Reflex klystron osciladores forex

Veja o tubo eletrônico de tubo eletrônico, dispositivo que consiste em um gabinete selado em que os elétrons circulam entre os eletrodos separados pelo vácuo (no tubo de vácuo) ou por um gás ionizado a baixa pressão (em um tubo de gás). . Clique no link para mais informações. Um dispositivo de vácuo eletrônico de ultra alta frequência no qual um fluxo constante de elétrons é convertido em um fluxo alternado, modulando as velocidades dos elétrons com um campo elétrico de ultra alta freqüência enquanto os elétrons se movem através da abertura de um ressonador de cavidade. A modulação das velocidades tem o efeito de agrupar os elétrons em cachos, devido a diferenças de velocidade em um espaço de deriva, uma seção livre do campo de ultra alta freqüência. Dois tipos de klystrons estão em uso: a flutuação flutuante e o reflexo. No klystron de deriva flutuante, os elétrons passam sucessivamente através dos espaços de ressonadores da cavidade (veja a Figura 1). A modulação de velocidade ocorre no intervalo do ressonador de entrada, o campo de ultra alta freqüência no intervalo periodicamente acelerando (meio ciclo) e desacelerando (meio ciclo). Os elétrons acelerados alcançam-se com elétrons retardados no espaço de deriva, resultando na formação de cachos eletrónicos. Em trânsito através da lacuna do ressonador de saída, os cachos de elétrons interagem com o campo de freqüência ultra-alta de resonatorrsquos são desacelerados, e parte de sua energia cinética é convertida em energia de oscilações de alta freqüência. Figura 1. Diagramas de klystrons de deriva flutuante: (a) amplificador de klystron, (b) oscilador de klystron (1) cátodo, (2) cilindro de focagem, (3) fluxo de elétrons, (4) ressonador de cavidade de entrada, (5) abertura de entrada Para energia de freqüência ultra alta, (6) espaço de ressonância, (7) espaço de deriva, (8) ressonador de cavidade de saída, (9) abertura de saída para energia de freqüência ultra alta, (10) coletores de corrente de elétrons, (11) ressonadores de cavidade intermediária, (12 ) Fonte de alimentação DC do ânodo, (13) fonte de alimentação do aquecedor, (14) primeiro ressonador da cavidade, (15) slot de acoplamento através do qual alguma energia de freqüência ultra alta passa do segundo ressoador para o primeiro ressoador, (16) ressonador da segunda cavidade Em 1932, o soviético O físico DA Rozhanskii investigou a idéia de converter um fluxo de elétrons estável em um fluxo de densidade variável, fazendo uso do fato de que os elétrons acelerados alcançassem os elétrons desacelerados. Um método de produção de oscilação de alta freqüência de alta potência com base nessa idéia foi proposto pelo físico soviético AN Arsenrsquoeva, em conjunto com o físico alemão O. Heil, em 1935. Os verdadeiros klystrons de deriva flutuante foram primeiro projetados e construídos pelos físicos americanos W Hahn e G. Metcalf (e, independentemente, por R. e Z. Varian). A maioria dos klystrons de deriva flutuante são fabricados como amplificadores de klystron multicavidade (ver Figura 1, a). Os ressonadores de cavidade intermediária localizados entre o ressonador de entrada e o ressoador de saída permitem ampliar a banda de passagem de frequência, aumentar a eficiência e aumentar o ganho. Os amplificadores Klystron são construídos para operação em faixas de freqüência estreitas dos comprimentos de onda decimímetro ou centímetro. Os klystrons em modo pulso têm uma saída de várias centenas de watts (W) a 40 milhas (MW) em modo contínuo klystrons, de alguns watts a 1 MW. O ganho geralmente corre de 35 a 60 decibéis (dB). A eficiência varia de 40 a 60 por cento. A banda de passagem é inferior a 1 por cento no modo contínuo e até 10 por cento no modo de pulso. As principais áreas de aplicação dos amplificadores klystron estão em radar Doppler, comunicações com satélites terrestres, radioastronomia e televisão (klystrons em modo contínuo), bem como em aceleração linear de partículas elementares e amplificação de potência em radar de alta resolução de longa distância (pulso - model klystrons). Um pequeno número de klystrons fabricados industrialmente são osciladores de klystron de modo contínuo, geralmente com dois ressonadores de cavidade (ver Figura l, b). Uma pequena fração da potência oscilante de ultra alta freqüência gerada no segundo ressonador é transmitida através de uma ranhura de acoplamento para o primeiro ressonador, a fim de modular as velocidades dos elétrons. A produção típica desses klystrons é de 1 a 10 W, e sua eficiência é inferior a 10%. Os osciladores Klystron são usados ​​principalmente em amplificadores paramétricos e em radiobalizas com comprimentos de onda na faixa de centímetro ou