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Reflex Klystron Osciladores ForexVeja o tubo eletronico de tubo eletronico, dispositivo que consiste em um gabinete selado em que os eletrons circulam entre os eletrodos separados pelo vacuo (no tubo de vacuo) ou por um gas ionizado a baixa pressao (em um tubo de gas). . Clique no link para mais informacoes. Um dispositivo de vacuo eletronico de ultra alta frequencia no qual um fluxo constante de eletrons e convertido em um fluxo alternado, modulando as velocidades dos eletrons com um campo eletrico de ultra alta frequencia enquanto os eletrons se movem atraves da abertura de um ressonador de cavidade. A modulacao das velocidades tem o efeito de agrupar os eletrons em cachos, devido a diferencas de velocidade em um espaco de deriva, uma secao livre do campo de ultra alta frequencia. Dois tipos de klystrons estao em uso: a flutuacao flutuante e o reflexo. No klystron de deriva flutuante, os eletrons passam sucessivamente atraves dos espacos de ressonadores da cavidade (veja a Figura 1). A modulacao de velocidade ocorre no intervalo do ressonador de entrada, o campo de ultra alta frequencia no intervalo periodicamente acelerando (meio ciclo) e desacelerando (meio ciclo). Os eletrons acelerados alcancam-se com eletrons retardados no espaco de deriva, resultando na formacao de cachos eletronicos. Em transito atraves da lacuna do ressonador de saida, os cachos de eletrons interagem com o campo de frequencia ultra-alta de resonatorrsquos sao desacelerados, e parte de sua energia cinetica e convertida em energia de oscilacoes de alta frequencia. Figura 1. Diagramas de klystrons de deriva flutuante: (a) amplificador de klystron, (b) oscilador de klystron (1) catodo, (2) cilindro de focagem, (3) fluxo de eletrons, (4) ressonador de cavidade de entrada, (5) abertura de entrada Para energia de frequencia ultra alta, (6) espaco de ressonancia, (7) espaco de deriva, (8) ressonador de cavidade de saida, (9) abertura de saida para energia de frequencia ultra alta, (10) coletores de corrente de eletrons, (11) ressonadores de cavidade intermediaria, (12 ) Fonte de alimentacao DC do anodo, (13) fonte de alimentacao do aquecedor, (14) primeiro ressonador da cavidade, (15) slot de acoplamento atraves do qual alguma energia de frequencia ultra alta passa do segundo ressoador para o primeiro ressoador, (16) ressonador da segunda cavidade Em 1932, o sovietico O fisico DA Rozhanskii investigou a ideia de converter um fluxo de eletrons estavel em um fluxo de densidade variavel, fazendo uso do fato de que os eletrons acelerados alcancassem os eletrons desacelerados. Um metodo de producao de oscilacao de alta frequencia de alta potencia com base nessa ideia foi proposto pelo fisico sovietico AN Arsenrsquoeva, em conjunto com o fisico alemao O. Heil, em 1935. Os verdadeiros klystrons de deriva flutuante foram primeiro projetados e construidos pelos fisicos americanos W Hahn e G. Metcalf (e, independentemente, por R. e Z. Varian). A maioria dos klystrons de deriva flutuante sao fabricados como amplificadores de klystron multicavidade (ver Figura 1, a). Os ressonadores de cavidade intermediaria localizados entre o ressonador de entrada e o ressoador de saida permitem ampliar a banda de passagem de frequencia, aumentar a eficiencia e aumentar o ganho. Os amplificadores Klystron sao construidos para operacao em faixas de frequencia estreitas dos comprimentos de onda decimimetro ou centimetro. Os klystrons em modo pulso tem uma saida de varias centenas de watts (W) a 40 milhas (MW) em modo continuo klystrons, de alguns watts a 1 MW. O ganho geralmente corre de 35 a 60 decibeis (dB). A eficiencia varia de 40 a 60 por cento. A banda de passagem e inferior a 1 por cento no modo continuo e ate 10 por cento no modo de pulso. As principais areas de aplicacao dos amplificadores klystron estao em radar