คำว่า klystron นำมาจากรูปแบบต้นกำเนิดของคำกริยาภาษากรีก (klys) หมายถึงการไหลของคลื่นที่ซัดเข้าหาฝั่งเช่นเดียวกับส่วนสุดท้ายของ คำว่าอิเล็กตรอน . ผู้ประดิษฐ์ klystron เป็นพี่น้องสองคนคือ ซิเกิร์ดวาเรียน และ รัสเซล จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดในปี พ.ศ. 2480 และวางจำหน่ายในปี พ.ศ. 2482 ข้อมูลเกี่ยวกับเครื่องขยายเสียง klystron ได้รับอิทธิพลจากนักวิจัยด้านเรดาร์ของสหรัฐอเมริกาและสหราชอาณาจักร บทความนี้ให้ภาพรวมของ เครื่องขยายเสียง klystron , ประเภท , และมัน แอปพลิเคชัน
Klystron Amplifier คืออะไร?
klystron เครื่องขยายเสียงเป็นอุปกรณ์ ใช้ในการขยายสัญญาณความถี่ไมโครเวฟที่ไปถึงขั้นสูงของการได้รับพลังงานโดยใช้หลักการของหลอดสูญญากาศและแนวคิดการรวมอิเล็กตรอน ช่วงย่าน UHF ของเครื่องขยายเสียง klystron มีตั้งแต่ 300 MHz-3 GHz ถึง 400 GHz สิ่งเหล่านี้สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมประเภทต่างๆเช่นดาวเทียมการแพร่ภาพโทรทัศน์การแพทย์เรดาร์เครื่องเร่งอนุภาคเป็นต้น
เครื่องขยายเสียง Klystron
การทำงานของ Klystron สามารถทำได้ตามขั้นตอนต่อไปนี้
- ปืนอิเล็กตรอนใน klystron สร้างการไหลของอิเล็กตรอน
- ความเร็วของอิเล็กตรอนจะถูกควบคุมโดยโพรงที่รวมกันเพื่อให้พวกมันสามารถเข้ามารวมกันเป็นพวงที่เอาต์พุตของโพรง
- กลุ่มของอิเล็กตรอนจะกระตุ้นไมโครเวฟในช่อง o / p ของเครื่องขยายเสียง
- การไหลของไมโครเวฟเข้าสู่ท่อนำคลื่นจะเคลื่อนย้ายพวกมันไปยังเครื่องเร่งความเร็ว
- ในที่สุดอิเล็กตรอนจะถูกดูดซับในตัวหยุดลำแสง
การจำแนกประเภทของเครื่องขยายเสียง Klystron
เหล่านี้ เครื่องขยายเสียง เป็นหลอดสุญญากาศไมโครเวฟที่ทรงพลังและมอดูเลตด้วยความเร็วที่ใช้ในบางประเภท ระบบเรดาร์ . อุปกรณ์เหล่านี้ใช้ประโยชน์จากผลของเวลาในการถ่ายเทโดยการเปลี่ยนความเร็วของลำแสงอิเล็กตรอน เครื่องขยายเสียง klystron ประกอบด้วยหนึ่งหรือหลายช่อง แอมพลิฟายเออร์ klystron ประกอบด้วยช่องว่างอย่างน้อยหนึ่งช่องซึ่งมีบทบาทสำคัญในท่อ klystron โดยการควบคุมสนามไฟฟ้าในบริเวณแกนของท่อ klystron สิ่งเหล่านี้แบ่งออกเป็นสองประเภทขึ้นอยู่กับฟันผุซึ่งรวมถึงสิ่งต่อไปนี้
- เครื่องขยายเสียง klystron สองช่อง
- เครื่องขยายเสียง Reflex klystron
เครื่องขยายเสียง Klystron สองช่อง
Cavity Klystron Amplifiers ประเภทนี้รวมถึงช่องต่างๆที่ใช้สำหรับควบคุมสนามไฟฟ้าในบริเวณแกนของท่อ klystron เครือข่ายถูกจัดเรียงไว้ในศูนย์กลางของโพรงหลายช่องเพื่อให้การไหลของอิเล็กตรอน ที่นี่โพรงหลักโดยอุปกรณ์จับคู่เรียกว่า Buncher ในขณะที่ช่องถัดไปโดยอุปกรณ์จับคู่มีชื่อว่า Catcher
ทิศทางของพื้นที่จะเปลี่ยนไปตามความถี่ของช่อง Buncher เพื่อให้สารทดแทนรีบและทำให้ลำแสงอิเล็กตรอนไหลผ่านเครือข่ายได้ช้าลง พื้นที่ภายนอกของเครือข่าย Buncher มีชื่อเป็นพื้นที่ลอยซึ่งสามารถสร้างขึ้นได้ด้วยอิเล็กตรอนในบริเวณนี้เมื่ออิเล็กตรอนเร็วผ่านอิเล็กตรอนที่ไหลช้า
