Tipos de amplificadores Klystron y sus aplicaciones

El término klystron deriva de la forma de la raíz de un verbo griego (klys) que se refiere al flujo de las olas que rompen cerca de una orilla, así como de la última parte de la palabra electrón. Los inventores del klystron son dos hermanos, a saber Sigurd Varian e Russel de la Universidad de Stanford en 1937 y disponible en 1939. La información sobre el amplificador klystron ha sido influenciada por los investigadores de radares de EEUU y Reino Unido. Este artículo ofrece una visión general de amplificador klystron, tiposy su aplicaciones

¿Qué es un amplificador Klystron?

El amplificador klystron es un dispositivo utilizado para amplificar las señales de microondas hasta niveles de ganancia de potencia elevados, aplicando los principios de los tubos de vacío y el concepto de agrupamiento de electrones. La gama de frecuencias UHF de los amplificadores klystron va de 300 MHz-3 GHz a 400 GHz. Estos amplificadores pueden aplicarse en distintos tipos de industrias, como la de satélites, televisión, medicina, radares, aceleradores de partículas, etc.

El funcionamiento de Klystron se puede realizar con los siguientes pasos.

• El cañón de electrones del klystron genera una corriente de electrones.
• La velocidad de los electrones será controlada por las cavidades de agrupación para que puedan entrar en grupos a la salida de la cavidad.
• El grupo de electrones estimula las microondas en la cavidad o/p del amplificador.
• El flujo de microondas en la guía de ondas las mueve hacia el acelerador.
• Finalmente, los electrones son absorbidos por el bloque de rayos.

Clasificación del amplificador Klystron

Estos amplificadores son tubos de vacío de microondas energéticos y de velocidad modulada que se utilizan en algún tipo de sistemas de radar. Estos dispositivos aprovechan el efecto del tiempo de transferencia cambiando la velocidad del haz de electrones. Un amplificador klystron está formado por una o varias cavidades. Un amplificador de klystron comprende una o más cavidades que desempeñan un papel esencial en el tubo de klystron al controlar el campo eléctrico en la región del eje del tubo de klystron. En función de las cavidades, estos amplificadores se clasifican en dos tipos

• Amplificador de klystron de dos cavidades
• Amplificador klystron de reflexión

Amplificador Klystron de dos cavidades

Estos tipos de amplificadores de cavidad klystron incluyen varias cavidades utilizadas para controlar el campo eléctrico en la región del eje del tubo klystron. En el centro de varias cavidades se dispone una red que permite el flujo de electrones. En este caso, la cavidad primaria del dispositivo de acoplamiento se llama Buncher, mientras que la cavidad posterior del dispositivo de acoplamiento se llama Catcher.

La dirección de la región cambia según la frecuencia de la cavidad Buncher, de modo que la sustitución apresura y ralentiza el flujo de electrones en toda la red. El espacio exterior de las redes de Buncher se llama espacio de deriva, que puede crearse con electrones en esta región cuando los electrones rápidos pasan por delante de los electrones lentos.

La función principal del captador de cavidades es extraer energía del haz de electrones. Las redes de captación están dispuestas con una viga en una posición en la que los racimos se producen completamente. La posición se decide en función del tiempo de transferencia del racimo en la frecuencia de radio de la cavidad normal. El captador recibe la potencia del haz de electrones y la transforma en temperatura y radiación de rayos X. Una cavidad adicional entre las cavidades de entrada y salida del klystron fundamental puede aumentar la potencia de salida, la amplificación y la eficiencia del klystron. Las cavidades adicionales proporcionan velocidad para regular el haz de electrones y producir más energía accesible a la salida.

Reflejo del amplificador de glistrón

El klystron reflex fue inventado por Robert Suttonasí que otro nombre para este amplificador klystron es Tubo de Sutton. Es un tubo de baja potencia y funciona como oscilador. Este amplificador se utiliza principalmente como oscilador dentro de un modulador de receptores de radar y transmisores de microondas. Sin embargo, estos dispositivos han sido sustituidos por dispositivos semiconductores de microondas.