Doppler, comunicacoes com satelites terrestres, radioastronomia e televisao (klystrons em modo continuo), bem como em aceleracao linear de particulas elementares e amplificacao de potencia em radar de alta resolucao de longa distancia (pulso - model klystrons). Um pequeno numero de klystrons fabricados industrialmente sao osciladores de klystron de modo continuo, geralmente com dois ressonadores de cavidade (ver Figura l, b). Uma pequena fracao da potencia oscilante de ultra alta frequencia gerada no segundo ressonador e transmitida atraves de uma ranhura de acoplamento para o primeiro ressonador, a fim de modular as velocidades dos eletrons. A producao tipica desses klystrons e de 1 a 10 W, e sua eficiencia e inferior a 10%. Os osciladores Klystron sao usados ??principalmente em amplificadores parametricos e em radiobalizas com comprimentos de onda na faixa de centimetro ou milimetro. Figura 2. Diagrama de um klystron reflexo: (1) catodo, (2) cilindro de focagem, (3) fluxo de eletrons, (4) grade de aceleracao, (5) ressonador de cavidade, (6) espaco de ressonador, (7) reflector, ( 8) segunda grade de ressonador, (9) primeira grade de ressonador, (10) janela de ceramica estanque ao vacuo servindo como lead-out para energia de frequencia ultra alta de ressonador, (11) fonte de tensao do ressonador, (12) fonte de alimentacao do aquecedor, (13) Fornecimento de tensao do reflector Os klystrons reflexos sao aqueles em que o fluxo de eletrons, que passou pelo intervalo de ressonancia, chega ao campo de desaceleracao do refletor, para ser repelido pelo campo e passar pelo espaco de ressonancia na direcao oposta (veja a Figura 2) . Durante o primeiro transito atraves do espaco, o campo eletrico de frequencia ultra alta do espaco modula as velocidades dos eletrons. A segunda vez, movendo-se na direcao oposta, os eletrons chegam ao fosso agrupado em cachos. O campo de frequencia ultra-alta no intervalo retrasa esses cachos e converte parte de sua energia cinetica na energia das oscilacoes de ultra alta frequencia. Os cachos de eletrons sao formados porque os eletrons acelerados seguem um caminho mais longo no espaco entre o ressonador da cavidade e o refletor e, portanto, gastam mais tempo la do que os eletrons desacelerados. Se a tensao do reflector negativo for alterada, entao o tempo de transito de eletrons, a fase de chegada dos cachos no intervalo e a frequencia das oscilacoes geradas tambem serao alteradas (ver Figura 3). Figura 3. Frequencia de reflexao klystron e potencia de saida em funcao da tensao do reflector: (a) largura de banda de oscilacao, (b) largura de banda de oscilacao a meia potencia, (f 1) frequencia de oscilacao no centro da largura de banda, (8710f) desvio de frequencia de f 1 . (C) faixa de ajuste eletronico em meia potencia A possibilidade de alterar a frequencia de oscilacao e usada no ajuste eletronico. Isso permite controlar a frequencia de oscilacao, praticamente sem inercia e sem perda de energia, em modulacao de frequencia e controle automatico de frequencia. A afinacao mecanica da frequencia pode ser realizada alterando o espaco, desviando a face (um diafragma) de um klystron metalico (ver Figura 4, a) ou movendo um pistao de sintonia de uma parte destacavel do ressonador da cavidade que esta unida ao Bordas de discos metalicos que sobressaem do vidro klystronrsquos ou de ceramica (ver Figura 4, b). Alem deste ressonador de cavidade primaria, muitos klystrons reflexos tem um segundo ressonador de cavidade localizado fora do envelope de vacuo (ver Figura 4, c). A sintonizacao de frequencia mecanica e realizada neste caso, movendo um talao, alterando assim o espaco do segundo ressonador da cavidade. Tais modelos possibilitam um numero ilimitado de retornos de frequencia. A incorporacao de um ressonador de alta Q melhora a estabilidade de frequencia, mas reduz a potencia de saida do klystronrsquos. Figura 