milímetro. Figura 2. Diagrama de um klystron reflexo: (1) cátodo, (2) cilindro de focagem, (3) fluxo de elétrons, (4) grade de aceleração, (5) ressonador de cavidade, (6) espaço de ressonador, (7) reflector, ( 8) segunda grade de ressonador, (9) primeira grade de ressonador, (10) janela de cerâmica estanque ao vácuo servindo como lead-out para energia de freqüência ultra alta de ressonador, (11) fonte de tensão do ressonador, (12) fonte de alimentação do aquecedor, (13) Fornecimento de tensão do reflector Os klystrons reflexos são aqueles em que o fluxo de elétrons, que passou pelo intervalo de ressonância, chega ao campo de desaceleração do refletor, para ser repelido pelo campo e passar pelo espaço de ressonância na direção oposta (veja a Figura 2) . Durante o primeiro trânsito através do espaço, o campo elétrico de freqüência ultra alta do espaço modula as velocidades dos elétrons. A segunda vez, movendo-se na direção oposta, os elétrons chegam ao fosso agrupado em cachos. O campo de freqüência ultra-alta no intervalo retrasa esses cachos e converte parte de sua energia cinética na energia das oscilações de ultra alta freqüência. Os cachos de elétrons são formados porque os elétrons acelerados seguem um caminho mais longo no espaço entre o ressonador da cavidade e o refletor e, portanto, gastam mais tempo lá do que os elétrons desacelerados. Se a tensão do reflector negativo for alterada, então o tempo de trânsito de elétrons, a fase de chegada dos cachos no intervalo e a freqüência das oscilações geradas também serão alteradas (ver Figura 3). Figura 3. Frequência de reflexão klystron e potência de saída em função da tensão do reflector: (a) largura de banda de oscilação, (b) largura de banda de oscilação a meia potência, (f 1) freqüência de oscilação no centro da largura de banda, (8710f) desvio de freqüência de f 1 . (C) faixa de ajuste eletrônico em meia potência A possibilidade de alterar a freqüência de oscilação é usada no ajuste eletrônico. Isso permite controlar a freqüência de oscilação, praticamente sem inércia e sem perda de energia, em modulação de freqüência e controle automático de freqüência. A afinação mecânica da frequência pode ser realizada alterando o espaço, desviando a face (um diafragma) de um klystron metálico (ver Figura 4, a) ou movendo um pistão de sintonia de uma parte destacável do ressonador da cavidade que está unida ao Bordas de discos metálicos que sobressaem do vidro klystronrsquos ou de cerâmica (ver Figura 4, b). Além deste ressonador de cavidade primária, muitos klystrons reflexos têm um segundo ressonador de cavidade localizado fora do envelope de vácuo (ver Figura 4, c). A sintonização de freqüência mecânica é realizada neste caso, movendo um talão, alterando assim o espaço do segundo ressonador da cavidade. Tais modelos possibilitam um número ilimitado de retornos de freqüência. A incorporação de um ressonador de alta Q melhora a estabilidade de freqüência, mas reduz a potência de saída do klystronrsquos. Figura 4. Métodos de afinação de frequência mecânica em um klystron reflexo: (a) por deflexão do diafragma, (b) movendo o pistão na parte destacável do ressonador da cavidade, (c) movendo o talão no ressonador da cavidade para fora do envelope de vácuo (1) diafragma cuja deflexão Muda o intervalo do ressonador (aumentando o intervalo aumenta a freqüência de oscilação), (2) bordas de discos metálicos para os quais a parte destacável do ressonador da cavidade é unida, (3) parte destacável do ressonador, (4) pistão dentro do ressonador da cavidade (a redução diminui o comprimento do ressonador E aumenta a frequência de oscilação), (5) janela de acoplamento de cerâmica estanque ao vácuo entre ressonadores de cavidade, (6) stub (o talão de elevação aumenta o intervalo de ressonância e a freqüência de oscilação), (7) abertura de saída para energia de freqüência ultra alta. Os reflexões klystrons foram desenvolvidos em 1940 por Os engenheiros soviéticos ND Deviatkov, EN Danilrsquotsev e IV Piskunov, trabalhando em grupo e, independentemente, pelo engenheiro soviético VF Kovalenko. Os primeiros artigos sobre a teoria do reflexo klystron foram publicados pelos físicos soviéticos Ia. P. Terletskii em 1943 e S. D. Gvozdover em 1944. Reflexos klystrons são o dispositivo de ultra alta freqüência mais usado. Eles são fabricados para operação em decimeter, centimeter e bandas de onda milimétricas. Sua potência de saída varia de 5 mW a 5 W. Sua faixa de ajuste de freqüência mecânica é de até 10% (para klystrons com ressonadores de cavidade destacáveis, várias dezenas de por cento). Sua faixa de ajuste eletrônico geralmente é inferior a 1 por cento. Sua eficiência é de cerca de 1 por cento. Os klystrons reflexos