Reflex Klystron Oszillatoren Forex

Siehe Elektronenröhren-Elektronenröhre, bestehend aus einer abgedichteten Umhüllung, in der Elektronen zwischen Elektroden fließen, die entweder durch ein Vakuum (in einem Vakuumrohr) oder durch ein ionisiertes Gas bei niedrigem Druck (in einem Gasrohr) getrennt sind. . Klicken Sie auf den Link für weitere Informationen. Einer elektronischen Ultrahochfrequenzvorrichtung, bei der ein stetiger Strom von Elektronen in einen alternierenden Strom umgewandelt wird, indem die Elektronengeschwindigkeiten mit einem ultrahochfrequenten elektrischen Feld moduliert werden, während sich die Elektronen durch den Spalt eines Hohlraumresonators bewegen. Die Modulation der Geschwindigkeiten bewirkt die Gruppierung der Elektronen in Bündel, und zwar aufgrund von Geschwindigkeitsdifferenzen in einem Driftraum, einem Abschnitt, der frei von dem ultrahochfrequenten Feld ist. Es werden zwei Arten von Klystronen verwendet: die schwimmende Drift und der Reflex. In dem Floating Drift Klystron passieren Elektronen sukzessive durch die Lücken von Hohlraumresonatoren (siehe Fig. 1). Die Geschwindigkeitsmodulation erfolgt in dem Spalt des Eingangsresonators, wobei das Ultrahochfeld in dem Spalt periodisch beschleunigt (halber Zyklus) und Verzögerung (halber Zyklus) ist. Beschleunigte Elektronen holen mit verzögerten Elektronen im Driftraum auf, was zur Bildung von Elektronenbündeln führt. Beim Durchgang durch den Spalt des Ausgangsresonators werden die Elektronenbündel mit dem Resonatorrsquos-Ultrahochfrequenzfeld in Wechselwirkung treten, die meisten abgebremst, und ein Teil ihrer kinetischen Energie wird in die Energie von Ultrahochfrequenzschwingungen umgewandelt. Abbildung 1. Schematische Darstellung der Klystrone: (a) Klystron-Verstärker, (b) Klystron-Oszillator (1) Kathode, (2) Fokussierzylinder, (3) Elektronenstrom, (4) Eingangshohlraumresonator, (5) Eingangsöffnung (6) Resonatorspalt, (7) Driftraum, (8) Ausgangshohlraumresonator, (9) Ausgangsapertur für ultrahochfrequente Energie, (10) Elektronenstromkollektoren, (11) Zwischenhohlraumresonatoren, (12) ) (14) erster Hohlraumresonator, (15) Kopplungsschlitz, durch den einige ultrahochfrequente Energie von dem zweiten Resonator zum ersten Resonator fließt, (16) zweiter Hohlraumresonator 1932 der sowjetische Hohlraumresonator Der Physiker DA Rozhanskii untersuchte die Idee, einen stetigen Elektronenstrom in einen Strom unterschiedlicher Dichte umzuwandeln, wobei die Tatsache, dass beschleunigte Elektronen mit abgebremsten Elektronen aufholen, genutzt wird. Ein Verfahren zur Herstellung hochenergetischer Ultrahochfrequenz-Oszillationen auf der Grundlage dieser Idee wurde 1935 vom sowjetischen Physiker AN Arsenrsquoeva gemeinsam mit dem deutschen Physiker O. Heil vorgeschlagen. Tatsächliche schwimmende Drift-Klystrone wurden zuerst von den amerikanischen Physikern W entwickelt und gebaut Hahn und G. Metcalf (und unabhängig von R. und Z. Varian). Die meisten Floating-Drift-Klystrons werden als Multicavity-Klystronverstärker hergestellt (siehe Abbildung 1, a). Zwischen dem Eingangsresonator und dem Ausgangsresonator liegende Zwischenhohlraumresonatoren ermöglichen es, das Frequenzpassband zu erweitern, die Effizienz zu erhöhen und die Verstärkung zu erhöhen. Klystron Verstärker sind für den Betrieb in engen Frequenzbereichen der Dezimeter - oder Zentimeter-Wellenlängen gebaut. Pulsmodell-Klystrone haben eine Leistung von mehreren Hundert Watt (W) bis 40 MW (MW) kontinuierlich arbeitender Klystrons, von wenigen Watt bis zu 1 MW. Die Verstärkung beträgt in der Regel 35 bis 60 Dezibel (dB). Die Effizienz schwankt zwischen 40 und 60 Prozent. Das Durchlassband beträgt im kontinuierlichen Betrieb weniger als 1% und im Impulsmodus bis zu 10%. Die Hauptanwendungsgebiete der Klystronverstärker sind das Dopplerradar, die Kommunikation mit Erdsatelliten, die Radioastronomie und das Fernsehen (Klystrons kontinuierlicher Mode) sowie die lineare Beschleunigung der Elementarteilchen und die Leistungsverstärkung im Langzeit-Hochauflösungsradar (Puls Klystrons). Eine kleine Anzahl industriell hergestellter Klystrone sind kontinuierlich arbeitende Klystron-Oszillatoren, üblicherweise mit zwei Hohlraumresonatoren (siehe Abbildung 1, b). Ein kleiner Bruchteil der in dem