KLISTRON

KLISTRON

El principio fundamental detrás del klystron, la modulación de velocidad, tiene un

historia interesante. Tuvo sus comienzos en Europa y Rusia a principios de los años 30.

La idea fue descrita por primera vez en un artículo publicado en Alemania en 1935, conjuntamente

escrito por A. Arsenyeva-Heil y Oskar Heil titulado: "Un nuevo método para producir

Ondas electromagnéticas cortas y sin amortiguar de alta intensidad. "8 Oskar Heil fue un

científico alemán peripatético, que obtuvo su doctorado en Física en la Universidad de

Goettingen en 1933. Allí conoció y finalmente se casó con Agnessa Arsenyeva, una

joven y prometedor físico ruso (Fig. 2). Juntos, los Heils viajaron al Reino Unido

y trabajó con Lord Rutherford en el Laboratorio Cavendish de Cambridge.

Posteriormente, Heil aparentemente se unió a Arsenyeva cuando ella regresó a Leningrado

Instituto de Física y Química de la URSS. La investigación sobre la modulación de la velocidad fue

llevado a cabo allí, aunque no resultó en un dispositivo que funcionara. Presumiblemente porque

a su esposa no se le permitió salir de la Unión Soviética de nuevo, Heil regresó al Reino Unido

y continuó su trabajo en los "osciladores de línea coaxial", como los británicos llamaron

en Standard Telephone and Cables.9 Justo antes de que estallara la Segunda Guerra Mundial, él

se escabulló de vuelta a Alemania sin terminar su trabajo en STC. Aparentemente estaba

...y completó con éxito el desarrollo de su oscilador de microondas en StandardLorentz en Berlín. Los alemanes usaron sus tubos en la Segunda Guerra Mundial.

El klistrón o 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 microondas. Se utiliza como amplificador en la banda de microondas o como oscilador.Fue inventada en 1937 por los hermanos Russell y Sigurd Varian quienes estudiaban y trabajaban en la universidad estadounidense de Stanford.}

En el tubo de Heil, un haz de electrones pasó a través de un tubo de deriva flotante, que los Heil llamaron una jaula de Faraday oscilante, hasta un colector. El tubo de deriva estaba conectado a un circuito sintonizado. Un pequeño voltaje de RF a través del espacio en la entrada del tubo de deriva provocó la modulación de la velocidad de los electrones. Es decir, el voltaje a través del espacio aceleró algunos electrones y desaceleró otros. Los electrones más rápidos de la parte de aceleración de un ciclo alcanzaron a los más lentos de la parte de desaceleración y se formaron racimos de electrones. Cuando los racimos emergieron del tubo de deriva, indujeron una señal en el circuito sintonizado y, al mismo tiempo, reforzaron la modulación de la velocidad del rayo que entraba en el tubo de deriva.

Principio operativo del klystron de dos cavidades

Como ya hemos discutido en la introducción, el klystron se basa en el principio de la modulación de la velocidad. Por lo tanto, el amplificador de klystron de dos cavidades utiliza la energía cinética del haz de electrones en movimiento para la amplificación de la señal.

La variación de la velocidad de los electrones mientras se mueven dentro del tubo se conoce como modulación de la velocidad. Esta modulación de la velocidad permite agrupar los electrones mientras se propagan.

Así, la energía combinada de los electrones agrupados se transfiere a la salida, proporcionando así una señal amplificada.

Construcción

La figura de abajo representa la estructura de un klystron de dos cavidades:

Datos importantes 

• Klistrones puede trabajar a frecuencias que superan los 200 GHz. 
• Con mayor numero de cavidades se consigue mayor ganancia, algunos tienen hasta 7 cavidades.  

• Cavidades sintonizadas a la misma frecuencia tienen mejor ganancia y menor ancho de banda. 
• Cavidades no sintonizadas se aumenta el ancho de banda y la ganancia disminuye. 
• Se utilizan en radares, transmisores de TV, satélites, medicina y entre otros. 

Tubo de ondas progresivas 

El TWT fue realmente inventado y desarrollado por primera vez por un ingeniero nombrado por Rudolf Kompfner en un laboratorio de investigación de radar británico basado en el gobierno [4]. Desarrolló la teoría básica de TWT y el dispositivo práctico. Tanto la teoría TWT como el propio tubo fueron refinados posteriormente por Kompfner y John Pierce en los Laboratorios Bell en los Estados Unidos. 

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