são usados ​​como heterodinos em receptores de rádio super-heterodinais, como osciladores de direção em transmissores de rádio, como osciladores de baixa potência no radar, na navegação por rádio e na engenharia de medição. REFERÊNCIAS Kovalenko, V. F. Vvedenie v elektroniku sverkhvysokikh chastot, 2ª ed. Moscou, 1955. Lebedev, I. V. Tekhnika i pribory SVCh, 2ª ed. Vol. 2. Moscou, 1972. Gaiduk, V. I. K. I. Palatov e D. M. Petrov. Fizicheskie osnovy electronica sverkhvysokikh chastot. Moscou, 1971. Tubo de microondas DATA Book, 28th ed. New Jersey 1972. Um tubo de feixe de elétrons evacuado no qual uma modulação de velocidade inicial transmitida aos elétrons no feixe resulta posteriormente na modulação de densidade do feixe usado como amplificador na região de microondas ou como um oscilador. Um tubo de feixe de elétrons evacuado no qual uma modulação de velocidade inicial transmitida aos elétrons no feixe resulta posteriormente na modulação de densidade do feixe. Um klystron é usado como um amplificador na região de microondas ou como um oscilador. Para uso como um amplificador, um klystron recebe energia de microondas em uma cavidade de entrada através da qual passa o feixe de elétrons. A energia do microondas modula as velocidades dos elétrons no feixe, que então entra em um espaço de deriva. Aqui, os elétrons mais rápidos ultrapassam o lento para formar cachos. Desta forma, a densidade de corrente uniforme do feixe inicial é convertida em uma corrente alternada. O feixe agrupado com seu componente significativo de corrente alternada passa então por uma cavidade de saída à qual o feixe transfere sua energia de corrente alternada. Klystrons pode ser operado como osciladores alimentando uma parte da saída de volta para o circuito de entrada. Mais amplamente utilizado é o oscilador reflexo em que o próprio feixe de elétrons fornece o feedback. O feixe é focado através de uma cavidade e é modulado em velocidade lá, como no amplificador. A cavidade geralmente tem redes para concentrar o campo elétrico em um espaço curto para que o campo possa interagir com um feixe de elétrons lento e de baixa tensão. Deixando a cavidade, o feixe entra em uma região de campo elétrico de corrente contínua que se opõe ao seu movimento, produzido por um eletrodo reflector que opera em potencial negativo em relação ao cátodo. Os elétrons não têm energia suficiente para alcançar o eletrodo, mas são refletidos no espaço e retornam para passar novamente pela cavidade. Os pontos de reflexão são determinados pelas velocidades dos elétrons, os elétrons mais rápidos vão mais longe contra o campo e, portanto, levam mais tempo para voltar do que os mais lentos. Os osciladores reflexos são usados ​​como fontes de sinal de 3 a 200 GHz. Eles também são usados ​​como os tubos transmissores em sistemas de retransmissão de rádio de linha de visão e em radares de baixa potência. Os elétrons deixam o cátodo aquecido e são acelerados e focados pelos elementos de focagem. Eles são desacelerados e agrupados pela grade de desaceleração. Eles se transformam no repelente. A sua frequência depende do tamanho. Uma forma de tubo eletrônico usado para geração e amplificação de energia eletromagnética de microondas. É um tubo de raio linear que incorpora uma arma de eletron, uma ou mais cavidades, e um aparelho para modular o feixe produzido pela pistola de elétrons. Os tubos klystron mais utilizados são os dois cavidades, a multicavidade e o klystron reflexo. Um tipo de tubo de vácuo usado como amplificador e ou oscilador para sinais UHF e microondas. É tipicamente usado como uma fonte de freqüência de alta potência em aplicações como aceleradores de partículas, transmissão de TV UHF e estações terrenas de satélite. O klystron foi inventado na Universidade de Stanford em 1937 e originalmente usado como o oscilador em receptores de radar durante a Segunda Guerra Mundial. Um tubo klystron faz uso de fluxos controlados por velocidade de elétrons que passam por uma cavidade ressonante. Os elétrons em um klystron são acelerados a uma velocidade controlada pela aplicação de várias centenas de volts. À medida que os elétrons deixam o cátodo aquecido do tubo, eles são direcionados através de um espaço estreito para uma câmara de ressonância, onde eles são atuados por um sinal de RF. Os elétrons agrupam-se e são direcionados para uma ou mais câmaras adicionais que são sintonizadas na freqüência de operação dos tubos ou perto dela. Campos fortes de RF são induzidos nas câmaras à medida que os cachos de elétrons dão energia. Esses campos são finalmente coletados na câmara de ressonância de saída. Veja magnetron e diodo. Link para esta página: Um modulador klystron com fornecimento de filamentos