zweiten Resonator erzeugten ultrahochfrequenten Oszillationsleistung wird durch einen Kopplungsschlitz zum ersten Resonator übertragen, um Elektronengeschwindigkeiten zu modulieren. Die typische Leistung solcher Klystrone beträgt 1 bis 10 W, und ihre Effizienz beträgt weniger als 10%. Klystron-Oszillatoren werden vor allem in parametrischen Verstärkern und in Funkbaken mit Wellenlängen im Zentimeter - oder Millimeterbereich eingesetzt. Fig. 2. Schema eines Reflexklystons: (1) Kathode, (2) Fokussierzylinder, (3) Elektronenstrom, (4) Beschleunigungsgitter, (5) Hohlraumresonator, (6) Resonatorspalt, (7) 8) zweites Resonatorgitter, (9) erstes Resonatorgitter, (10) vakuumdichtes Keramikfenster, das als Auslauf für ultrahochfrequente Energie aus Resonator dient, (11) Resonatorspannungsversorgung, (12) Reflektor-Spannungsversorgung Reflexklystrone sind solche, bei denen der Elektronenstrom, der durch den Resonatorspalt hindurchgegangen ist, am Verzögerungsfeld des Reflektors ankommt, durch das Feld abgestoßen und durch den Resonatorspalt in die entgegengesetzte Richtung geleitet wird (siehe Fig. 2) . Während des ersten Durchgangs durch die Lücke moduliert das hochfrequente elektrische Feld des Spaltes die Elektronengeschwindigkeiten. Das zweite Mal, bewegen sich in die entgegengesetzte Richtung, kommen die Elektronen an der Lücke gruppiert in Trauben. Das Ultrahochfrequenzfeld in dem Spalt verzögert diese Bündel und wandelt einige ihrer kinetischen Energie in die Energie von Ultrahochfrequenzschwingungen um. Elektronenbündel werden gebildet, weil die beschleunigten Elektronen einem längeren Weg im Raum zwischen Hohlraumresonator und Reflektor folgen und damit mehr Zeit verbringen als die verzögerten Elektronen. Wenn die negative Reflektorspannung geändert wird, werden auch die Elektronenlaufzeit, die Ankunftsphase der Bündel an der Lücke und die Frequenz der erzeugten Oszillationen verändert (siehe Fig. 3). Figure 3. Reflexklystronfrequenz und Ausgangsleistung als Funktion der Reflektorspannung: (a) Oszillationsbandbreite, (b) Oszillationsbandbreite bei halber Leistung, (f & sub1;) Oszillationsfrequenz im Zentrum der Bandbreite, (8710f) Frequenzabweichung von f & sub1 ;. . (C) elektronischer Abstimmbereich bei halber Leistung Die Möglichkeit der Änderung der Frequenz der Oszillation wird bei der elektronischen Abstimmung verwendet. Dadurch ist es möglich, die Schwingfrequenz, praktisch trägheitsfrei und ohne Verlustleistung, bei der Frequenzmodulation und der automatischen Frequenzregelung zu steuern. Die mechanische Frequenzabstimmung kann durch Veränderung des Spaltes entweder durch Umlenken der Fläche (einer Membran) eines metallischen Klystron (siehe Fig. 4, a) oder durch Bewegen eines Abstimmkolbens eines abnehmbaren Teils des Hohlraumresonators, der mit dem Metall verbunden ist, erreicht werden Kanten von metallischen Scheiben, die von der klystronrsquos Glas - oder Keramikschale vorstehen (siehe 4, b). Zusätzlich zu diesem primären Hohlraumresonator haben viele Reflexklystrone einen zweiten Hohlraumresonator, der außerhalb der Vakuumhülle angeordnet ist (siehe Fig. 4, c). Die mechanische Frequenzabstimmung wird in diesem Fall durch Bewegen eines Stummels erreicht, wodurch der Spalt des zweiten Hohlraumresonators verändert wird. Solche Konstruktionen ermöglichen eine unbegrenzte Anzahl von Frequenzwiederholungen. Der Einbau eines Hoch-Q-Resonators verbessert die Frequenzstabilität, reduziert aber die klystronrsquos-Ausgangsleistung. Fig. 4 Mechanische Frequenzabstimmungsverfahren in einem Reflexklystron: (a) durch Umlenken der Membran, (b) durch Bewegen des Kolbens in dem abnehmbaren Teil des Hohlraumresonators, (c) durch Bewegen des Stummels im Hohlraumresonator außerhalb der Vakuummantelmembran (1) (2) Kanten von Metallscheiben, mit denen ein abnehmbarer Teil des Hohlraumresonators verbunden ist, (3) abnehmbarer Teil des Resonators, (4) Kolben innerhalb des Hohlraumresonators (Absenken verringert die Länge des Resonators (5) vakuumdichtes keramisches Kopplungsfenster zwischen Hohlraumresonatoren, (6) Stummel (Erhöhungsstummel erhöht Resonatorspalt und Oszillationsfrequenz), (7) Ausgangsapertur für ultrahochfrequente Energie Reflexklystrone wurden im Jahre 1940 entwickelt Die sowjetischen Ingenieure ND Deviatkov, DE