C sẽ là: Z1 = ch1 Z
DẪN SIÊU CAO TẦN
7.2.3. Hiệu suất công suất
Khi chùm electron quay trở lại hốc cộng hưởng, điều kiện để động năng của chúng được chuyển thành năng lượng của tín hiệu trong hốc là hiệu số pha θ’0 của tâm nhóm electron phải là vng, nói cách khác, điều kiện là:
ω(t2 – t1) = ωT’0 = θ’0 = n2π - π/2 = (n – ¼)2π = N2π (7.2.14) trong đó n là số nguyên dương bất kỳ.
N = n -1/4 là số mode của chế độ hoạt động của đèn Klystron phản xạ.
Như vậy, một đèn Klystron phản xạ có thể duy trì dao động ở một trong nhiều mode khác nhau (mode 3/4, mode 1.3/4. mode 2.3/4…). Việc đèn hoạt động tại một mode nào đó phụ thuộc vào quãng đường di chuyển một vòng của hạt electron là dài hay ngắn, hay nói cách khác, phụ thuộc vào điện thế Vr của cực đẩy của đèn.
Tương tự như đối với đèn Klystron trực xạ, dòng điện của chùm electron khi quay lại hốc
là:
∞
i2 (t2 ) = −I0 − ∑2I0 Jn (nX ')cos[n(ωt2 − θ '0 −θg )] (7.2.15)
n=1
Do đó, thành phần cơ bản của dịng điện cảm ứng trong hốc sẽ là: I2,ind = -βiI2 = 2I0βiJ1(X’)cos(ωt2 - θ’0) (7.2.16)
Trong đó, θg rất bé, có thể bỏ qua.
βi là hệ số ghép giữa tia electron và hốc cộng hưởng (vì chỉ có một hốc cộng hưởng nên
đây cũng chính là hệ số ghép βi trong quá trình điều chế vận tốc electron). Biên độ của thành phần dòng điện cơ bản là:
I2,ind = 2I0βiJ1(X’) (7.2.17)
Cơng suất xoay chiều của tín hiệu ra là:
Pout = V1I2,ind/2 = V1I0βiJ1(X’) (7.2.18) Thay V1 = 2V0X’/βiθ’0 từ (7.1.43) vào (7.1.48) ta có:
Pout = 2V0I0X’J1(X’)/ θ’0 = 2V0I0X’J1(X’)/(n2π - π/2) (7.2.19)
Vì cơng suất nguồn cung cấp vào Pin = V0I0 nên hiệu suất công suất của đèn Klystron phản xạ là: η = Pout =2X ' J1( X ') (7.2.20) P in π n2π − 2 7.3. Đèn sóng chạy
Đèn sóng chạy cũng là một loại linh kiện siêu cao tần, được sử d ụng trong mạch khuếch đại hoặc mạch tạo sóng có cơng suất trung bình và dải tần số rộng. Có hai loại đèn sóng chạy: đèn sóng chạy dùng phần tử làm chậm sóng hình xoắn và đèn sóng chạy dùng các hốc cộng hưởng ghép. Chúng ta chỉ khảo sát đèn sóng chạy dùng phần tử làm chậm hình xoắn.
Đèn gồm một cathode nung nóng bức xạ chùm tia electron, được gia tốc bởi cực anode và hấp thụ bởi cực thu. Khối hội tụ dùng từ có tác dụng làm hội tụ thành chùm tia electron khi chúng đi qua vùng cấu trúc làm chậm sóng. Cấu trúc này thườ ng có dạng xoắn, thực chất là một ống dẫn sóng, là nơ i ta đặt tính hiệu siêu cao tần vào. Khi tín hiệu siêu cao tần này la truyền dọc theo đường ống xoắn, vơ hình chung sẹ tạo một điện trường hướng dọc theo trục của ống xoắn. Điện trường này cũng lan truyền dọc trục với vận tốc được tính gần đúng bằng vận tốclan truyền của sóng dọc theo chu vi mỗi vịng xoắn.
Khi chùm tia electron di chuyển dọc theo tr ục ống xoắn, sẽ xảy ra sự tương tác giữa điện trường vì: các electron đi vào tại thời điểm bán kỳ dương của điện trường sẽ được gia tốc trong khi các electron đi vào tại thời điểm bán kỳ âm s ẽ bị giảm tốc. Kết quả là sẽ xảy ra sự kết nhóm của chùm tia electron. Người ta tính tốn sao cho các nhóm electron này ra khỏi ống xoắn tại thời điểm vng pha với điện trường, do đó động năng của chúng được chuyển thành năng lượng của tín hiệu trong ống xoắn. Quá trình này được ứ ng dụng để khuếch đại tín hiệu siêu cao tần hoặc tạo dao động, tương tự như đối với đèn Klystron. Tuy nhiên, sự khác biệt chính giữa hai loại đèn này là trong đèn sóng chạy, sự tương tác giữa chùm tia electron và điện trường xảy ra liên tiếp dọc suốt chiều dài di chuyển của chùm tia trong khi trong đèn Klystron sự tương tác chỉ xảy ra tại đúng thời điểm khi tia electron đi ngang qua khe của hốc cộng hưởng.
7.4. Diode PIN
Diode bán dẫn PIN gồm có một bản silic cao ơm phẳng có độ dày khoảng 75 micromet (trong giới hạn từ 10 đến 200 micromet), ở hai mặt phẳng đầu có trộn tạp chất là Bo, để tạo ra vùng dẫn loại p, và phospho, để tạo ra vùng bán dẫn loại n, với kỹ thuật khuếch tán tạo ra các lớp chuyển tiếp p-I và i-n ở sát hai mặt phẳng hai đầu. Vùng cao ôm ở giữa được gọi là vùng I rất nghèo điện tích tự do. tại hai mặt phẳng của hai vùng p và n gắn hai tiếp xúc kim loại để làm anode và cathode cho diode. Diode PIN có đặc tính như sau: nếu đặt vào diode một thiên áp âm một chiều ( điện áp âm đặt vào vùng p) hoặc thiên áp khơng thì hiệu thế tiếp xúc của các lớp chuyển tiếp p-I và i-n sẽ ngăn cản các điện tích tự do từ vùng p (các lỗ trống) và vùng n (các điện tử) phun vào vùng I (còn gọi là vùng Base) nên diode có trở kháng rất lớn (cỡ từ đơn vị đến hàng chụ kilo Ohm). Diode trong trường hợp này không cho qua tín hiệu siêu cao tần, nó ở chế độ ngắt mạch. Khi đặt thiên áp thuận lên diode thì hàng rào thế của các lớp chuyển tiếp hạ thấp làm cho các điện tử và lỗ trống phun từ vùng n và vùng p vào vùng I làm cho diode thông.
Trong tr ạng thái thơng diode PIN cho qua tín hiệu siêu cao có dịng khá lớn. ta dùng hai trạng thái thông và tắt củ a diode PIN cùng các tham số của nó ki mắc vào đường truyền siêu cao sẽ tạo ra các thiết bị điều khiển sự truyền sóng mong muốn như các bộ chuyển mạch và quay pha.