Giới thiệu về đèn kliston docx

Giới thiệu về đèn kliston kliston đâ là một loai đèn ống cho rada đặc biệt khi nó có thể hoạt động ,nó có bộ khuyếch đại cao và hiệu suất tốt và khả năng công suất trung bình và công suất đỉnh cao hơn so với các nguồn công suất khác ,nó có dải thông rộng khi đó công suất của nó lớn ,tuổi tho dài (10000 giờ) nhiễu bên trong trong thấp và trạng tháI ổn định tốt cho quá trình xử lí đople khi công suất đỉnh lớn đợc phát nó phụ thuộc vào điện áp và sự che tia X rất cao 1.nguyên lý phát sinh dao động nhờ điều khiển động điện tử a.trờng hợp 1 điện tích q di chuyển tạo ra một đơn vị công suất dq =jEdv e: điện trờng có trong đơn vị thể tích V j: mật độ dòng điện j = . V nếu dp>0 thì điện trờng e trao năng lợng cho điện tích +q nếu dp < 0 thì điện trơng e lấy nâng lợng của điện tích q q chuyển động về B thì j và E cùng chiều dv > 0 + q tăng tốc do năng lợng của điện trờng E trao cho + q chuyển động về A thì j và E ngợc chiều + dq < 0 dq giảm tốc do điện tích +q trao năng lợng cho trờng phân tích tơng tự với điện tử muốn trao năng lợng cho trờng thì chuyển động về hớng B (hớng giảm tốc ) (e cố định ) b_trờng hợp 2 E= E 0 sin t là một dao động điều hoà = T tb JEdvdt T p 0 1 (1) của tơng tác điện tử với điện trờng E thay E= E 0 sin t vào (1) Có P tb = 0 vậy trong một chu kì của dao động điều hoà thì điện tích lấy bao nhiêu năng lợng của trờng thì cũng trao cho trờng bấy nhiêu do đó điện trờng E không thay đổi c.trờng hợp 3 tE E sin 1 = với điện tích di chuyển không đều có quy luật tuần hoàn )sin()sin()sin( 3 3 2 2 1 1 +++++= tttJ j j j (1) Kết hợp cả ba trờng hợp ta có 0 P tb P tb > 0 trong một chu kì ta có điện trờng trao nhiều hơn nhận năng lợng từ điện tử P tb < 0 trong một chu kì ta có điện trờng E nhận nhiều hơn trao năng lợng từ điện tử *kết luận :muốn có dao động tần số cao phát sinh E tăng điện tử phảI tạo phân nhóm (để jCó phân bố quy luật tuần hoàn) và phân nhóm điện tử đivào phía trờng càn của điện trờng P tb < 0 Nội dung của điều khiển động : +điều chế tốc độ điện tử +hình thành phân nhóm điện tử +hớng các phân nhóm điện tử vừa hình thành rơI vào trờng cản của điện trờng để trao năng lợng cho trờng 2.dao động siêu cao kliston khuyếch đại a.sơ đồ 1.sợi đốt 2.anôt 3.hốc cộng hởng vào 4.hốc cộng hởng ra 5.anôt 6.đầu dẫn đa tín hiệu cần khuyếch đại vào 7.đầu dẫn đa tín hiệu đã đợc khuyếch đại U 0 gọi là điện áp tăng tốc uv m E e 00 2 = Gọi là tốc độ điện tử khi bay tới hốc (3) l 34 không gian điện tử chuyển động theo quán tính b.nguyên lý làm viêc: cần chọn l 34 nh thế nào để tạo thành phân nhóm điện tử đòi hỏi hốc bốn phảI tạo ra trờng cản -điện tử phát xạ từ katod đến hốc số 3 có tốc độ uv m E e 00 2 = tín hiệu cần khuyếch đại thông qua đầu dẫn 6 vào hốc 3 Ta quy ớc u ~ > 0 khi tăng tốc điện tử u ~ < 0 khi giảm tốc điện tử điện tử khi bay qua 3 sẽ bị điều tốc ,khi điện tử bay