Danilrsquotsev und IV Piskunov, die als Gruppe und unabhängig von der sowjetischen Ingenieur VF Kovalenko. Die ersten Arbeiten zur Theorie des Reflexklystron wurden von den sowjetischen Physikern Ia veröffentlicht. P. Terletskii im Jahre 1943 und S. D. Gvozdover im Jahre 1944. Reflex-Klystrone sind die am häufigsten verwendeten Ultra-Frequenz-Gerät. Sie sind für den Betrieb in den Dezimeter-, Zentimeter - und Millimeterwellenbändern hergestellt. Ihre Ausgangsleistung reicht von 5 mW bis 5 W. Ihr mechanischer Frequenzabstimmbereich beträgt bis zu 10 Prozent (bei Klystrons mit abnehmbaren Hohlraumresonatoren, einige Dutzend Prozent). Ihr elektronisches Tuning Sortiment ist in der Regel weniger als 1 Prozent. Ihre Effizienz beträgt etwa 1 Prozent. Reflexklystrone werden als Heterodyne in Superheterodyne-Funkempfängern, als Ansteueroszillatoren in Funksendern, als Schwachstromoszillatoren im Radar, in der Funknavigation und in der Messtechnik eingesetzt. REFERENZEN Kovalenko, V. F. Vvedenie v elektroniku sverkhvysokikh chastot, 2. Aufl. Moskau, 1955. Lebedew, I. V. Tekhnika i pribory SVCh, 2. Aufl. Vol. 2. Moskau, 1972. Gaiduk, V. I. K. I. Palatov und D. M. Petrov. Fizicheskie osnovy electroniki sverkhvysokikh chastot. Moskau, 1971. Mikrowellenröhre DATA Book, 28th ed. New Jersey 1972. Eine evakuierte Elektronenstrahlröhre, in der eine anfängliche Geschwindigkeitsmodulation, die Elektronen in dem Strahl verliehen wird, nachfolgend in der Dichtemodulation des Strahls resultiert, der als Verstärker in dem Mikrowellenbereich oder als ein Oszillator verwendet wird. Eine evakuierte Elektronenstrahlröhre, in der eine anfängliche Geschwindigkeitsmodulation, die Elektronen im Strahl verliehen wird, anschließend in der Dichtemodulation des Strahls resultiert. Ein Klystron wird entweder als Verstärker im Mikrowellenbereich oder als Oszillator verwendet. Für die Verwendung als Verstärker empfängt ein Klystron Mikrowellenenergie an einem Eingangshohlraum, durch den der Elektronenstrahl hindurchtritt. Die Mikrowellenenergie moduliert die Geschwindigkeiten der Elektronen in dem Strahl, der dann in einen Driftraum eintritt. Hier überholen die schnelleren Elektronen die langsameren zu Bündeln. Auf diese Weise wird die gleichmäßige Stromdichte des Ausgangsstrahls in einen Wechselstrom umgewandelt. Der gebündelte Strahl mit seinem signifikanten Anteil des Wechselstroms durchläuft dann einen Ausgangshohlraum, zu dem der Strahl seine Wechselspannungsenergie überträgt. Klystrons können als Oszillatoren betrieben werden, indem einige der Ausgangssignale in die Eingangsschaltung zurückgeführt werden. Weit verbreitet ist der Reflexoszillator, in dem der Elektronenstrahl selbst die Rückmeldung liefert. Der Strahl wird durch einen Hohlraum fokussiert und dort wie im Verstärker geschwindigkeitsmoduliert. Der Hohlraum weist gewöhnlich Gitter auf, um das elektrische Feld in einem kurzen Raum zu konzentrieren, so daß das Feld mit einem langsamen, niedervoltigen Elektronenstrahl wechselwirken kann. Verlassen des Hohlraums tritt der Strahl in einen Bereich seiner elektrischen Feldstärke ein, der seiner Bewegung entgegengesetzt ist und durch eine Reflektor-Elektrode erzeugt wird, die mit einem Potential negativ bezüglich der Kathode arbeitet. Die Elektronen haben nicht genug Energie, um die Elektrode zu erreichen, sondern werden im Raum reflektiert und kehren durch den Hohlraum wieder durch. Die Punkte der Reflexion werden durch Elektronengeschwindigkeiten bestimmt, wobei die schnelleren Elektronen weiter gegen das Feld gehen und daher länger dauern, um zurück zu gelangen, als die langsameren. Reflexoszillatoren werden als Signalquellen von 3 bis 200 GHz verwendet. Sie werden auch als Senderrohre in Rundfunk-Richtfunksystemen und in Niedrigleistungs-Radaren verwendet. Elektronen verlassen die erwärmte Kathode und werden durch die Fokussierelemente beschleunigt und fokussiert. Sie werden durch das Verzögerungsgitter verzögert und gebündelt. Sie drehen sich am Repeller. Ihre Häufigkeit hängt von der Größe ab. Eine Form der Elektronenröhre für die Erzeugung und Verstärkung der elektromagnetischen Mikrowellenenergie. Es ist ein Linearstrahlrohr, das eine Elektronenkanone, eine oder mehrere Hohlräume und eine Vorrichtung zum Modulieren des von der