4. Metodos de afinacao de frequencia mecanica em um klystron reflexo: (a) por deflexao do diafragma, (b) movendo o pistao na parte destacavel do ressonador da cavidade, (c) movendo o talao no ressonador da cavidade para fora do envelope de vacuo (1) diafragma cuja deflexao Muda o intervalo do ressonador (aumentando o intervalo aumenta a frequencia de oscilacao), (2) bordas de discos metalicos para os quais a parte destacavel do ressonador da cavidade e unida, (3) parte destacavel do ressonador, (4) pistao dentro do ressonador da cavidade (a reducao diminui o comprimento do ressonador E aumenta a frequencia de oscilacao), (5) janela de acoplamento de ceramica estanque ao vacuo entre ressonadores de cavidade, (6) stub (o talao de elevacao aumenta o intervalo de ressonancia e a frequencia de oscilacao), (7) abertura de saida para energia de frequencia ultra alta. Os reflexoes klystrons foram desenvolvidos em 1940 por Os engenheiros sovieticos ND Deviatkov, EN Danilrsquotsev e IV Piskunov, trabalhando em grupo e, independentemente, pelo engenheiro sovietico VF Kovalenko. Os primeiros artigos sobre a teoria do reflexo klystron foram publicados pelos fisicos sovieticos Ia. P. Terletskii em 1943 e S. D. Gvozdover em 1944. Reflexos klystrons sao o dispositivo de ultra alta frequencia mais usado. Eles sao fabricados para operacao em decimeter, centimeter e bandas de onda milimetricas. Sua potencia de saida varia de 5 mW a 5 W. Sua faixa de ajuste de frequencia mecanica e de ate 10% (para klystrons com ressonadores de cavidade destacaveis, varias dezenas de por cento). Sua faixa de ajuste eletronico geralmente e inferior a 1 por cento. Sua eficiencia e de cerca de 1 por cento. Os klystrons reflexos sao usados ??como heterodinos em receptores de radio super-heterodinais, como osciladores de direcao em transmissores de radio, como osciladores de baixa potencia no radar, na navegacao por radio e na engenharia de medicao. REFERENCIAS Kovalenko, V. F. Vvedenie v elektroniku sverkhvysokikh chastot, 2? ed. Moscou, 1955. Lebedev, I. V. Tekhnika i pribory SVCh, 2? 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 eletrons evacuado no qual uma modulacao de velocidade inicial transmitida aos eletrons no feixe resulta posteriormente na modulacao de densidade do feixe usado como amplificador na regiao de microondas ou como um oscilador. Um tubo de feixe de eletrons evacuado no qual uma modulacao de velocidade inicial transmitida aos eletrons no feixe resulta posteriormente na modulacao de densidade do feixe. Um klystron e usado como um amplificador na regiao de microondas ou como um oscilador. Para uso como um amplificador, um klystron recebe energia de microondas em uma cavidade de entrada atraves da qual passa o feixe de eletrons. A energia do microondas modula as velocidades dos eletrons no feixe, que entao entra em um espaco de deriva. Aqui, os eletrons mais rapidos ultrapassam o lento para formar cachos. Desta forma, a densidade de corrente uniforme do feixe inicial e convertida em uma corrente alternada. O feixe agrupado com seu componente significativo de corrente alternada passa entao por uma cavidade de saida a qual o feixe transfere sua energia de corrente alternada. Klystrons pode ser operado como osciladores alimentando uma parte da saida de volta para o circuito de entrada. Mais amplamente utilizado e o oscilador reflexo em que o proprio feixe de eletrons fornece o feedback. O feixe e focado atraves de uma cavidade e e modulado em velocidade la, como no amplificador. A cavidade geralmente tem redes para concentrar o campo eletrico em um espaco curto para que o campo possa interagir com um feixe de eletrons lento e de baixa tensao. Deixando a cavidade, o feixe entra em uma regiao de campo eletrico de corrente continua que se opoe ao seu movimento, produzido por um eletrodo reflector que opera em potencial negativo em relacao