Tubu Klistron: X’hi? (Tipi u Aplikazzjonijiet)

X’huwa l-Klystron Tube?

Il-Klystron (jien miftuh bħal Klystron Tube jew Klystron Amplifier) huwa tub ta’ vakuju li jgħunġel biex jisilġa u jżid is-siglat tal-frekwenza tal-mikrowevi. Huwa inventa minn l-inġinieri elektrika Amerikani Russell u Sigurd Varian.

Il-klystron jistenna l-enerġija kinetika tal-beam tal-elettron. Ħabit, il-klystroni b’potenza żgħira huma maqsuma bħala oscillators, u l-klystroni b’potenza kbira huma maqsuma bħala tubes tal-output fil-UHF.

Jew għandhom tnejn konfigurazzjonijiet għal klystron b’potenza żgħira. L-ewwel huwa l-oscillator microwave b’potenza żgħira (Reflex Klystron) u s-senuna huwa l-amplifier microwave b’potenza żgħira (Two Cavity Klystron jew Multi Cavity Klystron).

X’huwa l-Reflex Klystron Oscillator?

Qabel nirrispondu lil dawn il-domandi, għandna noqgħodu nafu kif jiġu generati l-oscillations. Biex niggħelu l-oscillations, għandna niddaħħlu feedback positiv mill-output għall-input. B’mod li l-loop gain tkun unity.

Għal klystron, l-oscillations se jiġu generati jekk parti minn l-output tiġi użata bħala feedback għall-input cavity u l-loop gain tkun unity. Il-phase shift tal-feedback path huwa cycle waħid (2π) jew aktar cycles (multiple ta’ 2π).

Konstrukizzjoni tal-Reflex Klystron

Il-beam tal-elettron jiġi injettat mill-cathode. Wara, hemm anode magħrufa bħala focusing anode jew accelerating anode. Din l-anode tiġi użata biex tinqasam il-beam tal-elettron. L-anode hija kkonektata mal-polarità pożittiva tas-sors tal-volttagġ DC.

Il-reflex klystron għandu cavity waħda biss, li hija posta qrib mill-anode. Din il-cavity taħdem bħala buncher cavity għal elettronijiet li qed jagħmlu forward u catcher cavity għal elettronijiet li qed jagħmlu backward.

Il-modulazzjoni tal-veloċità u tal-current tiġi f’talbass tal-cavity. It-talbass huwa l-istess bħal distanza ‘d’.

Il-repeller plate hija kkonektata mal-polarità negattiva tas-voltage source Vr.

Prinċipju ta’ funzjonament tal-Reflex Klystron

Il-Reflex Klystron jgħunġel fuq il-prinċipju tal-modulazzjoni tal-veloċità u tal-current.

Il-beam tal-elettron jiġi injettat mill-cathode. Il-beam tal-elettron jipassa permezz tal-accelerating anode. L-elettron jmur fl-ħalqa b’veloċità uniformi sa jirriċċi għal cavity.

Il-veloċità tal-elettronijiet tintebbu f’talbass tal-cavity u dawn l-elettronijiet jibdew jagħmlu lejn ir-repeller.

Ir-repeller hija kkonektata mal-polarità negattiva tas-sors tal-volttagġ. Għalhekk, għalqu same polarity, tipprotesta forza tal-elettronijiet.

L-enerġija kinetika tal-elettronijiet tintebħa f’spaċju tal-repeller u fl-ħin xiexa, tkun zero. Wara dan, l-elettron jipullja lura għal cavity. U fis-silġ ta’ ritorn, kull elettron jiġi bunched f’punt wieħed.

Se jkun hemm modulazzjoni tal-current għalqu bunch formation. L-enerġija tal-elettronijiet jiġi convertita fit-forma ta’ RF u l-output RF jiġi tkabbilt mill-cavity. Għal effiċjenza massima tal-klystron, il-bunching tal-elettron għandu jiġi f’ċentru tal-talbass tal-cavity.

Kif l-elettronijiet jiġu fil-klystron tube?

Mill-elektron gun (cathode), il-beam tal-elettron jiġi injettat fit-tub. Dawn l-elettronijiet jmuraw lejn l-anode b’veloċità uniformi. Wara, l-elettronijiet jiġu permezz tal-talbass tal-cavity. Il-veloċità tal-elettronijiet tintebbu skond il-volttagġ tal-talbass tal-cavity.

Jekk il-volttagġ tal-talbass tal-cavity huwa pożittiv, l-elettron jiġi accelerat u jekk il-volttagġ tal-talbass tal-cavity huwa negattiv, l-elettron jiġi decelerat. Jekk il-volttagġ huwa zero, l-veloċità tal-elettronijiet ma tinbidlix.

Meta l-elettronijiet jkollhom għalihom minn tal-talbass tal-cavity, kull elettron għandu veloċità differenti u dawn l-elettronijiet jiġu fis-spaċju tal-repeller.

Dawn l-elettronijiet jkollhom distanza skond il-veloċità. Iktar l-veloċità, l-elettron jiġi tajjeb aktar distanza u inqas l-veloċità, l-elettron jiġi tajjeb inqas distanza fis-spaċju tal-repeller.

Kull elettron jiġi lura għal cavity u bunched f’ċentru tal-talbass tal-cavity. L-enerġija tal-elettronijiet transferred mill-cavity huwa magħruf bħala l-RF output.

Apple-gate Diagram

Id-diagram Apple-gate huwa grafiku bejn id-distanza mill-talbass tal-cavity u l-ħin li l-elettron jiġi fis-spaċju tal-repeller.

Elettronijiet differenti jsegwux paths differenti skond il-veloċità tagħhom. Il-veloċità tal-elettronijiet tintebbu skond il-volttagġ tal-talbass tal-cavity.