Elektronenkanone erzeugten Strahls enthält. Die am häufigsten verwendeten Klystronröhren sind die Zwei-Kavität, die Multikavität und die Reflexklystron. Eine Art von Vakuumröhre als Verstärker und Oszillator für UHF und Mikrowellensignale verwendet. Es wird typischerweise als Hochleistungsfrequenzquelle in solchen Anwendungen verwendet, wie Teilchenbeschleuniger, UHF-Fernsehübertragung und Satelliten-Erdstationen. Das Klystron wurde 1937 an der Stanford University erfunden und wurde ursprünglich als Oszillator in Radarempfängern während des Zweiten Weltkrieges verwendet. Eine Klystronröhre nutzt drehzahlgesteuerte Elektronenströme, die durch einen Resonanzhohlraum führen. Elektronen in einem Klystron werden durch die Anwendung von mehreren hundert Volt auf eine kontrollierte Geschwindigkeit beschleunigt. Wenn die Elektronen die erwärmte Kathode der Röhre verlassen, werden sie durch einen schmalen Spalt in eine Resonanzkammer geleitet, wo sie durch ein HF-Signal beaufschlagt werden. Die Elektronen bündeln sich zusammen und sind in eine oder mehrere zusätzliche Kammern gerichtet, die auf oder nahe der Röhren-Betriebsfrequenz abgestimmt sind. Starke HF-Felder werden in den Kammern induziert, da die Elektronenbündel Energie aufgeben. Diese Felder werden schließlich an der Ausgangs-Resonanzkammer gesammelt. Siehe Magnetron und Diode. Link zu dieser Seite: Ein Klystron-Modulator mit Glühfadenzuführung zur Stromversorgung eines Klystron-Heizers, einer Ionenpumpen-Stromversorgung und Fokus-Stromversorgungen zur Energieversorgung der Magnet-Magnetventile. Für C-Band Klystron Hochleistungsverstärker werden nachstehend aufgeführte CPI-Systeme mit ihren einzigartigen, hochleistungsfähigen SuperLinear-Wanderwellenröhrenverstärkern (TWTAs) und klystron Leistungsverstärkern (KPAs) als Schlüsselkomponenten angeboten Diese Initiativen zur Energieeinsparung. Everleighs Design-Erfahrung in der Mikrowelle Bereich ist umfangreich, einschließlich Teledyne Mikrowellenelektronische Technologien (TWTs) und TWT-Verstärker koaxiale, konventionelle und positiv gepulste Magnetrons reflex klystrons klystron Verstärker und Tetroden für Frequenzbereiche von 300 MHz bis 35 Ghz bei Leistungsstufen von 10 MW Bis 2 MW. 0 kw klystron Hochleistungsverstärker mit harmonischem Ablehnungsfilter und motorisiertem Kanalwechsler Zitate sind eingeladen zum Kauf von Kathodenstrahloszilloskop, Funktionsgenerator, Digitalmultimeter, Allzweckbread Board Trainer, DC Amperemeter, Arduino Basic Kit, Arduino UNO - R3 Board, Gunn Power und Klystron Netzteil. Der Vertrag beinhaltet die Lieferung eines 115 kV 25a gepulsten Modulators für die Lieferung eines Klystron für die Verpackungsstation HF-Leistungskoppler, die sich an der Stelle von CEA Saclay befinden. Auftragsbekanntmachung: Bereitstellung eines 704 MHz gepulsten Klystron und seiner HF-Leitung. 8 Mio. Folgeauftrag von Japans Nationales Institut für Informations - und Kommunikationstechnologie (NICT) zur Finanzierung der Designänderungen und Produktion eines 94 Gigahertz Extended Interaction Klystron (EIK) für die Erde, Wolken-Aerosole und Strahlungsexplorer (EarthCARE) Profilierradar. Durch die Unterstützung des stabilen Betriebes der klystron Vakuumröhrenverstärker trägt der Tektronix RSA6114A Echtzeit-Spektrumanalysator zur Entwicklung von SPring-8 Röntgenlaser bei. Ausschreibungen werden für die Lieferung und Garantie von S-Band gepulsten Klystron mit Zubehör wie pro Käufer Tender Spezifikation erforderlich, bei Läden Einheit, Belapur, Navi Mumbai Air Force für die Reparatur und Austausch von Hybrid-Wanderwellenröhre und Klystron. Oder Twystron, Technologie zur Unterstützung eines Hochleistungs-Hochfrequenzverstärkers für das Radarsystem TPS-75.RF Cafe Software RF Cafe begann das Leben 1996 als RF Tools in einem AOL-Screen-Namen-Webspace von insgesamt 2 MB. Sein primärer Zweck war, mich mit dem leichten Zugang zu allgemein benötigten Formeln und Referenzmaterial während meiner Arbeit als HF-System und Schaltungsdesign-Ingenieur zu versorgen. Das Internet war damals noch weitgehend unbekannt und nicht viel in Form von WYSIWYG verfügbar. Alle Marken, Urheberrechte, Patente und sonstige Eigentumsrechte an Bildern und Texten, die auf der Internetseite von RF Cafe verwendet werden, werden hiermit