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 su

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 được 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.trường hợp 1

điện tích q di chuyển tạo ra một đơn vị công suất

dq =jEdv

e: điện trường có trong đơn vị thể tích V

j: mật độ dòng điện j = ρ

→

V

nếu dp>0 thì điện trường e trao năng lượng cho điện tích +q

nếu dp < 0 thì điện trương e lấy nâng lượng của điện tích q

q chuyển động về B thì j và E cùng chiều

dv > 0

+ q tăng tốc do năng lượng của điện trường E trao cho

+ q chuyển động về A thì j và E ngược chiều

+ dq < 0

dq giảm tốc do điện tích +q trao năng lượng cho trường

phân tích tương tự với điện tử muốn trao năng lượng cho trường thì chuyển động về hướng

B (hướng giảm tốc ) (e cố định )

b_trường hợp 2

E= E0sin tω là một dao động điều hoà

∫∫

tb T JEdvdt

p

0

1 (1) của tương tác điện tử với điện trường →E thay E= E0sin tω vào (1)

Có Ptb= 0 vậy trong một chu kì của dao động điều hoà thì điện tích lấy bao nhiêu năng lượng của trường thì cũng trao cho trường bấy nhiêu do đó điện trường

→

E không thay đổi

c.trường hợp 3 E =E1sinωt với điện tích di chuyển không đều có quy luật tuần hoàn

) sin(

) sin(

) sin(

3 3

2 2

1

1 ω +ϕ + ω +ϕ + ω +ϕ

Kết hợp cả ba trường hợp ta có

0

≠

Ptb

Ptb> 0 trong một chu kì ta có điện trường trao nhiều hơn nhận năng lượng từ điện tử

Ptb< 0 trong một chu kì ta có điện trường E nhận nhiều hơn trao năng lượng 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 trường càn của điện

trường Ptb< 0

Nội dung của điều khiển động :

+điều chế tốc độ điện tử

+hình thành phân nhóm điện tử

+hướng các phân nhóm điện tử vừa hình thành rơI vào

trường cản của điện trường để trao năng lượng cho trường

2.dao động siêu cao kliston khuyếch đại

a.sơ đồ

1.sợi đốt

2.anôt

3.hốc cộng hưởng vào

4.hốc cộng hưởng ra

5.anôt

6.đầu dẫn đưa tín hiệu cần khuyếch đại vào

7.đầu dẫn đưa tín hiệu đã được khuyếch đại

U0gọi là điện áp tăng tốc ve0 m Eu0

2

= Gọi là tốc độ điện tử khi bay tới hốc (3)

l34không gian điện tử chuyển động theo quán tính

b.nguyên lý làm viêc: cần chọn l34như thế nào để tạo thành phân nhóm điện tử đòi hỏi

hốc bốn phảI tạo ra trường cản

-điện tử phát xạ từ katod đến hốc số 3 có tốc độ ve0 m Eu0

2

= tín hiệu cần khuyếch đại thông qua đầu dẫn 6 vào hốc 3

Ta quy ước 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 trường hợp xảy ra

+e1 đến giữa hốc khi u~= 0 sẽ có v1=v0 e1 tiếp tục chuyển động trong không gian

quán tính giữa 3 và 4

+e2 đến giừa hốc khi u~> 0 vì thế v2 > v0 sau đó e2 sẽ tiếp tục chuyển động trong không gian quán tính

+e3 đến giữa hốc khi u~< 0 vì thế v3< v0

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 e1ứng với trường cản của u~chuyển từ cản sang tăng tốc phân nhóm điện tử sẽ được tập trung tối đa ở một vị trí nào đó z'

"

và tại vị trí đó lắp đặt hốc cộng hưởng ra 4 ,phân nhóm

điện tử lướt qua hốc cộng hưởng 4 sẽ tạo nên điện áp xoay chiều cảm ứng tương tác lại với nhóm điện tử

Cụ thể: phân nhóm điện tử được điều chỉnh để bay đến hốc cộng hưởng 4 đúng lúc

u~cảm ứng là trường cản cực đại sẽ trao năng lượng tối đa cho ,tín hiệu đã được 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 hưởng