para alimentar um aquecedor klystron, uma fonte de alimentação da bomba de íons e fontes de alimentação de foco para alimentar os solenóides do ímã. As propostas são convidadas para o Amplificador de alta potência C-Band Klystron conforme a especificação O CPI fechado está fornecendo a esses clientes seus amplificadores de ondas de viagem de alta velocidade SuperLinear únicos, de alta potência e alta eficiência (TWTAs) e amplificadores de potência klystron (KPAs) como componentes principais de Essas iniciativas de redução de energia. A experiência de design Everleighs no campo de microondas é extensa, incluindo Teledyne Microwave Electronic Technologies (TWTs) e TWT Amplificadores coaxiais, convencionais e de magnetrons pulsados ​​positivos klystrons klystron Amplificadores e tetrodos que cobrem faixas de freqüência de 300 Mhz a 35 Ghz em níveis de potência de 10 MW Para 2 MW. 0 kw klystron amplificador de alta potência com filtro de rejeição harmônica e trocador de canais motorizado Quotations são convidados para compras de osciloscópio de raios catódicos, gerador de funções, multímetro digital, instrutor de mesa de pão de propósito geral, amplificador DC, Arduino Basic Kit, Arduino UNO-R3 Board, Gunn Power e Klystron Power Supply. O contrato envolve o fornecimento de um modulador pulsado de 115 kV 25a para fornecer um klystron para os acopladores de potência RF da estação de embalagem localizados no site do CEA Saclay. Aviso de contrato: Fornecer um klystron pulsado de 704 mhz e sua linha RF. 8 milhões de contratos de acompanhamento do Instituto Nacional de Tecnologias de Informação e Comunicação (NICT) do Japão para financiar as modificações de projeto e a produção de um Klystron de Interação Estendida (EIK) de 94 gigahertz para a Terra da Terra, Clouds Aerosols e Radiation Explorer (EarthCARE) Radar de perfilamento. Ao suportar o funcionamento estável dos amplificadores de tubo de vácuo klystron, o analisador de espectro em tempo real Tektronix RSA6114A está contribuindo para o desenvolvimento de lasers de raios-X SPring-8. As propostas são convidadas para fornecimento e garantia de Klystron pulsado em banda S com acessórios conforme a especificação de concurso por adquirente exigida na Unidade de lojas, Belapur, Navi Mumbai Air Force para o reparo e substituição do tubo de onda viajando híbrido e klystron. Ou twystron, tecnologia em apoio de um amplificador de radiofrequência de alta potência para o sistema de radar TPS-75. O RF Cafe Software RF Cafe começou a vida em 1996 como RF Tools em um espaço de web de nome de tela AOL no total de 2 MB. Seu objetivo principal era fornecer-me acesso pronto às fórmulas e materiais de referência comumente necessários ao realizar meu trabalho como um sistema de RF e engenheiro de design de circuitos. A Internet ainda era em grande parte uma entidade desconhecida no momento e não havia muito disponível na forma de WYSIWYG. Todas as marcas registradas, direitos autorais, patentes e outros direitos de propriedade de imagens e textos usados ​​no site do RF Cafe são aqui reconhecidos. Tente usar SEARCH para encontrar o que você precisa. Existem mil páginas de páginas indexadas em RF Cafe Microwave Klystron Osciladores Abril de 1952 Radio amp Television News Article Abril de 1952 Radio amp. Televisão Notícias Índice Esses artigos são digitalizados e obtidos a partir de edições antigas da revista Radio amp Television News. Aqui está uma lista dos artigos da Radio amp Television News que já publiquei. Todos os direitos autorais são aqui reconhecidos. O klystron de microondas foi inventado em 1937 pelos irmãos Russell e Sigurd Varian. Se você esteve no negócio de design de microondas por algumas décadas, você reconhece, sem dúvida, o nome da empresa de Varian Associates. Especialmente se você trabalhou no setor de eletrônicos aeroespaciais ou de defesa. Há um vídeo no YouTube de um segmento no Varian realizado em 1990 por Walter Cronkite. Há também uma peça histórica na Varian Associates no site Communications amp Power Industries. Este artigo, em torno de 1952, aborda os fundamentos da operação do klystron e relata o uso crescente de klystrons em aplicações de alta freqüência - inclusive por operadores de rádio amador explorando o topo das bandas. O visitante do RF Cafe Joe Molon (KA1PPV) enviou algumas fotos de um klystron com o qual ele trabalhou na estação de televisão WEDW em Bridgeport, Connecticut. Veja essas fotos e sua nota abaixo. Osciladores de Klystron de microondas Por Joseph Racker e Lawrence Perenicdagger Parte 1. Dados operacionais práticos sobre klystrons, conforme usado nos equipamentos de comunicação atuais. As freqüências de microondas estão sendo usadas para um grau cada vez maior em