anerkannt. Verwenden Sie SEARCH, um zu finden, was Sie benötigen. Es gibt 1.000s von Seiten Indexed auf RF Cafe Microwave Klystron Oszillatoren April 1952 Radio amp Television News Artikel April 1952 Radio amp Television News Inhaltsverzeichnis Diese Artikel werden gescannt und OCRed aus alten Ausgaben der Radio amp Television News Magazin. Hier ist eine Liste der Radio-amp Television News-Artikel, die ich bereits gepostet habe. Alle Urheberrechte werden hiermit anerkannt. Die Mikrowelle Klystron wurde 1937 von den Brüdern Russell und Sigurd Varian erfunden. Wenn Sie im Mikrowellen-Design-Geschäft für ein paar Jahrzehnte gewesen sind, werden Sie zweifellos erkennen Sie den Firmennamen von Varian Associates. Besonders wenn Sie in der Luft-und Raumfahrt oder Verteidigung Elektronik-Geschäft gearbeitet. Es gibt ein Video auf YouTube eines Segments auf Varian, das irgendwann um 1990 von Walter Cronkite gemacht wurde. Es gibt auch ein historisches Stück auf Varian Associates auf der Communications amp Power Industries Website. Dieser Artikel aus dem Jahr 1952 deckt die Grundlagen des Klystron-Betriebs ab und berichtet über den zunehmenden Einsatz von Klystrons in Hochfrequenzanwendungen - auch von Amateurfunkern, die das obere Ende der Bands erforschen. RF Cafe Besucher Joe Molon (KA1PPV) schickte einige Fotos von einem Klystron er arbeitete mit dem Fernsehsender WEDW in Bridgeport, Connecticut. Sehen Sie die Bilder und seine Anmerkung unten. Mikrowellen-Klystron-Oszillatoren Von Joseph Racker und Lawrence Perenicdagger Teil 1. Praktische Betriebsdaten über Klystrone, wie sie in heutigen Kommunikationsgeräten verwendet werden. Mikrowellenfrequenzen werden in zunehmendem Maße in kommerziellen Fernsehen - und Kommunikationsverbindungen, Amateurübertragung und einer langen Liste von staatlichen und industriellen elektronischen Geräten wie Radar, Instrumentenlandung, Lenkflugkörper und Flugverkehrskontrolle verwendet. Folglich bietet das Feld der Mikrowellentechniken eine hervorragende Gelegenheit für Techniker und Ingenieure sowie für interessante Ausrüstung für Schinkenbetrieb. Feige. 5 ist ein Blockdiagramm eines typischen Senders und Empfängers, der bei Mikrowellenfrequenzen arbeitet. Wie in diesem Diagramm zu sehen ist, arbeiten alle Stufen mit Ausnahme des Mikrowellenoszillators in dem Sender - und Eingangsschaltkreis und dem lokalen Oszillator im Empfänger mit herkömmlichen Frequenzen. Dies veranschaulicht eine sehr wichtige Tatsache, nämlich ein gründliches Verständnis von Mikrowellenoszillatoren und deren zugehörigen Schaltungen, die dem Leser eine sehr wesentliche Grundlage für die Wartung und den Bau von vielen Mikrowellensystemen bieten. Mit anderen Worten, allgemein gesprochen, ist ein Mikrowellensender nicht mehr als ein herkömmlicher Sender, der einen Mikrowellenoszillator verwendet. Ein Mikrowellenempfänger ist eine Standard-Superheterodyn-Schaltung, die einen lokalen Mikrowellenoszillator und eine Eingangsschaltung verwendet. Feige. 5 - Blockschaltbild eines herkömmlichen Mikrowellensenders und Empfängers. Es gibt eine Anzahl von Verfahren zur Erzeugung von Energie bei Mikrowellenfrequenzen, einschließlich Leuchtstoffoszillatoren, Magnetronen, Wanderwellenröhren und Klystronen. Der Klystron-Oszillator, der Gegenstand dieses Artikels ist, ist bei weitem der am häufigsten verwendete Oszillator, insbesondere bei kommerziellen Geräten. Sylvanias reflex klystron ist für Wellenlängen zwischen 6-7 cm ausgelegt. Aus Gründen, die in diesem Artikel nicht diskutiert werden müssen, ist es extrem schwierig und ineffizient, Mikrowellenenergie unter Verwendung herkömmlicher Techniken und Röhren zu erzeugen. Von den aufgeführten Mikrowellen-Oszillatoren verwendet nur die Leuchtstoffröhre Standard-Oszillatorschaltungen. Diese Art von Oszillator hat jedoch eine obere Frequenz von etwa 4000 mc. Alle anderen Oszillatoren, die manchmal als Transitzeit-Oszillatoren bezeichnet werden, verwenden neue und unterschiedliche Oszillationsverfahren. Da völlig neue Techniken beteiligt sind, haben die Autoren diesen Artikel in zwei Teile geteilt. Der erste Teil beschreibt die grundlegende Theorie der Klystron-Operation, so dass ein Leser, der noch nie hatte eine vorherige Mikrowelle Erfahrung kann verstehen, wie es funktioniert. Der zweite Teil umfasst die praktischen Aspekte des Klystron-Oszillators, nämlich dessen Konstruktion, Kennlinien, Abstimmungsverfahren, Modulation und Wartung. Unnötig zu sagen, kann der Leser nicht absorbieren das Material im zweiten Teil präsentiert, es sei denn, er versteht die Theorie im ersten Teil skizziert. Feige. 