أنواع مكبرات الصوت Klystron وتطبيقاتها

جرب أداة القضاء على المشاكل





مصطلح klystron مأخوذ من الصيغة الجذعية للفعل اليوناني (klys) الذي يشير إلى تدفق الأمواج المتكسرة بجانب الشاطئ ، وكذلك الجزء الأخير من مصطلح الإلكترون . مخترع klystron هما شقيقان هما سيجورد فاريان و راسل من جامعة ستانفورد في العام 1937 ، ومتوفر في العام 1939. المعلومات حول مضخم klystron تأثرت بباحثي الرادار في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة. تقدم هذه المقالة نظرة عامة على مكبر للصوت klystron ، أنواع و له التطبيقات

ما هو مكبر Klystron؟

كليسترون مكبر الصوت هو جهاز يستخدم لتضخيم إشارات تردد الميكروويف التي تصل إلى مراحل عالية من اكتساب الطاقة من خلال تطبيق مبادئ الأنبوب المفرغ بالإضافة إلى مفهوم تجميع الإلكترون. نطاق منطقة UHF لمضخم klystron يتراوح من 300 ميجاهرتز -3 جيجاهرتز إلى 400 جيجاهرتز. يمكن تطبيقها في أنواع مختلفة من الصناعات مثل الأقمار الصناعية ، والبث التلفزيوني ، والطب ، والرادار ، ومسرعات الجسيمات ، إلخ.




مضخم صوت Klystron

مضخم صوت Klystron

ال عمل Klystron يمكن أن يتم من خلال الخطوات التالية.



  • يولد مسدس الإلكترون الموجود في كليسترون تدفق الإلكترون.
  • سيتم التحكم في سرعة الإلكترونات من خلال تجاويف التجميع بحيث يمكنها الدخول في حزم عند خرج التجويف.
  • تحفز مجموعة الإلكترونات الموجات الدقيقة في تجويف o / p للمكبر.
  • يعمل تدفق الموجات الدقيقة في الدليل الموجي على نقلها إلى المسرع.
  • أخيرًا ، سيتم امتصاص الإلكترونات في توقف الحزمة.

تصنيف مكبر Klystron

هؤلاء مكبرات الصوت هي عبارة عن أنابيب مفرغة تعمل بالطاقة والميكروويف ومعدلة بالسرعة المستخدمة في نوع ما أنظمة الرادار . تستفيد هذه الأجهزة من تأثير وقت النقل عن طريق تغيير سرعة شعاع الإلكترون. يتكون مضخم klystron من تجويف واحد أو عدة تجاويف. يشتمل مضخم klystron على تجويف واحد أو أكثر يلعب دورًا أساسيًا في أنبوب klystron من خلال التحكم في المجال الكهربائي في منطقة محور أنبوب klystron. يتم تصنيفها إلى نوعين حسب التجاويف التي تشمل ما يلي.

  • مكبر صوت كليسترون ثنائي التجويف
  • مضخم صوت انعكاسي كليسترون

مضخم Klystron ثنائي التجويف

تتضمن هذه الأنواع من مضخمات التجويف Klystron تجاويف مختلفة تستخدم للتحكم في المجال الكهربائي في منطقة محور أنبوب كليسترون. يتم ترتيب شبكة في محور تجاويف متعددة للسماح بتدفق الإلكترونات. هنا ، يسمى التجويف الأساسي بواسطة جهاز الاقتران باسم Buncher بينما يسمى التجويف التالي بواسطة جهاز الاقتران باسم Catcher.

يتغير اتجاه المنطقة بتردد تجويف Buncher ، بحيث يسرع البديل ويبطئ تدفق إلكترونات الحزمة عبر الشبكات. يُطلق على الفضاء الخارجي لشبكات Buncher اسم مساحة الانجراف ، والتي يمكن إنشاؤها باستخدام الإلكترونات في هذه المنطقة عندما تمر الإلكترونات السريعة بالإلكترونات التي تتدفق ببطء.


اثنان من تجويف مكبر للصوت Klystron

اثنان من تجويف مكبر للصوت Klystron

وتتمثل الوظيفة الرئيسية لتجويف الماسك في امتصاص الطاقة من شعاع الإلكترون. يتم ترتيب شبكات الماسك بواسطة حزمة ، في موضع يتم فيه إنتاج Bunches بالكامل. يتم تحديد الموضع مع وقت نقل الحزم عند التردد اللاسلكي العادي للتجاويف. يحصل المجمع على قوة شعاع الإلكترون وكذلك يغيره إلى درجة حرارة وأشعة سينية. يمكن أن يؤدي وجود تجويف إضافي بين المدخلات وكذلك تجاويف الإخراج في klystron الأساسي إلى تعزيز طاقة الإخراج والتضخيم وكفاءة klystron. توفر التجاويف الإضافية سرعة لضبط شعاع الإلكترون بالإضافة إلى إنتاج طاقة معززة يمكن الوصول إليها عند الخرج.

مضخم ريفليكس كلاسترون

تم اختراع Reflex klystron بواسطة روبرت ساتون ، لذلك اسم آخر لمكبر الصوت klystron هذا هو أنبوب ساتون . إنه أنبوب منخفض الطاقة ويعمل كمذبذب. يستخدم هذا مكبر للصوت بشكل رئيسي مذبذب داخل مُعدِّل مستقبلات الرادار وكذلك أجهزة إرسال الميكروويف. ومع ذلك ، يتم استبدال هذه الأجهزة مع أشباه الموصلات أجهزة الميكروويف.

