หลอดไคลสตรอน: คืออะไร? (ประเภทและการใช้งาน)

ท่อกลิสตรอนคืออะไร?

กลิสตรอน (ยังเรียกว่า ท่อกลิสตรอน หรือ แอมพลิฟายเออร์กลิสตรอน) เป็นหลอดสุญญากาศที่ใช้สำหรับการแกว่งและขยายสัญญาณความถี่ไมโครเวฟ มันถูกคิดค้นขึ้นโดยวิศวกรไฟฟ้าชาวอเมริกัน Russell และ Sigurd Varian

กลิสตรอนใช้พลังงานจลน์ของลำแสงอิเล็กตรอน โดยทั่วไปแล้ว กลิสตรอนกำลังต่ำจะใช้เป็นออสซิลเลเตอร์ และกลิสตรอนกำลังสูงจะใช้เป็นหลอดเอาต์พุตใน UHF

มีสองรูปแบบสำหรับกลิสตรอนกำลังต่ำ หนึ่งคือ ออสซิลเลเตอร์ไมโครเวฟกำลังต่ำ (กลิสตรอนสะท้อน) และอีกหนึ่งคือ เครื่องขยายสัญญาณไมโครเวฟกำลังต่ำ (กลิสตรอนสองช่องหรือกลิสตรอนหลายช่อง)

ออสซิลเลเตอร์กลิสตรอนสะท้อนคืออะไร?

ก่อนที่จะตอบคำถามนี้ เราต้องทราบว่า การแกว่งเกิดขึ้นอย่างไร ในการสร้างการแกว่ง เราจำเป็นต้องให้การป้อนกลับบวกจากเอาต์พุตไปยังอินพุต โดยมีข้อกำหนดว่า ค่า уси้ดรอบวงจร มีค่าเท่ากับ 1

สำหรับกลิสตรอน การแกว่งจะเกิดขึ้นหากส่วนหนึ่งของเอาต์พุตถูกใช้เป็นการป้อนกลับไปยังช่องอินพุตและรักษาค่าการเพิ่มรอบวงจรให้มีขนาดเท่ากับ 1 ค่าการเปลี่ยนเฟสของทางป้อนกลับคือหนึ่งวงจร (2π) หรือหลายวงจร (หลายเท่าของ 2π)

โครงสร้างของกลิสตรอนสะท้อน

ลำแสงอิเล็กตรอนถูกฉีดจากแคโทด ต่อมาจะมีอานอด ซึ่งเรียกว่า อานอดโฟกัส หรือ อานอดเร่ง ซึ่งใช้เพื่อทำให้ลำแสงอิเล็กตรอนแคบลง อานอดเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง

กลิสตรอนสะท้อนมีช่องเดียว ซึ่งวางอยู่ติดกับอานอด ช่องนี้ทำงานเป็น ช่องรวม สำหรับอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าและ ช่องจับ สำหรับอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่กลับมา

การปรับความเร็วและการปรับกระแสเกิดขึ้นในช่องว่างของช่อง ช่องว่างนี้มีระยะเท่ากับระยะ 'd'

แผ่นต้านทานเชื่อมต่อกับขั้วลบของแหล่งแรงดันไฟฟ้า Vr

หลักการทำงานของกลิสตรอนสะท้อน

กลิสตรอนสะท้อนทำงานตามหลักการของการปรับความเร็วและการปรับกระแส

ลำแสงอิเล็กตรอนถูกฉีดจากแคโทด ลำแสงอิเล็กตรอนผ่านอานอดเร่ง อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในหลอดด้วยความเร็วคงที่จนกระทั่งถึงช่อง

ความเร็วของอิเล็กตรอนถูกปรับในช่องว่างของช่อง และอิเล็กตรอนพยายามไปที่แผ่นต้านทาน

แผ่นต้านทานเชื่อมต่อกับขั้วลบของแหล่งแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นเนื่องจากขั้วเดียวกัน จึงขัดขวางแรงของอิเล็กตรอน

พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนลดลงในพื้นที่ของแผ่นต้านทาน และในบางจุด จะเป็นศูนย์ หลังจากนั้น อิเล็กตรอนจะถูกดึงกลับไปยังช่อง และในการกลับไป ทั้งหมดของอิเล็กตรอนจะรวมกันที่จุดเดียว

จะมีการปรับกระแสเนื่องจากการรวมกันของอิเล็กตรอน พลังงานของอิเล็กตรอนถูกแปลงเป็น RF และเอาต์พุต RF ถูกนำมาจากช่อง สำหรับประสิทธิภาพสูงสุดของกลิสตรอน การรวมกันของอิเล็กตรอนต้องเกิดขึ้นที่ศูนย์กลางของช่องว่างของช่อง

อิเล็กตรอนเคลื่อนที่อย่างไรในท่อกลิสตรอน?

จากกระบอกอิเล็กตรอน (แคโทด) ลำแสงอิเล็กตรอนถูกฉีดเข้าไปในท่อ อิเล็กตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่ไปยังอานอดด้วยความเร็วคงที่ จากนั้นอิเล็กตรอนผ่านช่องว่างของช่อง ความเร็วของอิเล็กตรอนเปลี่ยนแปลงตามแรงดันไฟฟ้าในช่องว่างของช่อง

หากแรงดันไฟฟ้าในช่องว่างของช่องเป็นบวก อิเล็กตรอนจะถูกเร่ง และหากแรงดันไฟฟ้าในช่องว่างของช่องเป็นลบ อิเล็กตรอนจะถูกชะลอ หากแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ ความเร็วของอิเล็กตรอนจะไม่เปลี่ยนแปลง

เมื่ออิเล็กตรอนออกจากช่องว่างของช่อง ทั้งหมดของอิเล็กตรอนมีความเร็วแตกต่างกัน และอิเล็กตรอนเหล่านี้จะเดินทางในพื้นที่ของแผ่นต้านทาน

อิเล็กตรอนเหล่านี้เดินทางระยะทางตามความเร็ว ความเร็วสูง อิเล็กตรอนจะเดินทางระยะทางมาก และความเร็วต่ำ อิเล็กตรอนจะเดินทางระยะทางน้อยในพื้นที่ของแผ่นต้านทาน

อิเล็กตรอนทั้งหมดจะกลับไปยังช่องและรวมกันที่ศูนย์กลางของช่องว่างของช่อง พลังงานของอิเล็กตรอนที่ถ่ายโอนจากช่องเรียกว่า เอาต์พุต RF

แผนภาพ Apple-gate

แผนภาพ Apple-gate เป็นกราฟระหว่างระยะทางจากช่องว่างของช่องและเวลาที่อิเล็กตรอนใช้ในพื้นที่ของแผ่นต้านทาน

อิเล็กตรอนแต่ละตัวจะเดินทางตามเส้นทางที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับความเร็ว ความเร็วของอิเล็กตรอนขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าในช่องว่างของช่อง

ลองดูตัวอย่างของอิเล็กตรอนสามตัว อิเล็กตรอนอ้างอิง (e0) เข้าสู่ช่องว่างของช่องเมื่อแรงดันไฟฟ้าในช่องว่างของช่องเป็นศูนย์ ดังนั้นความเร็วจะไม่เปลี่ยนแปลง มันเดินทางระยะทาง L