1 - Elektronenfluss in einem Diodenschlauch. Erhaltung des Energierechts Ein sehr bekanntes universelles Gesetz - Erhaltung der Energie - das in der elektronischen Theorie selten verwendet wird, wird bei Klystron und anderen Transitzeit-Oszillator-Operationen sehr wichtig. Sie werden als Transitzeit-Oszillatoren bezeichnet, da die Energie, die erforderlich ist, um Schwingungen aufrechtzuerhalten, aus dem Elektronenstrom erhalten wird, während sie sich im Transit zwischen der Kathode oder der Elektronenkanone, der Platte oder dem Kollektor befindet. Um zu verstehen, wie diese Energie übertragen wird, muss die Erhaltung des Energiegesetzes auf den Elektronenfluss angewendet werden. Man betrachte die Strömung eines Elektrons, das die Kathode der Diode verlässt, wie in Fig. 1 und bewegt sich zur Platte hin. Wenn die Platte gegenüber der Kathode positiv ist, wird das Elektron auf die Platte beschleunigt. Immer wenn jede Masse, einschließlich eines Elektrons, beschleunigt wird, nimmt sie Energie auf. Aus dem Gesetz der Erhaltung der Energie ist bekannt, dass diese Energie von einem anderen Element im System kommen muss. Tatsächlich kommt in diesem Fall die Energie von der Batterie. Dies ist am leichtesten sichtbar, wenn das Elektron tatsächlich die Platte erreicht. Zu diesem Zeitpunkt würde das Elektron normalerweise eine positive Ladung neutralisieren und das Plattenpotential würde abnehmen. Allerdings verbraucht die Batterie Energie und zieht ein Elektron von der Platte weg, wenn sich das Transitionselektron an sie annähert, so daß, wenn das Elektron tatsächlich die Platte erreicht, keine Nettoveränderung der Ladung stattfindet und das Plattenpotential konstant bleibt. Die wichtigste Tatsache ist jedoch, dass, wenn ein Elektron beschleunigt wird, es Energie gewinnt und diese Energie von irgendeinem Element im System kommt. In ähnlicher Weise wird, wenn das Plattenpotential negativ ist, das Elektron durch die Platte verzögert oder verlangsamt. Wenn ein Elektron verzögert wird, gibt es Energie auf. So stößt es, wenn es sich der Platte nähert, ein Elektron auf der Platte zur Batterie hin ab. Dies bedeutet, dass Energie an die Batterie zurückgegeben wird. Nun wollen wir dieses Gesetz der Erhaltung der Energie auf ein Elektron anwenden, das in einem elektrischen Feld fließt, wie es in dem in einem späteren Abschnitt beschriebenen Hohlraum existieren kann. Wenn das Elektron durch das Feld beschleunigt wird, gewinnt es Energie, die aus dem Feld kommen und schwächer werden muss. Ein Elektron, das durch das Feld beschleunigt wird, bewirkt also eine Abnahme der Feldstärke. Umgekehrt verliert ein Elektron, das durch das Feld verzögert wird, Energie und erhöht die Feldstärke. In diesem Artikel wird die Richtung des elektrischen Feldes durch einen Pfeil und die Größe des Feldes durch die Länge des Pfeils dargestellt. Ein in Richtung des Feldes fließendes Elektron wird dadurch beschleunigt (einige Texte verwenden die umgekehrte Konvention), während ein Elektron, das gegen das Feld fließt, dadurch verzögert wird. Durchfluss im Hohlraumresonator Bei Mikrowellenfrequenzen ist ein spezieller Typ eines abgestimmten Kreislaufs, der als Hohlraumresonator oder einfach ein Hohlraum bekannt ist, erforderlich. Der Hohlraum ist ein hohler Metallkasten, der rechteckig, zylindrisch, sphärisch oder eine Anzahl anderer Formen sein kann. Verschiedene Arten von Hohlräumen sind in Fig. 1 gezeigt. Der Hohlraum ist gewöhnlich etwa eine halbe Wellenlänge lang (Wellenlänge, wie in dem Hohlraum gemessen), obwohl er auch jede beliebige Anzahl von halben Wellenlängen lang sein kann. Feige. 