đến hốc 3 có 3 trờng hợp xảy ra + e 1 đến giữa hốc khi u ~ = 0 sẽ có vv 01 = e 1 tiếp tục chuyển động trong không gian quán tính giữa 3 và 4 + e 2 ®Õn giõa hèc khi u ~ > 0 v× thÕ v 2 > v 0 sau ®ã e 2 sÏ tiÕp tôc chuyÓn ®éng trong kh«ng gian qu¸n tÝnh + e 3 ®Õn gi÷a hèc khi u ~ < 0 v× thÕ v 3 < v 0 Z U ~ t t e2 e1 e3 e1 e2 *kết quả của điều tốc thì hình thành phân nhóm điện tử xung quanh điện tử số 1 e 1 ứng với trờng cản của u ~ chuyển từ cản sang tăng tốc .phân nhóm điện tử sẽ đợc tập trung tối đa ở một vị trí nào đó z ' " và tại vị trí đó lắp đặt hốc cộng hởng ra 4 ,phân nhóm điện tử lớt qua hốc cộng hởng 4 sẽ tạo nên điện áp xoay chiều cảm ứng tơng tác lại với nhóm điện tử Cụ thể: phân nhóm điện tử đợc điều chỉnh để bay đến hốc cộng hởng 4 đúng lúc u ~ cảm ứng là trờng cản cực đại sẽ trao năng lợng tối đa cho ,tín hiệu đã đợc khuyếch đại và thông qua 7 dẫn ra 3.thiết bị kliston tạo dao động a.sơ đồ 1.sợi đốt 2.katod 3.hốc cộng hởng 4.đầu dẵn năng lợng 5.cực phản xạ b.nguyên lý làm việc: điện tử phát xạ từ katod bay đến giữa hốc công hởng 3 có tốc độ v 0 uv m E e 00 2 = +khi điện tử bay qua hốc tạo nên một trờng xoay chiều cảm ứng u ~ > 0 khi điện tử tăng tốc u ~ < 0 khi điện tử giảm tốc e 1 tăng tốc vv 01 > e 1 tiếp tục bay vào không gian giảm tốc giữa 3 và 5 mà d E UU fx + = 0 nên tốc độ điện tử v 1 giảm dần đến khoảng cách z1 nào đấy v 1 = 0 và e 1 sẽ quay lại hốc u ~ = 0 e1 e2 e3 t z điện tử bay đến giữa hốc có 3 trờng hợp xảy ra u ~ > 0 e 2 sẽ không thay đổi tốc độ vv 02 = e 2 tiếp tục bay vào không gian giảm tốc đến vị trí z2 thì quay lại hốc lần hai (đoạn đờng z2<z1) u ~ < 0 e 3 giảm tốc vv 03 < e 3 tiếp tục bay vào không gian giảm tốc tơng tự đến z3 quay lai hốc lần hai (z3<z2<z1) Quá trình đó hình thành phân nhóm điện tử khi ba điện tử quay về hốc lần thứ hai xung quanh điện tử trung tâm e 2 tơng ứng trờng trên hốc đang chuyển từ tăng tốc sang giảm tốc,nếu phân nhóm điện tử đợc hình thành khi quay về hốc lần hai đúng lúc gặp trờng cản trên hốc (cực đại càng tốt) sẽ trao năng lợng cho trờng ,dao động cảm ứng đợc khuyếch đại và qua 4 đa ra ngoài ,tần số dao động đợc quyết định bởi hốc cộng hởng 3 Có thể thay đổi tần số dao động bằng cách điều chỉnh U px lệch U px tốt nhất gọi là hiện tợng dịch tần điện tử để áp dụng cho việc thay đổi tần số của các máy phát 4.các tham số cơ bản của kliston a. Dải thông của một kliston Tần số của kliston đợc xác định bởi các hốc cộng hởng ,khi các hốc cộng hởng đợc điều chỉnh cùng môt tần số ,khuyếch đại của ống thì lớn nhng dảI thông thì hẹp thờng thì 1% so với mức công suất ngoài ,gọi là sự điều chỉnh đồng bộ ,để mà hiệu suất kliston lớn nhất những hốc phía trớc và cuối cùng phảI đợc điều chỉnh cao hơn về tấn số và là dảI thông bên ngoài mặc dù bộ khuyếch đại giảm 10 dB ,sự cảI thiện gom điện tử dẫn đến hiệu suất cao hơn và cao hơn khoảng 15 đến 20 % công suất