ligações comerciais de televisão e comunicação, transmissão amadora e uma longa lista de dispositivos eletrônicos governamentais e industriais, como radar, aterragem de instrumentos, mísseis guiados e controle de tráfego aéreo. Conseqüentemente, o campo das técnicas de microondas oferece uma excelente oportunidade para técnicos e engenheiros, além de fornecer equipamentos interessantes para operação de presunto. FIG. 5 é um diagrama de blocos de um transmissor e receptor típico que opera em freqüências de microondas. Conforme observado neste diagrama, todos os estágios, exceto o oscilador de microondas no transmissor e circuito de entrada e oscilador local no receptor, operam em freqüências convencionais. Isso ilustra um fato muito importante, a saber, uma compreensão completa dos osciladores de microondas e seus circuitos associados fornece ao leitor uma base muito substancial para a manutenção e construção de muitos sistemas de microondas. Em outras palavras, em geral, um transmissor de microondas não passa de um transmissor de tipo convencional que usa um oscilador de microondas. Um receptor de microondas é um circuito super-heterodino padrão usando um oscilador local de microondas e um circuito de entrada. FIG. 5 - Diagrama de bloco de um transmissor e receptor de microondas convencional. Existem vários métodos de geração de energia em freqüências de microondas, incluindo osciladores do farol, magnetrons, tubos de onda viajando e klystrons. O oscilador klystron, que é o assunto deste artigo, é, de longe, o oscilador mais comumente usado, particularmente em equipamentos comerciais. Sylvanias reflex klystron foi projetado para operar em comprimentos de onda entre 6-7 cm. Por razões que não precisam ser discutidas neste artigo, é extremamente difícil e ineficiente gerar energia de microondas usando técnicas e tubos convencionais. Dos osciladores de microondas listados, apenas o tubo do farol usa circuitos osciladores padrão. Este tipo de oscilador, no entanto, tem uma freqüência superior de cerca de 4000 mc. Todos os outros osciladores, às vezes chamados de osciladores de tempo de trânsito, empregam novas e diferentes técnicas de oscilação. Uma vez que as técnicas totalmente novas estão envolvidas, os autores dividiram este artigo em duas partes. A primeira parte descreve a teoria básica da operação do klystron, de modo que um leitor que nunca teve experiência anterior com microondas pode entender como ela funciona. A segunda parte abrange os aspectos práticos do oscilador klystron, nomeadamente a sua construção, curvas características, métodos de ajuste, modulação e manutenção. Escusado será dizer que o leitor não pode absorver o material apresentado na segunda parte a menos que ele entenda a teoria delineada na primeira parte. FIG. 1 - fluxo de elétrons em um tubo de diodo. Lei de conservação da energia Uma lei universal muito familiar - a conservação de energia - que raramente é utilizada na teoria eletrônica torna-se muito importante no klystron e em outras operações de osciladores de tempo de trânsito. Eles são chamados osciladores do tempo de trânsito porque a energia necessária para manter as oscilações é obtida a partir do fluxo de elétrons enquanto está em trânsito entre cátodo, arma de elétron, placa ou coletor. Para entender como essa energia é transferida, a lei de conservação de energia deve ser aplicada ao fluxo de elétrons. Considere o fluxo de um elétron que sai do cátodo do diodo, mostrado na Fig. 1, e viaja em direção ao prato. Quando a placa é positiva em relação ao cátodo, o elétron é acelerado em direção à placa. Sempre que uma massa, incluindo um elétron, é acelerada, ele absorve energia. Da lei da conservação da energia, sabe-se que essa energia deve vir de algum outro elemento do sistema. Na verdade, neste caso, a energia vem da bateria. Isso é mais facilmente visto no instante em que o elétron realmente atinge a placa. Neste momento, o elétron normalmente neutralizaria uma carga positiva e o potencial da placa diminuiria. No entanto, a bateria gastou energia e extraiu um elétron da placa, à medida que o elétron de trânsito se aproxima, de modo que, quando o elétron chega realmente à placa, não há mudança líquida na carga e o potencial da placa permanece constante. O fato mais importante, no entanto, é que quando um elétron é acelerado, ganha energia, e essa energia vem de algum elemento no sistema. Da mesma forma, se o potencial da placa é negativo, o elétron é retardado ou desacelerado pela placa. Quando um elétron é retardado, está desistindo de energia. Assim, quando se aproxima da placa repele um elétron na placa em direção à bateria. Isso, de fato, significa que a energia está sendo retornada para a