Informe De Klsytron

INFORME

Un klystron.

Es una válvula de vacío de electrones en la cual se produce una modulación inicial de velocidad impartida a los electrones. En la última etapa se genera un campo eléctrico que es función de la velocidad modulada del haz de electrones y que finalmente genera una corriente de microonda.

Fue inventada en 1937 por los hermanos Russell y Sigurd Varian quienes estudiaban y trabajaban en la universidad estadounidense de Stanford.

Como Funciona.

Klystron amplifica señales de RF al convertir la energía cinética en un haz de electrones de CC en potencia de radiofrecuencia. Un haz de electrones se produce por un cátodo incandescente (una bolita de calefacción de baja función de trabajo material), y acelerado por electrodos de alta tensión (normalmente en las decenas de kilovatios). Esta viga se pasaa través de una cavidad de entrada ,la energía de RF se introduce en la cavidad de entrada en, o cerca de, su frecuencia natural para producir una tensión que actúa sobre el haz de electrones. El campo eléctrico hace que los electrones pelotón: los electrones que pasan a través de un campo contrario durante eléctricas se aceleran electrones y luego se vuelven más lentas, haciendo que el haz de electrones previamente continúa para formar racimos en la frecuencia de entrada. Para reforzar el agrupamiento, un klystron puede contener adicionales "agrupador" caries .La corriente de RF transportada por el haz se producen un campo magnético de RF, y esto a su vez, de excitar un voltaje a través de la brecha deulteriores cavidades resonantes. En la cavidad de salida, el desarrollo de la energía de RF se acopla a cabo. El haz de electrones pasado, con reducido de energía, es capturado en un colector.

En resumen un Klystron es:

 Organismo especializado de haz lineal de tubo al vacio.

 Es un amplificador.

 Frecuencia, amplitud y fase pueden controlarse con precisión

 Convertible en un oscilador mediante a un lazo de realimentación (parte de la salida retorna a la entrada)

 El haz de electrones con reducido de energía es capturado en un colector.

Las aplicaciones del Klystron son:

 Desde UHF hasta cientos de GHz

 Radares.

 Comunicación satelital.

 Difusión de TV.

 Procesamiento de materiales.

 Investigación.

Es utilizado como:

 Generador de señal de prueba.

 Oscilador local en receptores.

 Generador de bombeo en amplificador parametrico.

 Transmisores de baja potencia en enlaces de FM de emisión visión directa.

Su funcionamiento es:

 El haz de electrones pasa por una cavidad (resonando).

 Los electrones se disparan por un extremo del tubo por un cañón de electrones.

El cañón electrónico consiste en:

Calefactor y cátodo; cuya superficie de emisión de electrones es mucho mayor que el área del haz lo cual permite trabajar

con menor densidad de electrones en un orden de 15 a 50 veces.

Electrodo de enfoque; que rodea al cátodo y regula el campo eléctrico y

Ánodo; para acelerar y concentrar el haz de electrones lo cual actúa sobre la ganancia del amplificador.

Colector de electrones; es una estructura que desacelera el haz en varias etapas de tensión positiva para restar energía cinética y disminuir la disipación de calor.

 Se refleja en un espejo electrodo con carga negativa.

 Después vuelve a pasar por la cavidad.

 El haz de electrones es recogido (resonando).

Se distinguen dos tipos de klystrons:

• Klystrón de dos cavidades: en una cavidad se modula el haz de electrones por la señal de entrada, y en la segunda cavidad se extrae la señal amplificada.

• Klystrón reflex: sólo contiene una cavidad. El haz de electrones la atraviesa dos veces: en la primera se modula con la señal; se refleja en un electrodo negativo, llamado reflector, y regresa a la cavidad, donde se extrae la señal. Fue de amplio uso como oscilador de microondas en radares y equipos de laboratorio.