2 - Verschiedene Arten von Hohlräumen. In jedem abgestimmten Kreislauf, wie dem herkömmlichen LC-Tank bei herkömmlichen Frequenzen, erfolgt ein kontinuierlicher Energieaustausch von magnetischem zu elektrischem Feld und umgekehrt. Zum Beispiel wird in der LC-Schaltung die im Magnetfeld um die Spule gespeicherte Energie in das elektrische Feld übertragen, das sich im Kondensator aufbaut, wenn der Strom im Stromkreis abfällt. Während des nächsten Halbzyklus wird, wenn der Kondensator entlädt, die elektrische Energie des Kondensators in das Magnetfeld übertragen, das um die Spule erzeugt wird. In einem Hohlraum findet dieser kontinuierliche Energieaustausch in der Luft innerhalb des Hohlraums statt. In einem rechteckigen Hohlraum mit einer halben Wellenlänge existiert beispielsweise das elektrische Feld sinusförmig entlang der Länge des Hohlraums, wie in Fig. 2 gezeigt ist. 3. Das Feld ist in der Mitte immer maximal und verringert sich an den Enden auf Null. Das Magnetfeld in dem Hohlraum weist auch eine sinusförmige Variation auf, die an den Enden maximal ist und im Zentrum 0 wird. In Fig. In Fig. 3 sind drei momentane Werte der elektrischen Feldverteilung dargestellt. In Fig. In Fig. 3A ist das elektrische Feld auf seiner maximalen Intensität. In Fig. 3B, die kurze Zeit später auftritt, nimmt das gesamte Feld ab (und beginnt, das Magnetfeld aufzubauen). In Fig. In 3C hat das Feld einen Halbzyklus des Betriebs (seit 3A) durchlaufen und liegt auf seinem maximalen negativen Wert. Feige. 3 - Elektrische Felder in rechteckiger Führung. Genau wie bei einem beliebigen Tankkreis würde die Intensität des elektrischen Feldes während jedes aufeinanderfolgenden Zyklus aufgrund eines geringen Energieverlustes, der dem Widerstandsverlust äquivalent ist, geringfügig abnehmen, es sei denn, eine Methode zur Ergänzung dieser Energie ist verfügbar. Dies kann durch Verwendung eines Elektronenstroms erfolgen. Es sei angenommen, daß, wie in Fig. 4 ist ein kleiner Schlitz in der Mitte eines rechteckigen Hohlraums eingesetzt, und ein Elektronenstrom wird durch diesen Schlitz geleitet. Wenn das elektrische Feld des Hohlraums so gerichtet ist (positiver Halbzyklus), daß es die Elektronen beschleunigt, wird Energie von dem Feld auf die Elektronen übertragen, und die Feldintensität nimmt ab, und die Oszillationen werden gedämpft. Wenn jedoch das Feld so gerichtet ist (negativer Halbzyklus), daß es den Elektronenstrom verzögert, wird Energie von Elektronen auf Feld übertragen und Oszillationen werden aufrechterhalten. Dies ist das Grundprinzip des Klystron-Betriebs. Feige. 4 - Elektronenstrom, der durch den Schlitz in einem rechteckigen Wellenleiter fließt. Wenn im obigen Beispiel der Elektronenstrom durch den Hohlraum mit gleichförmiger Intensität geleitet würde, würde er das Feld während eines Halbzyklus erhöhen und während des nächsten Halbzyklus verringern, und es würde keinen Nettoaustausch von Energie geben. Wenn wir jedoch den Elektronenstrom so anordnen könnten, dass die Dichte des Elektronenflusses während der Halbperiode des Halbbildes viel größer als die Dichte während des positiven Halbzyklus ist, dann würde es einen Nettoaustausch von Energie von dem Elektronenstrom zu der Feld. Der Vorgang, mit dem der Elektronenstrahl auf diese Weise gebündelt wird, wird als Bündelung oder Geschwindigkeitsmodulation bezeichnet. Die Geschwindigkeitsmodulationswirkung wird am besten durch Betrachten des Betriebs des einfachsten Typs des Geschwindigkeitsmodulationsoszillators, der als positives Gitter bezeichnet wird, Barkhausen-Kurz oder Verzögerungsfeldoszillator verstanden. Bei diesem Oszillator-Typ, der in Fig. 6 wird das Gitter auf einem positiven Potential gegenüber Kathode und Platte betrieben und die Platte ist bezüglich der Kathode negativ. Feige. 6 - Die Elektronenbewegung in einem positiven Gitter (Barkhausen-Kurz) - Oszillator mit konstanten Elektrodenpotentialen. Der Betrieb dieser Schaltung wird zuerst unter d. c. betrachtet. Bedingungen und dann mit einem a. c. Spannung an das Gitter angelegt. Darüber hinaus ist es zwar einfacher, das Verhalten eines einzelnen Elektrons zu untersuchen, obwohl die vollständige Aktion viele Elektronen beinhaltet. Dann wird später die so erhaltene Argumentation auf ganze Elektronengruppen ausgedehnt. Man betrachte die Strömung eines die Kathode des in Fig. 1 gezeigten Rohres verlassenden Elektrons. 