bateria. Agora, apliquemos esta lei de conservação de energia a um elétron que flui em um campo elétrico, como pode existir na cavidade descrita em um parágrafo posterior. Se o elétron for acelerado pelo campo, ganha energia que deve vir do campo e torná-lo mais fraco. Daí um elétron que é acelerado pelo campo faz com que a intensidade do campo diminua. Por outro lado, um elétron que é retardado pelo campo, perde energia e aumenta a força do campo. Neste artigo, a direção do campo elétrico será retratada por uma seta e a magnitude do campo pelo comprimento da flecha. Um elétron que flui na direção do campo é acelerado por ele (alguns textos usam a convenção inversa), enquanto um elétron que flui contra o campo é retardado por ele. Fluxo no Resonador de cavidade Nas freqüências de microondas, é necessário um tipo especial de circuito sintonizado, conhecido como um ressonador de cavidade ou simplesmente uma cavidade. A cavidade é uma caixa metálica oca que pode ser retangular, cilíndrica, esférica ou uma série de outras formas. Vários tipos comuns de cavidades são mostrados na Fig. 2. A cavidade é usualmente cerca de meio comprimento de onda longo (comprimento de onda como medido na cavidade), embora também possa ser um número múltiplo de longos comprimentos de onda longos. FIG. 2 - Vários tipos comuns de cavidades. Em qualquer circuito sintonizado, como o tanque LC convencional em freqüências convencionais, existe uma troca contínua de energia do campo magnético para o elétrico e vice-versa. Por exemplo, no circuito LC, a energia armazenada no campo magnético em torno da bobina é transferida para o campo elétrico, acumulando-se no condensador, à medida que a corrente no circuito declina. Durante o próximo meio ciclo, à medida que o condensador descarrega, a energia do campo elétrico do condensador é transferida para o campo magnético que está sendo gerado em torno da bobina. Em uma cavidade, esta troca contínua de energia ocorre no ar dentro da cavidade. Em uma cavidade retangular de um meio comprimento de onda, por exemplo, o campo elétrico existe sinusoidalmente ao longo do comprimento da cavidade como mostrado na Fig. 3. O campo é sempre máximo no centro e reduz para zero nas extremidades. O campo magnético na cavidade também tem uma variação sinusoidal, sendo o máximo nas extremidades e tornando-se zero no. center. Na Fig. 3, são mostrados três valores instantâneos da distribuição do campo elétrico. Na Fig. 3A, o campo elétrico está em sua intensidade máxima. Na Fig. 3B, que ocorre pouco tempo depois, todo o campo está em declínio (e começa a construir o campo magnético). Na Fig. 3C, o campo passou por meio ciclo de operação (desde 3A) e está no seu valor máximo negativo. FIG. 3 - Campos elétricos em guia retangular. Assim como em qualquer circuito de tanque, a intensidade do campo elétrico durante cada ciclo sucessivo diminuirá ligeiramente, devido à pequena perda de energia - equivalente a perda resistiva - a menos que algum método de reposição desta energia esteja disponível. Isso pode ser feito usando um fluxo de elétrons. Suponha que, como mostrado em. Fig. 4, um pequeno slot é inserido no centro de uma cavidade retangular e um fluxo de elétrons é direcionado através deste slot. Quando o campo elétrico da cavidade é tão direcionado (meia-ciclo positivo) que acelera os elétrons, a energia é transferida do campo para os elétrons e a intensidade do campo diminui e as oscilações são amortecidas. No entanto, se o campo estiver tão direcionado (meia-ciclo negativo) que retarda o fluxo de elétrons, então a energia é transferida de elétrons para campo e as oscilações são sustentadas. Este é o princípio básico da operação do klystron. FIG. 4 - fluxo de elétrons que flui através do slot em um guia de onda retangular. No exemplo anterior, se a corrente de elétrons fosse passada através da cavidade com intensidade uniforme, aumentaria o campo durante um meio ciclo e diminuí-lo durante o próximo semiciciclo e não haveria troca líquida de energia. No entanto, se pudéssemos organizar o fluxo de elétrons para que a densidade de fluxo de elétrons durante o meio ciclo negativo do campo seja muito maior que a densidade durante o meio ciclo positivo, então haveria uma troca líquida de energia do fluxo de elétrons para o campo. O processo pelo qual o feixe de elétrons é agrupado dessa maneira é conhecido como agrupamento ou modulação de velocidade. A ação de modulação de velocidade é melhor entendida considerando a operação do mais simples tipo de oscilador de modulação de velocidade denominado grade positiva, Barkhausen-Kurz ou oscilador de campo retardador. Neste tipo de oscilador, mostrado na Fig. 6, a grade é operada com um potencial positivo em relação