في هذا النوع من المضخمات ، سيكون تدفق شعاع الإلكترون عبر تجويف طنين فقط ، وسيتم تنشيط الإلكترونات بمدفع إلكتروني في جزء واحد من الأنبوب. بعد السماح باستخدام تجويف الطنين ، يتم إعادة إنتاجها باستخدام قطب عاكس محفز سلبيًا مخصصًا لمرور آخر عبر التجويف ، حيث يتم تجميعها بعد ذلك.

مضخم ريفليكس كلاسترون

مضخم ريفليكس كلاسترون

عندما يتدفق شعاع الإلكترون في جميع أنحاء التجويف ، يُطلق عليه تعديل السرعة. يتم تجميع حزم الإلكترون في مساحة التدفق بين التجويف وكذلك العاكس. يجب ضبط الجهد الموجود أعلى العاكس بحيث يكون تجميع الإلكترون في أعلى مستوى لأن حزمة الإلكترون تعود إلى التجويف ، وبالتالي التحقق من أن أعلى طاقة سيتم تحفيزها في التجويف من الحزمة باتجاه تذبذبات التردد اللاسلكي.

سيتم تغيير جهد العاكس قليلاً من القيمة الأكثر ملاءمة ، مما يؤثر في اختلاف التردد وفقدان طاقة الخرج. تعطي هذه النتيجة فائدة للتحكم التلقائي في التردد في أجهزة الاستقبال وفي تعديل التردد لأجهزة الإرسال. إن مستوى التعديل الذي يؤثر على الاتصال كافٍ قليلًا لأن تظل طاقة الخرج ثابتة بشكل أساسي.

يوجد بانتظام عدة أقسام لجهد العاكس حيث يتأرجح مكبر الصوت ويتم تحديدها بأشكال. يُشار إلى نطاق التعديل الإلكتروني للمكبر بشكل عام من خلال تغيير التردد بين نصف نقاط القدرة. ستكون نقاط القوة هذه في شكل تذبذب حيث تكون الطاقة الناتجة نصف أعلى ناتج في النموذج. سيتم تغيير هذا مكبر الصوت في العديد من التطبيقات مع التيار تكنولوجيا أشباه الموصلات .

الفرق بين اثنين من تجويف Klystron و Reflex Klystron

يشمل الفرق بين تجويفين كليسترون وكليسترون المنعكس ما يلي.

  • klystron ثنائي التجويف هو أبسط أنبوب klystron.
  • يتضمن اثنين من مرنان تجويف الميكروويف وهما المجمع والصيد.
  • يمكن استخدام هذا الكليسترون كمكبر للصوت.
  • Reflex Klystron هو جهاز تجويف واحد.
  • يستخدم Reflex Klystron كمذبذب.
  • اسم هذا klystron مأخوذ بسبب الفعل المنعكس لشعاع الإلكترون.
  • يختلف كليسترون هذا تمامًا عن تجويف klystron لأنه يحتوي على تجويف واحد ويستخدم للتشكيل بطريقة أخرى لإزالة التشكيل.

تطبيقات مكبرات الصوت Klystron

تشمل تطبيقات مكبرات الصوت klystron ما يلي.

  • ال تطبيقات مكبرات الصوت klystron المشاركة في الأقمار الصناعية ، والفيزياء عالية الطاقة ، والاتصالات عالية الطاقة واسعة النطاق ، والرادار ، والطبية ، ومسرعات الجسيمات ، إلخ.
  • في الوقت الحاضر ، مركز الخليج للأبحاث ( شركة الموارد العالمية ) تستخدم هذه مكبرات الصوت لتحويل المواد الهيدروكربونية في كل يوم ، نفايات السيارات ، الفحم ، وقود الديزل ، الرمال الزيتية ، الصخر الزيتي ، إلخ.
  • يمكن لمضخمات Klystron إنتاج مخرجات أعلى بكثير من طاقة الميكروويف مقارنةً بـ الثنائيات Gunn والتي تسمى بأجهزة الميكروويف الصلبة.
  • بشكل عام ، يتم استخدام مكبرات الصوت هذه حيث ستكون نطاقات المخرجات 50 ميجاوات بالإضافة إلى 50 كيلوواط عند 2856 ميجا هرتز. لذلك يتم استخدامها من مئات MHz إلى مئات GHz
  • يعطي klystron في الرادارات قدرة خرج في حدود 1 ميجاوات عند 2380 ميجا هرتز

وهكذا ، هذا كل شيء حول klystron مكبر الصوت والأنواع والاختلافات وتطبيقاتها. من المعلومات الواردة أعلاه أخيرًا ، يمكننا أن نستنتج أن هذه المضخمات يتم تعديلها وفقًا للسرعة وكذلك أنابيب الميكروويف عالية الطاقة. هذه تستخدم كمضخمات في معدات الرادار. تستفيد هذه المضخمات من تأثير وقت النقل عن طريق تغيير سرعة شعاع الإلكترون. يحتوي klystron على واحد أو عدة تجاويف تستخدم لتعديل منطقة الإلكترون في منطقة محور الأنبوب. هنا سؤال لك، ما هي وظيفة مكبر Klystron؟