เครื่องขยายเสียง Klystron สองช่อง
หน้าที่หลักของช่องดักจับคือการรับพลังงานจากลำแสงของอิเล็กตรอน เครือข่ายตัวจับจะถูกจัดเรียงด้วยลำแสงในตำแหน่งที่มีการสร้างบันเดิลอย่างสมบูรณ์ ตำแหน่งจะถูกกำหนดโดยใช้เวลาในการถ่ายโอนของกลุ่มที่ความถี่วิทยุปกติของฟันผุ ตัวเก็บรวบรวมได้รับพลังของลำแสงอิเล็กตรอนและเปลี่ยนเป็นอุณหภูมิและรังสีเอกซ์ ช่องพิเศษระหว่างอินพุตและช่องเอาต์พุตของ klystron พื้นฐานสามารถเพิ่มกำลังขับการขยายและประสิทธิภาพของ klystron ช่องว่างเพิ่มเติมให้ความเร็วในการปรับลำแสงอิเล็กตรอนและผลิตพลังงานที่เพิ่มขึ้นซึ่งสามารถเข้าถึงได้ที่เอาต์พุต
เครื่องขยายเสียง Reflex Klystron
Reflex klystron คิดค้นโดย โรเบิร์ตซัตตัน ดังนั้นอีกชื่อหนึ่งของแอมพลิฟายเออร์ klystron นี้คือ หลอดซัตตัน . เป็นหลอดพลังงานต่ำและทำงานเป็นออสซิลเลเตอร์ เครื่องขยายเสียงนี้ส่วนใหญ่ใช้เป็น ออสซิลเลเตอร์ ภายในโมดูเลเตอร์ของเครื่องรับเรดาร์เช่นเดียวกับเครื่องส่งสัญญาณไมโครเวฟ อย่างไรก็ตามอุปกรณ์เหล่านี้ทดแทน ด้วยสารกึ่งตัวนำ อุปกรณ์ไมโครเวฟ
ในแอมพลิฟายเออร์ประเภทนี้การไหลของลำแสงอิเล็กตรอนจะอยู่ในช่องเรโซแนนซ์เพียงช่องเดียวและอิเล็กตรอนจะรวมพลังด้วยปืนอิเล็กตรอนเข้าไปในส่วนหนึ่งของหลอด หลังจากปล่อยให้ใช้โพรงเรโซแนนซ์แล้วพวกมันจะถูกสร้างขึ้นใหม่ด้วยอิเล็กโทรดสะท้อนแสงที่กระตุ้นในทางลบซึ่งมีไว้สำหรับการส่งผ่านไปยังช่องอื่นซึ่งจะถูกเก็บรวบรวม
เครื่องขยายเสียง Reflex Klystron
เมื่อใดก็ตามที่ลำแสงของอิเล็กตรอนไหลไปทั่วโพรงเรียกว่าการมอดูเลตความเร็ว การรวมกลุ่มอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้นในพื้นที่การไหลระหว่างโพรงเช่นเดียวกับตัวสะท้อนแสง ควรปรับแรงดันไฟฟ้าที่ด้านบนของตัวสะท้อนแสงเพื่อให้การรวมตัวของอิเล็กตรอนอยู่ในระดับสูงสุดเนื่องจากลำอิเล็กตรอนกลับมาที่โพรงดังนั้นการตรวจสอบว่าพลังงานสูงสุดจะถูกกระตุ้นในช่องจากลำแสงไปยังการสั่นของ RF
แรงดันไฟฟ้าของตัวสะท้อนแสงจะเปลี่ยนไปเล็กน้อยจากค่าที่ดีที่สุดซึ่งส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่และการสูญเสียพลังงานเอาต์พุต ผลลัพธ์นี้ให้ประโยชน์สำหรับการควบคุมความถี่อัตโนมัติในเครื่องรับและในการมอดูเลตความถี่สำหรับเครื่องส่ง ระดับของการมอดูเลตที่มีผลต่อการสื่อสารมีเพียงเล็กน้อยเพียงพอที่กำลังขับโดยพื้นฐานยังคงมีเสถียรภาพ
มีหลายส่วนเป็นประจำสำหรับแรงดันไฟฟ้าของตัวสะท้อนแสงซึ่งเครื่องขยายเสียงจะแกว่งสิ่งเหล่านี้จะระบุด้วยแบบฟอร์ม โดยทั่วไปช่วงการปรับเปลี่ยนอิเล็กทรอนิกส์สำหรับเครื่องขยายเสียงจะแสดงโดยการเปลี่ยนแปลงความถี่ระหว่างจุดไฟครึ่งหนึ่ง พาวเวอร์พ้อยท์เหล่านี้จะอยู่ในรูปแบบของการสั่นโดยที่กำลังเอาต์พุตเป็นครึ่งหนึ่งของเอาต์พุตสูงสุดในรูปแบบ แอมพลิฟายเออร์นี้จะถูกเปลี่ยนในหลายแอพพลิเคชั่นที่มีกระแส เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ .
ความแตกต่างระหว่าง Two Cavity Klystron และ Reflex Klystron
ความแตกต่างระหว่าง klystron สองช่องและ klystron แบบสะท้อนมีดังต่อไปนี้
- klystron สองช่องเป็นท่อ klystron ที่ง่ายที่สุด
- ประกอบด้วยตัวสะท้อนโพรงไมโครเวฟสองตัวคือบันเชอร์และตัวจับ
- klystron นี้สามารถใช้เป็นเครื่องขยายเสียงได้
- Reflex Klystron เป็นอุปกรณ์โพรงเดียว
- Reflex Klystron ใช้เป็นออสซิลเลเตอร์
- ชื่อของ klystron นี้ถูกนำมาใช้เนื่องจากการสะท้อนกลับของลำแสงอิเล็กตรอน
- klystron นี้แตกต่างจากโพรง klystron โดยสิ้นเชิงเนื่องจากมีช่องเดียวและใช้สำหรับการมอดูเลตอื่น ๆ demodulation
แอปพลิเคชั่น Klystron Amplifiers
แอปพลิเคชันเครื่องขยายเสียง klystron มีดังต่อไปนี้
- การประยุกต์ใช้เครื่องขยายเสียง klystron เกี่ยวข้องกับดาวเทียมฟิสิกส์พลังงานสูงการสื่อสารพลังงานสูงแบบไวด์แบนด์เรดาร์การแพทย์เครื่องเร่งอนุภาค ฯลฯ
- ปัจจุบัน GRC ( Global Resource Corporation ) กำลังใช้สิ่งเหล่านี้ เครื่องขยายเสียง สำหรับการแปลงสารไฮโดรคาร์บอนในแต่ละวันของเสียยานยนต์ถ่านหินน้ำมันดีเซลทรายน้ำมันหินน้ำมัน ฯลฯ
- เครื่องขยายเสียง Klystron สามารถผลิตพลังงานไมโครเวฟที่เหนือกว่ามากเมื่อเทียบกับ กันน์ไดโอด ซึ่งได้ชื่อว่าเป็นอุปกรณ์ไมโครเวฟโซลิดสเตท
- โดยทั่วไปแล้วแอมพลิฟายเออร์เหล่านี้จะใช้ซึ่งช่วงของเอาต์พุตจะอยู่ที่ 50 เมกะวัตต์และ 50 กิโลวัตต์ที่ 2856 เมกะเฮิร์ตซ์ ดังนั้นจึงใช้ตั้งแต่หลายร้อย MHz ไปจนถึงหลายร้อย GHz
- klystron ในเรดาร์ให้กำลังขับในช่วง 1 MW ที่ 2380 Mhz
ดังนั้นนี่คือทั้งหมด เกี่ยวกับ klystron เครื่องขยายเสียงประเภทความแตกต่างและการใช้งาน จากข้อมูลข้างต้นในที่สุดเราสามารถสรุปได้ว่าแอมพลิฟายเออร์เหล่านี้มีการปรับความเร็วเช่นเดียวกับหลอดไมโครเวฟกำลังสูง สิ่งเหล่านี้ใช้เป็นเครื่องขยายเสียงในอุปกรณ์เรดาร์ แอมพลิฟายเออร์เหล่านี้ใช้ประโยชน์จากผลกระทบของเวลาในการถ่ายเทโดยการเปลี่ยนความเร็วของลำแสงอิเล็กตรอน klystron ประกอบด้วยช่องหนึ่งหรือหลายช่องที่ใช้สำหรับปรับพื้นที่อิเล็กตรอนในบริเวณแกนของหลอด นี่คือคำถามสำหรับคุณ Klystron Amplifier มีหน้าที่อะไร?