ao catodo. Os eletrons nao tem energia suficiente para alcancar o eletrodo, mas sao refletidos no espaco e retornam para passar novamente pela cavidade. Os pontos de reflexao sao determinados pelas velocidades dos eletrons, os eletrons mais rapidos vao mais longe contra o campo e, portanto, levam mais tempo para voltar do que os mais lentos. Os osciladores reflexos sao usados ??como fontes de sinal de 3 a 200 GHz. Eles tambem sao usados ??como os tubos transmissores em sistemas de retransmissao de radio de linha de visao e em radares de baixa potencia. Os eletrons deixam o catodo aquecido e sao acelerados e focados pelos elementos de focagem. Eles sao desacelerados e agrupados pela grade de desaceleracao. Eles se transformam no repelente. A sua frequencia depende do tamanho. Uma forma de tubo eletronico usado para geracao e amplificacao de energia eletromagnetica de microondas. E 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 eletrons. Os tubos klystron mais utilizados sao os dois cavidades, a multicavidade e o klystron reflexo. Um tipo de tubo de vacuo usado como amplificador e ou oscilador para sinais UHF e microondas. E tipicamente usado como uma fonte de frequencia de alta potencia em aplicacoes como aceleradores de particulas, transmissao de TV UHF e estacoes terrenas de satelite. 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 eletrons que passam por uma cavidade ressonante. Os eletrons em um klystron sao acelerados a uma velocidade controlada pela aplicacao de varias centenas de volts. A medida que os eletrons deixam o catodo aquecido do tubo, eles sao direcionados atraves de um espaco estreito para uma camara de ressonancia, onde eles sao atuados por um sinal de RF. Os eletrons agrupam-se e sao direcionados para uma ou mais camaras adicionais que sao sintonizadas na frequencia de operacao dos tubos ou perto dela. Campos fortes de RF sao induzidos nas camaras a medida que os cachos de eletrons dao energia. Esses campos sao finalmente coletados na camara de ressonancia de saida. Veja magnetron e diodo. Link para esta pagina: Um modulador klystron com fornecimento de filamentos para alimentar um aquecedor klystron, uma fonte de alimentacao da bomba de ions e fontes de alimentacao de foco para alimentar os solenoides do ima. As propostas sao convidadas para o Amplificador de alta potencia C-Band Klystron conforme a especificacao O CPI fechado esta fornecendo a esses clientes seus amplificadores de ondas de viagem de alta velocidade SuperLinear unicos, de alta potencia e alta eficiencia (TWTAs) e amplificadores de potencia klystron (KPAs) como componentes principais de Essas iniciativas de reducao de energia. A experiencia de design Everleighs no campo de microondas e 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 frequencia de 300 Mhz a 35 Ghz em niveis de potencia de 10 MW Para 2 MW. 0 kw klystron amplificador de alta potencia com filtro de rejeicao harmonica e trocador de canais motorizado Quotations sao convidados para compras de osciloscopio de raios catodicos, gerador de funcoes, multimetro digital, instrutor de mesa de pao de proposito 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 potencia RF da estacao de embalagem localizados no site do CEA Saclay. Aviso de contrato: Fornecer um klystron pulsado de 704 mhz e sua linha RF. 8 milhoes de contratos de acompanhamento do Instituto Nacional de Tecnologias de Informacao e Comunicacao (NICT) do Japao para financiar as modificacoes de projeto e a producao de um Klystron de Interacao Estendida (EIK) de 94 gigahertz para a Terra da Terra, Clouds Aerosols e Radiation Explorer (EarthCARE) Radar de perfilamento. Ao suportar o funcionamento estavel dos amplificadores de tubo de vacuo klystron, o analisador de espectro em tempo real Tektronix RSA6114A esta contribuindo para o desenvolvimento de lasers de raios-X SPring-8. As propostas sao