts bewegende elektrone en as 'n vangholte vir agterwaarts bewegende elektrone.
Die spoed en stroom modulasie vind plaas in die holtegat. Die gat is gelyk aan die afstand ‘d’.
Die weerstootplaat is met die negatiewe pool van die spanning bronne Vr verbonden.
Werkprinsipe van Reflex Klystron
Reflex Klystron werk op die prinsipe van spoed- en stroommodulasie.
Die elektronstraal word vanaf die katode ingespot. Die elektronstraal gaan deur die versnellinganode. Die elektrone beweeg in die buis met 'n eenvormige spoed totdat hulle die holte bereik.
Die spoed van die elektrone word in die holtegat gemoduleer en hierdie elektrone probeer om by die weerstootplaat te kom.
Die weerstootplaat is met die negatiewe pool van 'n spanningbronne verbonden. Daarom, vanweë dieselfde polariteit, verwerp dit die krag van die elektrone.
Die kinetiese energie van die elektrone verminder in die weerstootruimte en op 'n sekere punt, sal dit nul wees. Daarna word die elektrone teruggetrek na die holte. En in die terugreis, word al die elektrone by een punt gegroepeer.
Daar sal stroommodulasie wees as gevolg van die groepering. Die energie van die elektrone word omgeskakel na RF-vorm en die RF-uitvoer word van die holte geneem. Vir maksimum effektiwiteit van die Klystron, moet die groepering van die elektrone in die middel van die holtegat plaasvind.
Hoe beweeg elektrone in die Klystron buis?
Vanaf die elektronkanon (katode), word die elektronstraal in die buis ingespot. Hierdie elektrone beweeg na die anode met 'n eenvormige spoed. Dan gaan die elektrone deur die holtegat. Die spoed van die elektrone varieer volgens die holtegatspanning.
As die holtegatspanning positief is, sal die elektrone versnel word en as die holtegatspanning negatief is, sal die elektrone vertraag word. As die spanning nul is, sal die spoed van die elektrone nie verander nie.
Wanneer die elektrone die holtegat verlaat, het al die elektrone verskillende spoede en hierdie elektrone sal in die weerstootruimte reis.
Hierdie elektrone reis die afstand volgens die spoed. Hoe hoër die spoed, hoe verder die elektron reis en hoe laer die spoed, hoe korter die elektron in die weerstootruimte reis.
Al hierdie elektrone sal terugkeer na die holte en in die middel van die holtegat gegroepeer word. Die energie van die elektrone wat oorgedra word van die holte, staan bekend as die RF-uitvoer.
Apple-gate Diagram
'n Apple-gate diagram is 'n grafiek tussen die afstand van die holtegat en die tyd wat die elektron in die weerstootruimte neem.
Verskillende elektrone volg verskillende paaie afhangende van hul spoede. Die spoed van die elektrone hang af van die holtegatspanning.
Laat ons die voorbeeld van drie elektrone neem. Die verwysingselektron (e0) betree die holtegat wanneer die holtegatspanning nul is. Daarom sal die spoed nie verander nie. Dit reis L0 afstand in die weerstootruimte en trek terug na die
