Klystron

Van Wikipedia

Een klystron is een elektronenbuis van het type inhaalbuis met inwendig gekoppelde roosters (trilholten) om

microgolven met hoge vermogens te genereren. Ze kunnen een hoogfrequent elektrisch vermogen leveren tot 2kW en zijn meestal gebouwd om te werken op één bepaalde, vaste frequentie (de frequentie kan licht aangepast worden door de trilholten mechanisch te vervormen). Een bijzondere uitvoering van dit type buis is de reflexklystron, die in het verleden veel als oscillator is toegepast in radar-ontvangers.

Een manier om de Klystron makkelijk te omschrijven is dat het een soort mini-elektronenversneller is. De Klystron wekt een elektronenstraal aan de kathode (-) die dan wordt versneld door middel van een gelijkspanning te brengen aan de anode (+). De snelheid van de elektronen wordt daarna gemoduleerd door een ingevoerd signaal waardoor bepaalde elekronen sneller en andere weer trager gaan. Het sturende signaal wordt afgetakt in de buurt van de anode, waarmee de oscillatie zichzelf in stand kan houden. Als resultaat krijgt men een ophoping van elektronen waardoor men microgolven met een hoog-vermogen bekomt aan de uitgangscaviteit.

Two-cavity klystron oscillator

De twee-holte versterkerklystronen worden omgezet in een oscillator-klystron door te verstrekken lijn tussen de ingang en uitgang holten terugkoppelt. De twee holte oscillator-klystrons hebben het voordeel om onder de beschikbare bronnen van de laag-lawaaimicrogolf te zijn, en om die reden vaak zijn gebruikt in de illuminator systemen van radars. De twee-holte oscillator-klystrons produceren klystron-typisch normaal meer vermogen dan het gereflecteerde vermogen.

Aangezien er geen reflector is, wordt slechts één levering met hoog voltage vereist; nochtans, om de buis te veroorzaken om te oscilleren, moet het voltage aan een bepaalde waarde worden aangepast. Dit is omdat de elektronenstraal de gebundelde elektronen in de tweede holte moet produceren om het uitgangsvermogen te produceren. Het voltage moet door de snelheid van de elektronenstraal te variëren aan een geschikt niveau worden aangepast toe te schrijven aan de vaste fysieke scheiding tussen de twee holten. Vaak kunnen verscheidene „wijzen“ van schommelingen worden waargenomen in een bepaald klystron.

Reflex klystron

In het reflex-klystron, komen de elektronenstraalpassen door één enkele resonerende holte. De elektronen worden in afgevuurd naar het uiteinde van de buis door het elektronenkanon. Na het overgaan door de resonerende holte worden zij weerspiegeld door een negatief geladen reflectorelektrode voor een andere pas door de holte, waar zij dan worden verzameld. De elektronenstraal is gemoduleerde snelheid wanneer het eerst door de holte overgaat. De vorming van elektronenstraal vindt plaats tussen de reflector en de holte. Het voltage op de reflector moet worden aangepast zodat het bundelen bij een maximum is aangezien de elektronenstraal de resonerende holte opnieuw ingeeft, zo wordt het verzekert van een maximum van energie overgebracht van de elektronenstraal aan de schommelingen van rf in de holte. Het reflectorvoltage kan lichtjes van de optimale waarde worden gevarieerd, dit resulteert in vermogenverlies, maar ook in een variatie in frequentie. Dit effect wordt gebruikt aan goed voordeel voor automatische frequentiecontrole in ontvangers, en in frequentiemodulatie voor zenders. Het niveau van modulatie dat voor transmissie wordt toegepast is klein dat de vermogenverlies hoofdzakelijk genoeg constant blijft. Bij gebieden verre van het optimale voltage, worden geen schommelingen verkregen bij allen. Er zijn vaak verscheidene gebieden van reflectorvoltage waar het reflex-klystron zal oscilleren; Deze worden bedoeld als wijzen. De elektronische stemmende waaier van het reflex-klystron wordt gewoonlijk bedoeld als variatie in frequentie tussen halve macht de punt-punten op de oscillerende wijze waar het maximale uitgaande vermogen de helft is op deze wijze. De moderne halfgeleidertechnologie heeft effectief het reflex-klystron in de meeste toepassingen vervangen.