ngoài ,dảI thông của kliston nhiều hốc có thể thực hiện tầng điều chỉnh các hốc ,tơng tự đối với phơng pháp cho dảI rộng một bộ khuyếch đại IF nhiều tầng thông thờng,các tầng điều chỉnh kliston thì không chính xác tơng tự tầng điều chỉnh một bộ khuyếch đại IF bởi vì sự ảnh hởng lẫn nhau giữâ các hốc đó có thể gây ra điều chỉnh một hốc ảnh hởng đến các hốc khác điều chỉnh đồng bộ điều chỉnh đồng bộ bộ khuyếch đại kliston VA-87 bốn hốc dảI S với dảI thông 20 mHz và với hệ số khuyếch đại 60Db có thể có một dảI thông 27mHz và hệ số khuyếch đại 57,6 dB khi điều chỉnh công suất lớn nhất ,khi tầng điều chỉnh nó có một dảI thông 77 mhz (2,8%và hệ số khuyếch đại 44db) Thuyết chỉ ra rằng dảI thông của một kliston có thể tăng lên đáng kể bởi sự tăng công suất của nó và độ bão hoà của chùm tia(đã xác định tỉ số dòng cuẩ chùm và điện áp của chùm mũ 1,5 hoặc p = 5,1 U I ) một kliston công suất cực đại là 10MW có thể có đuợc 8% dảI thông so với ống 200MW có thể có 2% dảI thông và ống 1kw chỉ có 0,5% dảI thông những kliston nhiều hốc công suất lớn có thể thiết kế những dảI thông lớn 10 đến 12% b.Thay đổi hoặc điều chỉnh tần số : dảI hẹp quy định của kliston có thể thay đổi tần số của chung khắp một phạm vi tần số tơng đối rộng ,những hốc riêng của một kliston có thể thay đổi tần số bởi có đợc nhng vách linh động trong những hốc cộng hởng (dảI điều chỉnh khoảng 2-3%) bằng sự thay đổi công suất các thành phần trong hốc (phạm vi dảI điều chỉnh 10 đến 20%) hoặc bằng một tiếp điẻm trợt thay đổi vách hốc Có thể không mong muốn để điều chỉnh một kliston nhiều hốc bởi vì ảnh hởng lẫn nhau giữa một vài hốc .thờng điều chỉnh hàng loạt gây ra sự phức tạp từ những hốc cộng hởng không có đợc tốc độ điều chỉnh giống nhau .điều chỉnh các kênh tránh trờng hợp hiệu chỉnh tần số của các hốc cộng hởng do sự điều chỉnh sơ bộ các hốc thờng thực hiện tại nhà máy thông tin điều chỉnh đợc giữ trong phạm vi cơ cấu điều chỉnh .khi một tần số riêng đợc chọn cơ cấu điều chỉnh cung cấp chính xác vị trí điều chỉnh cho mỗi hốc để cung cấp đáp ứng tần số kliston mong muốn .thứ tự điều chỉnh các kênh ở trong một hộp gắn với klistôn đồng thời thiết lập sự điều chỉnh sự hoạt động tại mỗi một hốc đối với những vị trí định trớc cho một tần số đã cho ,điều khiển khởi động tai chỗ hoặc từ xa bởi ấn những nút và một động cơ phụ tần số có thể thay đổi hai lần c.Công suất những rađa phát công suất lớn đã sử dụng đèn kliston ,khả năng kliston tạo ra công suất cao hơn các nguồn công suất cao tần khác là trong bộ phận nhờ hình dạng của chúng ,vùng tạo chùm ,ảnh hởng RF ,và chùm hôI tụ là tồn tại độc lập , có thể thiết kế cho chính các bộ phận riêng hoạt động tốt nhất trong số các bộ phận đó ,catot cho ví dụ trờng RF ở bên ngoài và cần không hạn chế kích thớc nhỏ so với chiều dài sóng vùng catod lớn và khoảng cách điện cực lớn có thể sử dụng để giữ mật độ dòng và điện