4.đầu dẵn năng lượng

5.cực phản xạ

b.nguyên lý làm việc: điện tử phát xạ từ katod bay đến giữa hốc công hưởng 3 có tốc độ

v0

2

=

+khi điện tử bay qua hốc tạo nên một trường xoay chiều cảm ứng u~> 0 khi điện tử tăng tốc

u~< 0 khi điện tử giảm tốc e1 tăng tốc v1>v0 e1 tiếp tục bay vào không gian giảm

tốc giữa 3 và 5 mà

d

E U +Ufx

nên tốc độ điện tử v1giảm dần đến khoảng cách z1 nào đấy v1= 0 và e1sẽ quay lại hốc

u~= 0

z

điện tử bay đến giữa hốc có 3 trường hợp xảy ra

u~> 0 e2 sẽ không thay đổi tốc độ v2=v0 e2tiếp tục bay vào không gian giảm tốc đến vị trí z2 thì quay lại hốc lần hai (đoạn đường z2<z1)

u~< 0 e3 giảm tốc v3<v0 e3 tiếp tục bay vào không gian giảm tốc tương 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 e2tương ứng trường trên hốc đang chuyển từ tăng tốc sang giảm tốc,nếu phân nhóm điện tử được hình thành khi quay về hốc lần hai đúng lúc gặp trường cản trên hốc (cực đại càng tốt) sẽ trao năng lượng cho trường ,dao động cảm ứng được

khuyếch đại và qua 4 đưa ra ngoài ,tần số dao động được quyết định bởi hốc cộng hưởng

3

Có thể thay đổi tần số dao động bằng cách điều chỉnh Upx lệch Upx tốt nhất gọi là hiện tượng 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 được xác định bởi các hốc cộng hưởng ,khi các hốc cộng hưởng được

điều chỉnh cùng môt tần số ,khuyếch đại của ống thì lớn nhưng dảI thông thì hẹp thường 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 trước và cuối cùng phảI được 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 ,tương tự đối với phương pháp cho dảI rộng một bộ khuyếch đại IF nhiều tầng thông thường,các tầng điều chỉnh kliston thì không chính xác tương tự tầng điều chỉnh một bộ khuyếch đại IF bởi vì sự ảnh hưởng lẫn nhau giữâ các hốc đó có thể gây ra điều chỉnh một hốc ảnh hưởng 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 = 1,5

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 tương đối rộng ,những hốc riêng của một kliston có thể thay đổi tần số bởi có được nhưng vách linh động trong những hốc cộng hưởng (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 trượt thay đổi vách hốc

Có thể không mong muốn để điều chỉnh một kliston nhiều hốc bởi vì ảnh hưởng lẫn nhau giữa một vài hốc thường điều chỉnh hàng loạt gây ra sự phức tạp từ những hốc cộng hưởng không có được tốc độ điều chỉnh giống nhau điều chỉnh các kênh tránh trường hợp hiệu chỉnh tần số của các hốc cộng hưởng do sự điều chỉnh sơ bộ các hốc thường thực hiện tại nhà máy thông tin điều chỉnh được giữ trong phạm vi cơ cấu điều chỉnh khi một tần số riêng được 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 trước 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 hưởng 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 trường RF ở bên ngoài và cần không hạn chế kích thước 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 thước tốt nhất phù hợp nhu cầu công suất trung bình và công suất đỉnh không cần quan tâm đến ảnh hưởng 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/V3/2thời gian 10 6

I là dòng của chùm ,V là điện áp của chùm.như thế độ dẫn bão hoà nhỏ thấp hơn hoặc cao hơn sẽ là hiệu suất kliston độ dẫn bão hoà ảnh hưởng đến thuộc tính của kliston bao gồm dảI thông và năng lượng ,hiệu suất cao hơn thường 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 hướng được 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 trường xung quanh trục ống

dựa vào lý do số hốc kliston được chia ra:

-đèn kliston nhiều hốc

-kliston phản xạ

a.kliston hai hốc

kliston sử dụng những hốc đặc biệt điều biến điện trường xung quanh trục ống.ở giữa những hốc này có một lưới cho phép electron đI qua.hốc thứ nhất cùng với bộ phận nối