convidadas para fornecimento e garantia de Klystron pulsado em banda S com acessorios conforme a especificacao de concurso por adquirente exigida na Unidade de lojas, Belapur, Navi Mumbai Air Force para o reparo e substituicao do tubo de onda viajando hibrido e klystron. Ou twystron, tecnologia em apoio de um amplificador de radiofrequencia de alta potencia para o sistema de radar TPS-75. O RF Cafe Software RF Cafe comecou a vida em 1996 como RF Tools em um espaco de web de nome de tela AOL no total de 2 MB. Seu objetivo principal era fornecer-me acesso pronto as formulas e materiais de referencia comumente necessarios 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 nao havia muito disponivel 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 sao aqui reconhecidos. Tente usar SEARCH para encontrar o que voce precisa. Existem mil paginas de paginas indexadas em RF Cafe Microwave Klystron Osciladores Abril de 1952 Radio amp Television News Article Abril de 1952 Radio amp. Televisao Noticias Indice Esses artigos sao digitalizados e obtidos a partir de edicoes antigas da revista Radio amp Television News. Aqui esta uma lista dos artigos da Radio amp Television News que ja publiquei. Todos os direitos autorais sao aqui reconhecidos. O klystron de microondas foi inventado em 1937 pelos irmaos Russell e Sigurd Varian. Se voce esteve no negocio de design de microondas por algumas decadas, voce reconhece, sem duvida, o nome da empresa de Varian Associates. Especialmente se voce trabalhou no setor de eletronicos aeroespaciais ou de defesa. Ha um video no YouTube de um segmento no Varian realizado em 1990 por Walter Cronkite. Ha tambem uma peca historica na Varian Associates no site Communications amp Power Industries. Este artigo, em torno de 1952, aborda os fundamentos da operacao do klystron e relata o uso crescente de klystrons em aplicacoes de alta frequencia - inclusive por operadores de radio 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 estacao de televisao 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 praticos sobre klystrons, conforme usado nos equipamentos de comunicacao atuais. As frequencias de microondas estao sendo usadas para um grau cada vez maior em ligacoes comerciais de televisao e comunicacao, transmissao amadora e uma longa lista de dispositivos eletronicos governamentais e industriais, como radar, aterragem de instrumentos, misseis guiados e controle de trafego aereo. Consequentemente, o campo das tecnicas de microondas oferece uma excelente oportunidade para tecnicos e engenheiros, alem de fornecer equipamentos interessantes para operacao de presunto. FIG. 5 e um diagrama de blocos de um transmissor e receptor tipico que opera em frequencias de microondas. Conforme observado neste diagrama, todos os estagios, exceto o oscilador de microondas no transmissor e circuito de entrada e oscilador local no receptor, operam em frequencias convencionais. Isso ilustra um fato muito importante, a saber, uma compreensao completa dos osciladores de microondas e seus circuitos associados fornece ao leitor uma base muito substancial para a manutencao e construcao de muitos sistemas de microondas. Em outras palavras, em geral, um transmissor de microondas nao passa de um transmissor de tipo convencional que usa um oscilador de microondas. Um receptor de microondas e um circuito super-heterodino padrao 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 varios metodos de geracao de energia em frequencias de microondas, incluindo osciladores do farol, magnetrons, tubos de onda viajando e klystrons. O oscilador klystron, que e o assunto deste artigo, e, 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 razoes que nao precisam ser discutidas neste artigo, e extremamente dificil e ineficiente gerar energia de microondas usando tecnicas e tubos convencionais. Dos osciladores de microondas listados, apenas