6 mit kurzgeschlossenem Tankkreis (keine Wechselspannung am Netz). Wenn ein Elektron die Kathode verlässt, wird es durch das hohe positive Potential zum Gitter hin beschleunigt. Wenn das Elektron das Gitter erreicht, ist seine Geschwindigkeit hoch und es kann entweder auf das Gitter treffen, seine Energie in Form von Wärme liefern oder - wahrscheinlicher - durch den Raum zwischen den Gitterdrähten in den Bereich zwischen Gitter und Platte gelangen . In dem Gitterplattenbereich ist das elektrische Feld in der entgegengesetzten Richtung, da die Platte bezüglich des Gitters negativ ist. Dieses Feld neigt dazu, das Elektron zu verlangsamen, und aus diesem Grund wird der Oszillator manchmal als Verzögerungsfeldoszillator bezeichnet. Wenn die Plattenspannung hinreichend negativ ist, kommt das Elektron an einer Stelle im Raum zwischen dem Gitter und der Platte zur Ruhe. Die Anziehung des Gitters bewirkt dann, dass das Elektron die Richtung umkehrt und sich zum Gitter zurück bewegt. Das Elektron schwingt dann vor und hinter das Gitter (Weg M, N, 0), bis es schließlich auf einen der Gitterdrähte trifft. Das Phänomen ist sehr eng parallel zu dem der Schwingung eines gedämpften Pendels (gedämpft, weil das Elektron in jedem Zyklus etwas Energie verliert). Wenn keine anderen Elemente in die Schaltung eingeführt würden, würden viele einzelne Elektronenschwingungen im Raum zwischen der Platte und der Kathode auftreten, was äquivalente Energieschwingungen im Gitterkreis verursachen würde. Die genaue Phase und Amplitude dieser Schwingungen zwischen zwei Elektronen würde von der Zeit abhängen, zu der die Elektronen emittiert wurden, und die Raumladung zu dieser Zeit. Es ist offensichtlich, daß unter diesen Bedingungen keine nützliche Oszillatorenergie dem Gitterkreislauf zugeführt werden kann, da die Elektronenoszillationen zufällig sind und einander aufheben. Nun nehmen wir an, dass ein a. c. Spannung dem Gitter überlagert wird. (Tankkreislauf nicht mehr kurzgeschlossen). Die Frequenz dieses Signals ist so hoch, daß sich die Spannung, wenn das Elektron von der Kathode zu dem Gitter fließt, um die Hälfte eines Zyklus verändert hat, zum Beispiel von maximalem positivem zu maximalem negativem oder von null bis null und so weiter . Dies ist in Fig. 3 gezeigt. 8 wobei (A) die Wechselspannung Spannung und (B) der oszillierende (kein Energieverlust) Elektronenweg. Wir definieren die Geschwindigkeit v o. Als die Geschwindigkeit des Elektrons an irgendeinem Punkt im Kathoden-Plattenraum mit Gitterpotential an der Gleichstromquelle. Wert, der in Fig. 6. Betrachten Sie die relativen Geschwindigkeiten der Elektronen, die die Kathode verlässt, während des Gitters. Potential von A, B und C, wie in Fig. 8A. Ein Elektron, das während der Zeit A verlässt, bewegt sich mit einer Geschwindigkeit kleiner als v & sub0; in der Kathodengitterebene, weil während dieser Zeit das Gitter immer auf einem negativen a. c. Potenzial. Es verliert mehr Geschwindigkeit zwischen Gitter und Platte, da während dieser Zeit das Gitter positiv ist. Somit ist ihre Gesamtgeschwindigkeit kleiner als v o. Feige. 8 - Graph (A) Rasterfeld Spannung und (B) Elektronenposition im Raum, die die Kathode verlässt, wenn die Zeitbasis gleich Null ist. Ein Elektron, das die Kathode mit dem Gitterpotential bei B verlässt, wird bei ungefähr v & sub0; Da das Gitter sowohl während seines Kathodengitters als auch der Gitterplattenwege die Hälfte der Zeit und die negative Hälfte der Zeit positiv ist. Schließlich wird ein Elektron, das zum Zeitpunkt C emittiert wird, sich mit einer Geschwindigkeit bewegen, die größer als v o ist. Da das Gitter positiv (a. c.) ist, wenn es sich in der Gitter-Kathoden-Ebene befindet und negativ in der Gitterplattenebene ist. Es ist leicht ersichtlich, dass die Elektronen, die zum Zeitpunkt C emittiert werden, dazu neigen, die Elektronen, die zum Zeitpunkt A emittiert werden, aufzufangen, so dass Elektronen dazu neigen, in Bündeln anstatt vollständig zufällig zu oszillieren. Nun kann eine nutzbare Oszillationsenergie dem Netzkreislauf zugeführt werden. Grundsätzlich ist das Klystron, wie in Fig. 7, besteht aus einer Elektronenkanone, Buncher und Fanggitter und einem Kollektor. Die Elektronenkanone ist ähnlich zu denjenigen, die in Kathodenstrahlröhren gefunden werden, und Funktionen, um einen stetigen Strom von Elektronen bereitzustellen. 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. Feige. 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, 2016 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, 2016