áp theo giá trị hợp lý ,chức năng của colecto là tiêu hao nhiệt nó có thể có hình dạng và kích thớc tốt nhất phù hợp nhu cầu công suất trung bình và công suất đỉnh không cần quan tâm đến ảnh hởng của RF. c.Hiệu suất :giá trị tốt nhất của hiệu suất kliston theo công thức: Hiệu suất RF (%)=90 -20. độ dẫn dòng bão hoà nhỏ độ dẫn dòng bão hoà nhỏ là độ dẫn dòng bão hoà I/ 2/3 V thời gian 6 10 I là dòng của chùm ,V là điện áp của chùm.nh thế độ dẫn bão hoà nhỏ thấp hơn hoặc cao hơn sẽ là hiệu suất kliston .độ dẫn bão hoà ảnh hởng đến thuộc tính của kliston bao gồm dảI thông và năng lợng ,hiệu suất cao hơn thờng phụ thuộc giảm dảI thông và công suất thấp hơn 5.một số kiểu đèn kliston hiện nay kliston là một đèn ống chân không siêu cao tần.kliston là những ống thay đổi tốc độ theo hớng đợc sử dụng trong những thiết bị rađa làm bộ khuyếch đại ,những kliston tạo ra hiệu quả cho thời gian phát bởi thay đổi tốc độ chùm tia điện tử,kliston sử dụng một hoặc nhiều hốc đặc biệt thực hiện điều biến điện trờng xung quanh trục ống dựa vào lý do số hốc kliston đợc chia ra: -đèn kliston nhiều hốc -kliston phản xạ a.kliston hai hốc kliston sử dụng những hốc đặc biệt điều biến điện trờng xung quanh trục ống.ở giữa những hốc này có một lới cho phép electron đI qua.hốc thứ nhất cùng với bộ phận nối đầu tiên đợc gọi là bộ phận tụ nhóm trong khi đó hốc thứ hai với bộ phận nối của nó đợc gọi là một điện cực gom hớng của điện trờng thay đổi theo tần số của hốc tụ nhóm.những sự thay đổi này lần lợt tăng tốc và giảm tốc điện tử của chùm xuyên qua lới .khu vực xa hơn lới tụ nhóm đợc gọi là khoảng trôi ,electron tạo thành nhóm trong vùng này,electron tạo nhóm trong vùng này khi những electron tăng tốc vợt qua những electron giảm tốc -chức năng của hốc điện cực gom là hấp thụ năng lợng từ chùm electron ,những lới điện cực gom đợc đặt dọc theo chùm tại một điểm mà nhóm đợc tạo hoàn toàn ,vị trí đợc xác định bởi thời gian đi qua của nhóm tần số cộng hởng bất kỳ của hốc (tần số cộng hởng hốc điện cực gom thì giống nh là hốc điện cực nhóm).Kolectơ tập trung năng lợng của nhóm điện tử và biến đổi nó thành nhiệt và bức xạ X Bộ khuyếch đại kliston ,nguồn ngoài và hiệu suất có thể đợc cải thiện rất lớn bởi thêm vào các hốc trung gian giữa những hốc đầu ra và đầu vào của đèn kliston cơ bản.những hốc thêm vào thực hiện điều biến tốc b.Kliston phản xạ Những ống cơ bản khác điều biến tốc độ ,và sử dụng để phát năng lợng siêu cao tần là kliston phản xạ (bộ phản xạ kliston).kliston phản xạ bao gồm một bản kim loại phản xạ nh là bộ phản xạ thay cho hốc ngoài sử dụng kiểu kliston khác,chùm electron đợc điều biến bởi nó trôi xuyên qua một hốc cộng hởng dao động sự phản hồi để duy trì những dao động trong giới hạn hốc thu đợc bởi đảo chiều chùm và mang nó quay trở về hốc.những electron trong chùm thì điều biến vận tốc trớc khi chùm xuyên qua hốc lần hai và