Klistrona rūts: Kas tas ir? (Veidi un lietojums)
Kāds ir Klīstrona tvaiks?
Klīstrons (arī pazīstams kā Klīstrona tvaiks vai Klīstrona pastiprinātājs) ir vakuumtvaiks, kas tiek izmantots mikroviļņu signālu oscilēšanai un pastiprināšanai. To izgudroja amerikāņu elektrotehniķi Rassels un Sigurds Vāriens.
Klīstrons izmanto elektronu straumes kinētisko enerģiju. Parasti zemas jaudas klīstroni izmanto kā oscilātorus, bet augstākas jaudas klīstroni - kā izvades tvaikus UHF diapazonā.
Ir divas konfigurācijas zemas jaudas klīstronam. Pirmā ir zemas jaudas mikroviļņu oscilātors (Refleksklīstrons), otrā - zemas jaudas mikroviļņu pastiprinātājs (Divkameru klīstrons vai Daudzkameru klīstrons).
Kāds ir Refleksklīstrona oscilātors?
Pirms atbildot uz šo jautājumu, mums jāsaprot, kā tiek ģenerētas oscilācijas. Lai ģenerētu oscilācijas, mums jāsniedz pozitīvs atgriezeniskais saiti no izvades uz ievadi ar nosacījumu, ka saites gājiena koeficients ir vienāds ar vienu.
Klīstrona gadījumā oscilācijas notiek, ja daļa no izvades tiek izmantota kā atgriezeniskā saite ievades kamerei, un gājiena koeficienta absolūtā vērtība ir vienāda ar vienu. Atgriezeniskās saites ceļa fāzes maiņa ir viena cikls (2π) vai vairāki cikli (vairākkārtējs 2π).
Refleksklīstrona konstrukcija
Elektronu straume tiek ieietināta no katoda. Tad ir anode, kas pazīstama kā fokusa anode vai paātrināšanas anode. Šo anodi izmanto, lai saīsinātu elektronu straumi. Anode ir savienota ar DC sprieguma avota pozitīvo polu.
Refleksklīstronam ir tikai viena kamera, kas atrodas blakus anodei. Šī kamera darbojas kā grupēšanas kamera priekšvirzienā braucamajiem elektroniem un piesaukšanas kamera atpakaļbraucamajiem elektroniem.
Ātruma un strāvas modulācija notiek kameru starpā. Starpiba ir vienāda ar attālumu ‘d’.
Atspīdētājs ir savienots ar negatīvo polu no sprieguma avota Vr.
Refleksklīstrona darbības princips
Refleksklīstrons darbojas pēc ātruma un strāvas modulācijas principa.
Elektronu straume tiek ieietināta no katoda. Elektronu straume pāriet cauri paātrināšanas anodei. Elektroni pārvietojas tubā ar vienmērīgu ātrumu līdz tam, kad sasniedz kameru.
Elektronu ātrums tiek modulēts kameru starpā, un šie elektroni mēģina nonākt pie atspīdētāja.
Atspīdētājs ir savienots ar negatīvo polu no sprieguma avota. Tāpēc, tāpat kā ar to polu, tas pretodarbojas elektronu spēkei.
Elektronu kinētiskā enerģija samazinās atspīdētāja telpā, un pēc kāda brīža tā būs nulle. Pēc tam elektroni tiek atgrieztī kamerā. Un atgriešanās ceļā visi elektroni grupējas vienā punktā.
Tiks radīta strāvas modulācija dēļ grupēšanas. Elektronu enerģija tiek pārveidota RF formā, un RF izvade tiek ņemta no kameras. Lai sasniegtu maksimālo efektivitāti klīstronā, elektronu grupēšana jānotiek kameras starpuma centrā.
Kā elektroni pārvietojas klīstrona tubā?
No elektronu deguns (katods) elektronu straume tiek ieietināta tubā. Šie elektroni pārvietojas uz anodi ar vienmērīgu ātrumu. Pēc tam elektroni pāriet cauri kameru starpumā. Elektronu ātrums mainās atkarībā no kameru starpuma sprieguma.
Ja kameru starpuma spriegums ir pozitīvs, elektroni tiks paātrināti, ja spriegums ir negatīvs, elektroni tiks palēnināti. Ja spriegums ir nulle, elektronu ātrums nemainīsies.
Kad elektroni atstāj kameru starpumu, visiem elektroniem ir dažādi ātrumi, un šie elektroni pārvietos atspīdētāja telpā.
Šie elektroni pārvietojas atkarībā no ātruma. Jo lielāks ātrums, jo tālāk elektroni pārvietos, un jo mazāks ātrums, jo mazāk tālu elektroni pārvietos atspīdētāja telpā.
Visi šie elektroni atgriezīsies kamerā un grupēsies kameras starpuma centrā. Elektronu enerģija, kas tiek pārnesuma no kameras, ir pazīstama kā RF izvade.
Apelga diagramma
Apelga diagramma ir grafiks starp attālumu no kameru starpuma un laiku, ko elektroni pavadīs atspīdētāja telpā.
Dažādi elektroni seko dažādām trajektorijām atkarībā no to ātrumiem. Elektronu ātrums atkarīgs no kameru starpuma sprieguma.
Apskatīsim trīs elektronu piemēru. Referenčelektrons (e0) ienāk kameru starpumā, kad kameru starpuma spriegums ir nulle. Tāpēc ātrums nemainīsies. Tas pārvietos L