o tubo do farol usa circuitos osciladores padrao. Este tipo de oscilador, no entanto, tem uma frequencia superior de cerca de 4000 mc. Todos os outros osciladores, as vezes chamados de osciladores de tempo de transito, empregam novas e diferentes tecnicas de oscilacao. Uma vez que as tecnicas totalmente novas estao envolvidas, os autores dividiram este artigo em duas partes. A primeira parte descreve a teoria basica da operacao do klystron, de modo que um leitor que nunca teve experiencia anterior com microondas pode entender como ela funciona. A segunda parte abrange os aspectos praticos do oscilador klystron, nomeadamente a sua construcao, curvas caracteristicas, metodos de ajuste, modulacao e manutencao. Escusado sera dizer que o leitor nao pode absorver o material apresentado na segunda parte a menos que ele entenda a teoria delineada na primeira parte. FIG. 1 - fluxo de eletrons em um tubo de diodo. Lei de conservacao da energia Uma lei universal muito familiar - a conservacao de energia - que raramente e utilizada na teoria eletronica torna-se muito importante no klystron e em outras operacoes de osciladores de tempo de transito. Eles sao chamados osciladores do tempo de transito porque a energia necessaria para manter as oscilacoes e obtida a partir do fluxo de eletrons enquanto esta em transito entre catodo, arma de eletron, placa ou coletor. Para entender como essa energia e transferida, a lei de conservacao de energia deve ser aplicada ao fluxo de eletrons. Considere o fluxo de um eletron que sai do catodo do diodo, mostrado na Fig. 1, e viaja em direcao ao prato. Quando a placa e positiva em relacao ao catodo, o eletron e acelerado em direcao a placa. Sempre que uma massa, incluindo um eletron, e acelerada, ele absorve energia. Da lei da conservacao 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 e mais facilmente visto no instante em que o eletron realmente atinge a placa. Neste momento, o eletron normalmente neutralizaria uma carga positiva e o potencial da placa diminuiria. No entanto, a bateria gastou energia e extraiu um eletron da placa, a medida que o eletron de transito se aproxima, de modo que, quando o eletron chega realmente a placa, nao ha mudanca liquida na carga e o potencial da placa permanece constante. O fato mais importante, no entanto, e que quando um eletron e acelerado, ganha energia, e essa energia vem de algum elemento no sistema. Da mesma forma, se o potencial da placa e negativo, o eletron e retardado ou desacelerado pela placa. Quando um eletron e retardado, esta desistindo de energia. Assim, quando se aproxima da placa repele um eletron na placa em direcao a bateria. Isso, de fato, significa que a energia esta sendo retornada para a bateria. Agora, apliquemos esta lei de conservacao de energia a um eletron que flui em um campo eletrico, como pode existir na cavidade descrita em um paragrafo posterior. Se o eletron for acelerado pelo campo, ganha energia que deve vir do campo e torna-lo mais fraco. Dai um eletron que e acelerado pelo campo faz com que a intensidade do campo diminua. Por outro lado, um eletron que e retardado pelo campo, perde energia e aumenta a forca do campo. Neste artigo, a direcao do campo eletrico sera retratada por uma seta e a magnitude do campo pelo comprimento da flecha. Um eletron que flui na direcao do campo e acelerado por ele (alguns textos usam a convencao inversa), enquanto um eletron que flui contra o campo e retardado por ele. Fluxo no Resonador de cavidade Nas frequencias de microondas, e necessario um tipo especial de circuito sintonizado, conhecido como um ressonador de cavidade ou simplesmente uma cavidade. A cavidade e uma caixa metalica oca que pode ser retangular, cilindrica, esferica ou uma serie de outras formas. Varios tipos comuns de cavidades sao mostrados na Fig. 2. A cavidade e usualmente cerca de meio comprimento de onda longo (comprimento de onda como medido na cavidade), embora tambem possa ser um numero multiplo de longos comprimentos de onda longos. FIG. 2 - Varios tipos comuns de cavidades. Em qualquer circuito sintonizado, como o tanque LC convencional em frequencias convencionais, existe uma troca continua de energia do campo magnetico para o eletrico e vice-versa. Por exemplo, no circuito LC, a energia armazenada no campo magnetico em torno da bobina e transferida para o campo eletrico, acumulando-se no condensador, a medida que a corrente no circuito declina. Durante o proximo meio ciclo, a medida que o condensador descarrega, a energia do campo eletrico do condensador e transferida para o campo magnetico que esta sendo gerado em torno da bobina. Em uma cavidade, esta troca continua de energia ocorre no ar dentro da cavidade. Em uma cavidade retangular de um meio comprimento de onda, por exemplo, o campo eletrico existe sinusoidalmente ao longo do comprimento da cavidade como mostrado na Fig. 3. O campo e sempre maximo no centro e reduz para zero nas extremidades. O campo magnetico na cavidade tambem tem uma variacao sinusoidal, sendo o maximo nas extremidades e tornando-se zero no. center. Na Fig. 3, sao mostrados tres valores instantaneos da distribuicao do campo eletrico. Na Fig. 3A, o campo eletrico esta em sua intensidade maxima. Na Fig. 3B, que ocorre pouco tempo depois, todo o campo esta em declinio (e comeca a construir o campo magnetico). Na Fig. 3C, o campo passou por meio ciclo de operacao (desde 3A) e esta no seu valor maximo negativo. FIG. 3 - Campos eletricos em guia retangular. Assim como em qualquer circuito de tanque, a intensidade do campo eletrico durante cada ciclo sucessivo diminuira ligeiramente, devido a pequena perda de energia - equivalente a perda resistiva - a menos que algum metodo de reposicao desta energia esteja disponivel. Isso pode ser feito usando um fluxo de eletrons. Suponha que, como mostrado em. Fig. 4, um pequeno slot e inserido no centro de uma cavidade retangular e um fluxo de eletrons e direcionado atraves deste slot. Quando o campo eletrico da cavidade e tao direcionado (meia-ciclo positivo) que acelera os eletrons, a energia e transferida do campo para os eletrons e a intensidade do campo diminui e as oscilacoes sao amortecidas. No entanto, se o campo estiver tao direcionado (meia-ciclo negativo) que retarda o fluxo de eletrons, entao a energia e transferida de eletrons para campo e as oscilacoes sao sustentadas. Este e o principio basico da operacao do klystron. FIG. 4 - fluxo de eletrons que flui atraves do slot em um guia de onda retangular. No exemplo anterior, se a corrente de eletrons fosse passada atraves da cavidade com intensidade uniforme, aumentaria o campo durante um meio ciclo e diminui-lo durante o proximo semiciciclo e nao haveria troca liquida de energia. No entanto, se pudessemos organizar o fluxo de eletrons para que a densidade de fluxo de eletrons durante o meio ciclo negativo do campo seja muito maior que a densidade durante o meio ciclo positivo, entao haveria uma troca liquida de energia do fluxo de eletrons para o campo. O processo pelo qual o feixe de eletrons e agrupado dessa maneira e conhecido como agrupamento ou modulacao de velocidade. A acao de modulacao de velocidade e melhor entendida considerando a operacao do mais simples tipo de oscilador de modulacao de velocidade denominado grade positiva, Barkhausen-Kurz ou oscilador de campo retardador. Neste tipo de oscilador, mostrado na Fig. 6, a grade e operada com um potencial positivo em relacao ao catodo e a placa e a placa e negativa em relacao ao catodo. FIG. 6 - O movimento de eletrons em um oscilador de tipo grade positiva (Barkhausen-Kurz) com potenciais de eletrodo constantes. O funcionamento deste circuito sera considerado primeiro sob d. c. Condicoes e, em seguida, com um a. c. Tensao aplicada na