trao năng lợng hoàn toàn để duy trì dao động .chùm electron thì đợc thay đổi bởi điện cực điện tích âm nó đẩy chùm(bộ phản xạ) .kiểu dao động kliston này đợc gọi là bộ phản xạ kliston bởi vì phần phản xạ chùm electron Những electron đợc hội tụ thành chùm bởi chùm tĩnh điện thiết lập bởi điện thế cộng hởng(U2) trong thân củ c.Khuyếch đại truờng chéo Bộ khuyếch đại trờng chéo (cfa),là bộ khuyếch đại cao tần dải rộng ,nó có thể sử dụng nh là một bộ giao động ,cfa thì tơng tự hoạt động của mahetron và khả năng cung cấp khá lớn năng lợng tần số cao.dải thông của cfa tại bất kì tần số đã cho nào áng chừng dơng hay âm 5% tần số trung tâm,bất cứ tín hiệu vào trong phạm vi này đợc khuyếch đại,mức năng lợng tối đa nhiều megaoat và mức năng lợng trung bình 10 kilo oat.trung bình là với hiệu suất 70% có thể thực hiện đợc khuyếch đại trơng chéo bởi vì đặc trng của dảI thông rộng ,hiệu quả cao và khả năng điều khiển giá trị năng lợng cao,cfa đợc sử dụng trong nhiều hệ thống điện cao tần ,khi sử dụng nh là tầng trung gian hoặc là cuối của những hệ thống rada công suất lớn,tất cả các u thế của cfa đợc đợc sử dụng Những bộ khuyếch trong bộ khuyếch đại công suất phát kiểu này phảI là khuyếch đại cao tần dảI rộng ,khuyếch đại tín hiệu vào không còn méo tần số,điển hình tầng thứ nhất và tầng thứ hai là những ống sóng tới (twt) và tầng cuối cùng là bộ khuyếch đại trờng chéo Gần đây phát triển công nghệ bán dẫn trờng những bộ khuyếch đại siêu cao tần đợc sản xuất ở dạng khuyếch đại bán dẫn với năng lợng ngoài đủ để sử dụng cho tầng đầu tiên trong một vài hệ thống quá trình phát nhiều hơn ba tầng thờng sử dụng bộ khuyếch đại tr ờng chéo trong tầng ba và bất kỳ tầng thêm nào cả hai những ống sóng truyền và những bộ khuyếch đại trờng chéo có một đáp ứng khuyếch đại rất phẳng khắp một dảI tần tơng đối rộng Những bộ khuyếch đại trờng cheó có thêm thuận lợi khi sử dụng là tầng cuối của tuyến phát,đó là thiết kế của bộ khuyếch đại trờng chéo cho phép năng lợng rf xuyên qua ống hầu nh không bị thay đổi khi ống không dao động .khi không dao động thì ở hiện tại ống thực hiện vai trò một phần ống dẫn sóng nếu giảm công suất ngoài lớn hơn theo mong muốn những tầng khuyếch đại cuối cùng và đằng trớc có thể ngăn cách khi cần thiết ,tính năng này chỉ cho phép phát để hoạt động tại công sất thấp,thậm chí khi khuyếch đại trờng chéo thì có vấn đề . Giới thiệu về đèn kliston kliston đâ là một loai đèn ống cho rada đặc biệt khi nó có thể hoạt động ,nó có bộ khuyếch. tử ,kliston sử dụng một hoặc nhiều hốc đặc biệt thực hiện điều biến điện trờng xung quanh trục ống dựa vào lý do số hốc kliston đợc chia ra: -đèn kliston nhiều hốc -kliston phản xạ a .kliston. kliston hiện nay kliston là một đèn ống chân không siêu cao tần .kliston là những ống thay đổi tốc độ theo hớng đợc sử dụng trong những thiết bị rađa làm bộ khuyếch đại ,những kliston tạo ra hiệu