En el klystron reflejo (también conocido como 'klystron Sutton' en honor su inventor Robert Sutton), el haz de electrones pasa a través de una única cavidad resonante. Los electrones se disparan en un extremo del tubo por un cañón de electrones. Después de pasar por la cavidad resonante se reflejan en un espejo electrodo con carga negativa para que vuelva a pasar por la cavidad, donde son recogidos. El haz de electrones es la velocidad modulada cuando se pasa primero a través de la cavidad. La formación de los racimos de electrones tiene lugar en el espacio de la deriva entre el reflector y la cavidad.

• También se puede mencionar el Klystron de Multicavity: En todos los klistrones modernos, el número de cavidades excede de dos. Un número más grande de cavidades se puede utilizar para aumentar el aumento del klystron, o para aumentar la anchura de banda. Los klystron pueden trabajar a frecuencias que superan los 200 GHz Los de varias cavidades se utilizan como amplificadores de alta potencia. Con mayor número de cavidades se consigue mayor ganancia. Algunos tienen hasta siete cavidades.

Sintonizando todas las cavidades a la misma frecuencia se consigue la máxima ganancia y el menor ancho de banda y variando la sintonía de las cavidades se aumenta el ancho de banda y la ganancia disminuye.

Modulacion de Tension Regular en el Klystron Reflex.

La tensión en el reflector debe ser ajustado de forma que el agrupamiento este al máximo ya que el haz de electrones vuelve a entrar en la cavidad de resonancia, lo que garantiza que un máximo de energía se transfiera desde el haz de electrones a las oscilaciones de RF en la cavidad. La tensión siempre debe estar encendida antes de suministrar la entrada a la klystron reflejo ya que toda la función de el klystron reflejo sería destruida si el suministro se proporciona después de la entrada. La tensión del reflector puede variar ligeramente del valor óptimo, lo que resulta en una pérdida de potencia de salida y también en una variación en la frecuencia. Este efecto se utiliza en una gran ventaja para el control automático de frecuencia en los receptores, y en la modulación de frecuencia para los transmisores. El nivel de modulación aplicada para la transmisión es tan pequeño que la potencia de salida en esencia se mantiene constante. En regiones alejadas de la tensión óptima, no se producen oscilaciones en absoluto. Este tubo se llama un reflejo klystron porque repele el suministro de insumos o realiza la función opuesta de un klystron. A menudo hay varias regiones de tensión cuando el reflector klystron reflejo oscilará, los cuales son referidos como modos de transporte. El rango de configuración electrónica del klystron reflejo de que normalmente se conoce como la variación en la frecuencia media entre puntos de poder. Los puntos en el modo de oscilación en la salida de potencia es la mitad del máximo rendimiento en el modo. Cabe señalar que la frecuencia de oscilación depende de la tensión del reflector, y variando esto proporciona un método crudo de la frecuencia de la modulación de la frecuencia de oscilación, aunque con modulación de amplitud de acompañamiento también.

La tecnología de semiconductores moderna ha sustituido efectivamente el klystron de reflejo en la mayoría de las aplicaciones.

El Klystron Reflex es otro tubo basado en modulación de la velocidad, y se utiliza para generar energía de microondas, (figura 2-9). El klistrón reflejo contiene una placa reflectora, referido como el repelente, en lugar de la cavidad de salida utilizado en otros tipos de klistrones. El haz de electrones es modulado como lo fue en los otros tipos de klistrones pasándolo a través de una cavidad resonante oscilatorio, pero aquí termina la similitud. La retroalimentación necesaria para mantener las oscilaciones dentro de la cavidad se obtiene invirtiendo la viga y el envío de vuelta a través de la cavidad. Los electrones en el haz son de velocidad modulada antes de que el haz pasa a través de la cavidad del segundo tiempo y renunciará a la energía necesaria para mantener las oscilaciones. El haz de electrones se dio la vuelta por un electrodo con carga negativa que repele la viga. Este elemento negativo

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