đầu tiên được gọi là bộ phận “tụ nhóm” trong khi đó hốc thứ hai với bộ phận nối của nó

được gọi là một “ điện cực gom”

hướng của điện trường thay đổi theo tần số của hốc “tụ nhóm”.những sự thay đổi này lần lượt tăng tốc và giảm tốc điện tử của chùm xuyên qua lưới khu vực xa hơn lưới tụ nhóm

được gọi là “ khoảng trôi” ,electron tạo thành nhóm trong vùng này,electron tạo nhóm trong vùng này khi những electron tăng tốc vượt qua những electron giảm tốc

-chức năng của hốc “điện cực gom” là hấp thụ năng lượng từ chùm electron ,những lưới

điện cực gom được đặt dọc theo chùm tại một điểm mà nhóm được tạo hoàn toàn ,vị trí

được xác định bởi thời gian đi qua của nhóm tần số cộng hưởng bất kỳ của hốc (tần số cộng hưởng hốc điện cực gom thì giống như là hốc điện cực nhóm).Kolectơ tập trung năng lượng 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 được 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 lượng siêu cao tần là kliston phản xạ (bộ phản xạ kliston).kliston phản xạ bao gồm một bản kim loại phản xạ như là bộ phản xạ thay cho hốc ngoài sử dụng kiểu kliston khác,chùm electron được điều biến bởi nó trôi xuyên qua một hốc cộng hưởng dao động sự phản hồi để duy trì những dao động trong giới hạn hốc thu được bởi đảo chiều chùm và mang nó quay trở về

hốc.những electron trong chùm thì điều biến vận tốc trước khi chùm xuyên qua hốc lần hai và trao năng lượng hoàn toàn để duy trì dao động chùm electron thì được thay đổi bởi

điện cực điện tích âm nó đẩy chùm(bộ phản xạ) kiểu dao động kliston này được gọi là bộ phản xạ kliston bởi vì phần phản xạ chùm electron

Những electron được hội tụ thành chùm bởi chùm tĩnh điện thiết lập bởi điện thế cộng hưởng(U2) trong thân củ

c.Khuyếch đại truờng chéo

Bộ khuyếch đại trường chéo (cfa),là bộ khuyếch đại cao tần dải rộng ,nó có thể sử dụng như là một bộ giao động ,cfa thì tương tự hoạt động của mahetron và khả năng cung cấp khá lớn năng lượng tần số cao.dải thông của cfa tại bất kì tần số đã cho nào áng chừng dương hay âm 5% tần số trung tâm,bất cứ tín hiệu vào trong phạm vi này được khuyếch

đại,mức năng lượng tối đa nhiều megaoat và mức năng lượng trung bình 10 kilo oat.trung bình là với hiệu suất 70% có thể thực hiện được khuyếch đại trương chéo bởi vì đặc trưng của dảI thông rộng ,hiệu quả cao và khả năng điều khiển giá trị năng lượng cao,cfa được

sử dụng trong nhiều hệ thống điện cao tần ,khi sử dụng như là tầng trung gian hoặc là cuối của những hệ thống rada công suất lớn,tất cả các ưu thế của cfa được được 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 trường chéo Gần đây phát triển công nghệ bán dẫn trường những bộ khuyếch đại siêu cao tần được sản xuất ở dạng khuyếch đại bán dẫn với năng lượng ngoài đủ để sử dụng cho tầng đầu tiên trong một vài hệ thống quá trình phát nhiều hơn ba tầng thường sử dụng bộ khuyếch đại trường chéo trong tầng ba và bất kỳ tầng thêm nào cả hai những ống sóng truyền và những bộ khuyếch đại trường chéo có một đáp ứng khuyếch đại rất phẳng khắp một dảI tần tương đối rộng

Những bộ khuyếch đại trường cheó có thêm thuận lợi khi sử dụng là tầng cuối của tuyến phát,đó là thiết kế của bộ khuyếch đại trường chéo cho phép năng lượng rf xuyên qua ống hầu như 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 trước 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 trường chéo thì có vấn đề