ao cátodo e à placa e a placa é negativa em relação ao cátodo. FIG. 6 - O movimento de elétrons em um oscilador de tipo grade positiva (Barkhausen-Kurz) com potenciais de eletrodo constantes. O funcionamento deste circuito será considerado primeiro sob d. c. Condições e, em seguida, com um a. c. Tensão aplicada na grade. Além disso, embora a ação completa envolva muitos elétrons, será mais simples investigar primeiro o comportamento de um único elétron. Então, mais tarde, o raciocínio assim obtido será estendido a grupos inteiros de elétrons. Considere o fluxo de um elétron que saia do cátodo do tubo mostrado na Fig. 6 com o circuito do tanque em curto (sem tensão na grade). À medida que um elétron deixa o cátodo, ele é acelerado em direção à grade pelo seu alto potencial positivo. Quando o elétron atinge a grade, sua velocidade é alta e pode atingir a grade, fornecendo energia na forma de calor, ou - mais provável - passará pelo espaço entre os fios da grade na região entre a grade e a placa . Na região da placa de grade, o campo elétrico está na direção oposta porque a placa é negativa em relação à grade. Este campo tende a diminuir o elétron e, por esse motivo, o oscilador às vezes é chamado de oscilador de campo retardador. Se a tensão da placa for suficientemente negativa, o elétron irá descansar em algum ponto do espaço entre a grade e a placa. A atração da grade faz com que o elétron avança e volte para a grade. O elétron então balança para frente e para trás após a grade (caminho M, N, 0) até que eventualmente atinja um dos fios da grade. O fenômeno é muito paralelo ao da oscilação de um pêndulo amortecido (amortecido porque o elétron perde pouca energia durante cada ciclo). Se nenhum outro elemento fosse introduzido no circuito, muitas oscilações de elétrons individuais ocorreriam no espaço entre placa e cátodo, causando oscilações de energia equivalentes no circuito da grade. A fase exata e a amplitude dessas oscilações entre dois elétrons dependeriam do tempo em que os elétrons foram emitidos e da carga espacial naquele momento. É óbvio que, nestas condições, nenhuma energia útil do oscilador pode ser fornecida ao circuito da grade, uma vez que as oscilações de elétrons são aleatórias e se cancelam. Agora suponha que um a. c. A tensão é superada na grade. (Circuito de tanque já não curto-circuito). A frequência deste sinal é tão alta que, no momento em que o elétron viaja do cátodo para a grade, a tensão mudou a metade de um ciclo, por exemplo, do máximo positivo ao máximo negativo, ou de zero a zero, e assim por diante . Isto é mostrado na figura. 8 onde (A) traça o a. c. Tensão e (B) o percurso de elétrons oscilatório (sem perda de energia). Defina a velocidade, v o. Como a velocidade do elétron em qualquer ponto no espaço da placa catódica com potencial de grade no d. c. Valor mostrado na Fig. 6. Considere as velocidades relativas dos elétrons que saem do cátodo durante a grade a. c. Potencial de A, B e C mostrado na Fig. 8A. Uma saída de elétrons durante o tempo A, viaja a uma velocidade menor que v o no plano da matriz catódica porque durante este tempo a grade está sempre em um a. c. negativo. potencial. Perde mais velocidade entre a grade e a placa, pois durante este período a grade é positiva. Assim, sua velocidade total é menor que v o. FIG. 8 - Gráfico de (A) grade a. c. Tensão e (B) posição do elétron no espaço deixando cátodo quando a base de tempo é igual a zero. Um elétron que saia do cátodo com potencial de grade em B viajará em cerca de v o. Uma vez que, tanto em seus caminhos de matriz catódica quanto em placas de grade, a grade é positiva metade do tempo e negativa metade do tempo. Finalmente, um elétron emitido no tempo C viajará a uma velocidade maior que v o. Uma vez que a grade é positiva (a. c.) quando está no plano da matriz-catódia e negativa no plano da placa da grade. É facilmente visto que os elétrons emitidos no tempo C tendem a recuperar os elétrons emitidos no tempo A, de modo que os elétrons tendem a oscilar em cachos em vez de completamente ao acaso. Agora, a energia oscilatória útil pode ser fornecida ao circuito da grade. Basicamente, o klystron, como mostrado na Fig. 7, consiste em uma arma de eletron, cofres e coletores, e um coletor. The electron gun is similar to those found in cathode-ray tubes and functions to provide a steady stream of electrons. The buncher and catcher grids are part of the cavity resonators, slotted in the center using the same principles shown in Fig. 4. The electron stream is velocity modulated by the buncher grids and converted to microwave energy in the catcher grids. Electrons passing through the catcher grids are removed from the circuit by the collector. The