grade. Alem disso, embora a acao completa envolva muitos eletrons, sera mais simples investigar primeiro o comportamento de um unico eletron. Entao, mais tarde, o raciocinio assim obtido sera estendido a grupos inteiros de eletrons. Considere o fluxo de um eletron que saia do catodo do tubo mostrado na Fig. 6 com o circuito do tanque em curto (sem tensao na grade). A medida que um eletron deixa o catodo, ele e acelerado em direcao a grade pelo seu alto potencial positivo. Quando o eletron atinge a grade, sua velocidade e alta e pode atingir a grade, fornecendo energia na forma de calor, ou - mais provavel - passara pelo espaco entre os fios da grade na regiao entre a grade e a placa . Na regiao da placa de grade, o campo eletrico esta na direcao oposta porque a placa e negativa em relacao a grade. Este campo tende a diminuir o eletron e, por esse motivo, o oscilador as vezes e chamado de oscilador de campo retardador. Se a tensao da placa for suficientemente negativa, o eletron ira descansar em algum ponto do espaco entre a grade e a placa. A atracao da grade faz com que o eletron avanca e volte para a grade. O eletron entao balanca para frente e para tras apos a grade (caminho M, N, 0) ate que eventualmente atinja um dos fios da grade. O fenomeno e muito paralelo ao da oscilacao de um pendulo amortecido (amortecido porque o eletron perde pouca energia durante cada ciclo). Se nenhum outro elemento fosse introduzido no circuito, muitas oscilacoes de eletrons individuais ocorreriam no espaco entre placa e catodo, causando oscilacoes de energia equivalentes no circuito da grade. A fase exata e a amplitude dessas oscilacoes entre dois eletrons dependeriam do tempo em que os eletrons foram emitidos e da carga espacial naquele momento. E obvio que, nestas condicoes, nenhuma energia util do oscilador pode ser fornecida ao circuito da grade, uma vez que as oscilacoes de eletrons sao aleatorias e se cancelam. Agora suponha que um a. c. A tensao e superada na grade. (Circuito de tanque ja nao curto-circuito). A frequencia deste sinal e tao alta que, no momento em que o eletron viaja do catodo para a grade, a tensao mudou a metade de um ciclo, por exemplo, do maximo positivo ao maximo negativo, ou de zero a zero, e assim por diante . Isto e mostrado na figura. 8 onde (A) traca o a. c. Tensao e (B) o percurso de eletrons oscilatorio (sem perda de energia). Defina a velocidade, v o. Como a velocidade do eletron em qualquer ponto no espaco da placa catodica com potencial de grade no d. c. Valor mostrado na Fig. 6. Considere as velocidades relativas dos eletrons que saem do catodo durante a grade a. c. Potencial de A, B e C mostrado na Fig. 8A. Uma saida de eletrons durante o tempo A, viaja a uma velocidade menor que v o no plano da matriz catodica porque durante este tempo a grade esta sempre em um a. c. negativo. potencial. Perde mais velocidade entre a grade e a placa, pois durante este periodo a grade e positiva. Assim, sua velocidade total e menor que v o. FIG. 8 - Grafico de (A) grade a. c. Tensao e (B) posicao do eletron no espaco deixando catodo quando a base de tempo e igual a zero. Um eletron que saia do catodo com potencial de grade em B viajara em cerca de v o. Uma vez que, tanto em seus caminhos de matriz catodica quanto em placas de grade, a grade e positiva metade do tempo e negativa metade do tempo. Finalmente, um eletron emitido no tempo C viajara a uma velocidade maior que v o. Uma vez que a grade e positiva (a. c.) quando esta no plano da matriz-catodia e negativa no plano da placa da grade. E facilmente visto que os eletrons emitidos no tempo C tendem a recuperar os eletrons emitidos no tempo A, de modo que os eletrons tendem a oscilar em cachos em vez de completamente ao acaso. Agora, a energia oscilatoria util 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, 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