Стрінговий триод: що це? (Типи та застосування)

Що таке лампа клістрон?

Лампа клістрон (також відома як лампа клістрон або усилитель клістрон) — це вакуумна лампа, яка використовується для генерації та підсилення сигналів мікрохвильового діапазону. Вона була винайдена американськими електротехніками Расселом і Сігурдом Вар'янами.

Клістрон використовує кінетичну енергію електронного потоку. Зазвичай, низьковаттажні клістрони використовуються як генератори, а високопотужні клістрони — як вихідні лампи в UHF-діапазоні.

Існує дві конфігурації для низькопотужного клістрона. Одна — це низькопотужний мікрохвильовий генератор (рефлексний клістрон), а друга — це низькопотужний мікрохвильовий усилитель (двокавітний клістрон або багатокавітний клістрон).

Що таке рефлексний клістрон-генератор?

Перед тим, як відповісти на це питання, нам потрібно знати, як генеруються коливання. Для генерації коливань необхідно надати позитивну зворотну зв'язку від виходу до входу. З умовою, що залишок петлі дорівнює одиниці.

Для клістрона коливання будуть генеруватися, якщо частина виходу буде використовуватися як зворотна зв'язка до вхідної кавіти, і залишок петлі буде дорівнювати одиниці. Фазовий зсув шляху зворотної зв'язки становить один цикл (2π) або кілька циклів (кілька разів по 2π).

Конструкція рефлексного клістрона

Електронний потік вводиться з катоду. Потім йде анод, відомий як фокусувальний анод або прискорювальний анод. Цей анод використовується для зменшення електронного потоку. Анод під'єднаний до позитивної полярності джерела струму постійного струму.

Рефлексний клістрон має лише одну кавіту, яка розташована поруч з анодом. Ця кавіта працює як кумулювальна кавіта для електронів, що рухаються вперед, і як захоплювальна кавіта для електронів, що рухаються назад.

Модуляція швидкості та струму відбувається в проміжку кавіти. Проміжок дорівнює відстані 'd'.

Платформа-відкидач під'єднана до негативної полярності напруги Vr.

Принцип роботи рефлексного клістрона

Рефлексний клістрон працює на принципі модуляції швидкості та струму.

Електронний потік вводиться з катоду. Електронний потік проходить через прискорювальний анод. Електрони рухаються в трубці з рівномірною швидкістю, поки не досягнуть кавіти.

Швидкість електронів модулюється в проміжку кавіти, і ці електрони намагаються досягти платформи-відкидача.

Платформа-відкидач під'єднана до негативної полярності джерела напруги. Тому, через однакову полярність, вона протистоїть сили електронів.

Кінетична енергія електронів зменшується в просторі платформи-відкидача, і в деякий момент вона стане нульовою. Після цього електрони повертаються до кавіти. І під час поворотного шляху всі електрони згруповані в одній точці.

Відбудеться модуляція струму через формування групи. Енергія електронів перетворюється на RF, і RF-вихід отримується з кавіти. Для максимальної ефективності клістрона, групування електронів повинно відбуватися в центрі проміжку кавіти.

Як рухаються електрони в трубці клістрона?

З електронного пістолета (катоду) електронний потік вводиться в трубку. Ці електрони рухаються до анода з рівномірною швидкістю. Потім електрони проходять через проміжок кавіти. Швидкість електронів змінюється відповідно до напруги в проміжку кавіти.

Якщо напруга в проміжку кавіти позитивна, електрони будуть прискорюватися, а якщо напруга в проміжку кавіти негативна, електрони будуть сповільнюватися. Якщо напруга дорівнює нулю, швидкість електронів не зміниться.

Коли електрони залишають проміжок кавіти, усі електрони мають різні швидкості, і ці електрони будуть рухатися в просторі платформи-відкидача.

Ці електрони рухаються на відстань, залежно від швидкості. Чим більша швидкість, тим більшу відстань електрони пройдуть, і чим менша швидкість, тим меншу відстань електрони пройдуть в просторі платформи-відкидача.

Усі ці електрони повернуться до кавіти і згрупуються в центрі проміжку кавіти. Енергія, передана від електронів до кавіти, відома як RF-вихід.

Діаграма Apple-gate