entire assembly is enclosed in a vacuum tube. FIG. 7 - Basic representation of klystron. The electron gun directs a constant intensity stream of electrons through the buncher grids. The electric field, due to the cavity action between these grids, is varying sinusoidally. Accordingly, some electrons are accelerated, some maintain the same velocity, and others are retarded as they pass through these grids. The electrons emerge from the buncher having various velocities, but the electron stream still has an essentially uniform density. The electrons then flow through a field-free drift space. It is assumed, for simplicity, that in this region there are no d. c. or r. f. fields, and that any space-charge effects are negligible. In this drift space, the electrons that were speeded up by the buncher begin to catch up with the slower moving electrons ahead of them. In a similar manner, the electrons which were slowed down by the buncher lag behind more and more until they are overtaken by electrons that left the buncher at a later time. This bunching process, similar to that occurring in the positive grid oscillator, eventually results in the breaking up of the electron beam into groups, or bunches, of electrons. These bunches of electrons are separated by regions in which there are comparatively few electrons. The electrode arrangement thus far described is useless in the sense that no output signal has been obtained. In principle, an ordinary plate might be installed at the end of the drift space and be used to collect the signal from the electron beam. The voltage of the plate would rise and fall as if was struck by the bunches of electrons. Unfortunately this method of signal collection is not practical because the frequencies at which velocity modulated tubes operate are so high that stray capacity of the external load circuit would short circuit this energy. Therefore another cavity is used to absorb this energy. This cavity, known as the catcher, is placed at the point in the drift space where maximum bunching occurs. The field of this cavity is so phased that it always is negative with respect to the bunched electrons. Hence energy from the bunched electrons is transferred to the catcher cavity and oscillations are sustained. The field is positive across these catcher grids during the time that there is a region of relatively few electrons and, therefore, little loss of energy occurs during this part of the cycle. Proper. phasing between catcher and buncher grids is effected by feeding back some of the catcher cavity energy into the buncher cavity. The remainder of the oscillator energy is coupled through a coaxial cable to the desired load. After passing the catcher grids, the electrons are moving at a greatly reduced velocity and are finally removed from the tube by a positive collector plate. The collector plate potential must be positive enough to attract all the electrons, but not so positive that electrons will strike at a high velocity and cause secondary emission. It is obvious that any random electron flow detracts from the over-all efficiency and stability of the system. Hence, the importance of effective removal of electrons after they have passed catcher grid. In the second article on this subject, some of the practical aspects of klystron operation will be considered. (Concluded next month) dagger Chief Electronic Engr. Bogart Manufacturing Corp. Varian Associates Story by Walter Cronkite January 8, 2017 Update: RF Cafe visitor Joe Molon (KA1PPV) sent the following after seeing this article (posted with permission) . WEDW CH 49 Transmitter Klystron Enjoy your site and check in almost everyday. Good stuff to know. I enjoyed the vintage piece on Varian. Ive been in TV broadcast for over 35 years, so I guess that makes me vintage, and I certainly remember Varian. We used them in high power (30kw) UHF TV transmitters. We even ran two in parallel to make it into a 60 kw transmitter back in 1981. Thats when pulsers first came out and for a short time we had the most efficient UHF transmitter in the country. We were getting around 66 with pulsers as opposed to 33 without. Ive attached two pics of the tube. Un-mounted and mounted in the old GE transmitter. For reliability you cant beat the new solid state transmitters though. They were used at WEDW CH 49 Bridgeport CT in a GE 30 kW analog TV transmitter. These were photographed probably in 1982. The transmitter used one for visual and one for aural service. Later we connected two visual tubes together in parallel to form a 60 kW transmitter. We had a similar transmitter at WEDN Norwich which used the same tube type. Happy New Year and keep posting cool stuff. Posted January 7, 2017