En este tipo de amplificador, el flujo de electrones pasa por una única cavidad resonante y los electrones se excitan con un cañón de electrones en una parte del tubo. Tras salir de la cavidad resonante, se reproducen con un electrodo reflector estimulado negativamente y se destinan a otro paso por la cavidad, donde se recogen.

Siempre que el haz de electrones fluye en la cavidad, se habla de velocidad modulada. El montaje de los grupos de electrones tiene lugar en el espacio de flujo entre la cavidad y el reflector. El voltaje en la parte superior del reflector debe ajustarse de modo que la agrupación de electrones sea máxima para que el haz de electrones fluya de vuelta a la cavidad, asegurando así que el haz de electrones estimule una cantidad máxima de energía en la cavidad hacia las oscilaciones de RF.

La tensión del reflector se modificará ligeramente con respecto al valor más favorable, lo que provocará un cambio en la frecuencia y una pérdida de potencia de salida. Esto es útil para el control automático de la frecuencia en los receptores y para la modulación de la frecuencia en los transmisores. El nivel de modulación que afecta a la comunicación es mínimo, por lo que la potencia de salida se mantiene básicamente estable.

Existen regularmente diferentes secciones para la tensión del reflector en la que oscilará el amplificador; éstas se especifican con los módulos. El rango de modificación electrónica del amplificador se indica generalmente por la variación de frecuencia entre los puntos de potencia media. Estos puntos de potencia tendrán un patrón de oscilación en el que la potencia de salida es la mitad de la potencia máxima del módulo. Este amplificador se modificará en varias aplicaciones mediante la tecnología actual de semiconductores.

Diferencia entre Klystron de dos cavidades y Klystron de reflexión

Las diferencias entre el klystron de dos cavidades y el klystron reflexivo son las siguientes.

• El klystron de dos cavidades es el tubo klystron más sencillo.
• Consta de dos resonadores de cavidad de microondas: el buncher y el catcher.
• Este klystron puede utilizarse como amplificador.
• El klystron reflex es un dispositivo de una sola cavidad.
• El reflejo klystron se utiliza como oscilador.
• El nombre de este klystron se debe a la acción refleja del haz de electrones.
• Este klystron es totalmente diferente del klystron de cavidad porque tiene una sola cavidad y se utiliza para la modulación o la demodulación.

Aplicaciones de los amplificadores klystron

Las aplicaciones de los amplificadores klystron son las siguientes

• El aplicaciones de los amplificadores klystron se dedican a los satélites, la física de altas energías, las comunicaciones de banda ancha de alta potencia, el radar, la medicina, los aceleradores de partículas, etc.
• Actualmente, la GRC (Corporación de Recursos Globales) utiliza estos amplificadores para convertir los hidrocarburos de los materiales cotidianos, los residuos de la automoción, el carbón, el gasóleo, las arenas bituminosas, el esquisto bituminoso, etc
• Los amplificadores Klystron son capaces de producir una potencia de microondas mucho mayor que un amplificador de microondas Diodos Gunn que se denominan dispositivos de microondas de estado sólido.
• Normalmente, estos amplificadores se utilizan cuando el rango de salida es de 50 MW y 50 kW a 2856 MHz. Se utilizan entonces desde cientos de MHz hasta cientos de GHz
• El klystron del radar proporciona una potencia de salida de 1 MW a 2380 Mhz

Así que, eso es todo en klystron amplificadores, tipos, diferencias y sus aplicaciones. De la información anterior, podemos concluir que estos amplificadores son tubos de microondas de alta potencia y velocidad modulada. Se utilizan como amplificadores en los equipos de radar. Estos amplificadores aprovechan el efecto del tiempo de transferencia cambiando la velocidad del haz de electrones. Un klystron contiene una o varias cavidades utilizadas para modular el área de los electrones en la región del eje del tubo. He aquí una pregunta para ti, ¿cuál es la función de un amplificador klystron?