Rozšířený interakční oscilátor - Extended interaction oscillator

Diagram rozšířeného interakčního oscilátoru (EIO)

The oscilátor s prodlouženou interakcí[1] (EIO) je a lineární paprsek elektronka[2] navrženo k konvertovat stejnosměrný proud na RF Napájení.[3] Mechanismus převodu je vesmírný náboj vlnový proces[4] čímž rychlost modulace v paprsek elektronů transformuje na proud nebo hustota modulace s vzdálenost.

The trubky obsahovat jeden rezonátor.[5] Celá dutina je obdélníková krabička obsahující žebříkovou strukturu[6] kterým prochází elektronový paprsek. Taková dutina má velký počet rezonancí, ale v použitém rezonančním režimu se v mezerách mezi příčkami vyvíjejí velká RF pole. The fáze postup z mezery do mezery je zvolen takovým způsobem, že elektron vidí v každé mezeře stejné pole, a je popsán jako bytí synchronní. V této souvislosti stejné pole znamená pole stejné fáze, ale ne nutně stejné velikost.

Elektronový paprsek, který vstupuje do RF excitované dutiny s přibližně synchronní rychlostí, obdrží kumulativní modulaci rychlosti v každé mezeře. Po určité vzdálenosti do rezonátoru opakovaně zrychlený elektrony bude dohánět opakovaně zpomalené elektrony a budou se tvořit shluky. Tyto svazky budou mít rychlost blízkou rychlosti paprsku. Pokud je rychlost elektronů o něco větší než synchronní, svazky začnou překračovat mezery, když se pole zpomaluje, spíše než nula. Když k tomu dojde, elektrony se zpomalí; jejich ztracení energie je získán dutinou a jsou možné trvalé kmity. Jak se rychlost paprsku vstupujícího do dutiny dále zvyšuje, přenáší se více energie do dutiny a frekvence z kmitání poněkud stoupá. Nakonec však svazky prorazí retardující pole a oscilace náhle ustanou. Snížení rychlosti paprsku (napětí) způsobí obnovení oscilace trubice. Je však nutné snížit rychlost paprsku pod hodnotu, při které oscilace ustaly, než oscilace začne znovu. Tento jev je znám jako hystereze a je podobný tomu, který byl pozorován u mnoha reflexní klystrony.

Změna frekvence, ke které dochází při zvyšování napětí paprsku, se označuje jako elektronické ladění a je obvykle 0,2% pracovní frekvence měřené od poloviny výkonu do zastavení oscilace. Pro větší změny frekvence se používá mechanické ladění, které se získá pohybem jedné stěny dutiny. Pohyblivá stěna je ve skutečnosti píst, kterým lze pohybovat v tunelu, jehož průřez je průřezem stěny, kterou nahrazuje. Rozsah mechanického ladění je obvykle omezen parazitními rezonancemi, ke kterým dochází, když se oscilující frekvence a frekvence jedné z mnoha dalších dutinových rezonancí shodují. Když k tomu dojde, dojde k vážné ztrátě, často dostačující k úplnému potlačení oscilace. Typicky lze dosáhnout rozsahu mechanického ladění 4%[7] ale byly prokázány větší rozsahy.

Kromě rezonanční dutiny je oscilátor Extended Interaction velmi podobný konvenčnějším klystrons. Elektronové dělo produkuje úzký svazek elektronů, který je udržován na požadované hodnotě průměr podle a magnetické pole zatímco prochází RF úsekem. Poté paprsek vstupuje do oblasti bez relativně pole, kde se rozprostírá a je shromažďován vhodně chlazeným kolektorem. Mnoho z těchto oscilátorů je elektricky izolovaných anody a v těchto případech Napětí mezi katoda a anoda určuje trubicový proud, který zase určuje maximální výkon.

  1. ^ M. L. Sisodia (1. ledna 2006). Mikrovlnná aktivní zařízení Vakuum a Solid State. New Age International. str. 3,50–3,51. ISBN  978-81-224-1447-9.
  2. ^ Jerry Whitaker (13. března 2012). Příručka pro elektrické vakuové trubice, třetí vydání. CRC Press. str. 69. ISBN  978-1-4398-5065-7.
  3. ^ Michał Odyniec (1. ledna 2002). Návrh RF a mikrovlnného oscilátoru. Artech House. str. 1. ISBN  978-1-58053-768-1.
  4. ^ A. S. Gilmour (2011). Klystrony, cestovní vlnové trubice, magnetrony, zesilovače s křížovým polem a gyrotrony. Artech House. str. 220–227. ISBN  978-1-60807-185-2.
  5. ^ Mike Golio (12. prosince 2010). Příručka pro RF a mikrovlnné trouby. CRC Press. s. 6.17–6.18. ISBN  978-1-4200-3676-3.
  6. ^ Joseph A. Eichmeier; Manfred Thumm (4. března 2008). Vakuová elektronika: komponenty a zařízení. Springer Science & Business Media. str. 50–51. ISBN  978-3-540-71929-8.
  7. ^ Roitman et al, High Power CW 264 GHz tunable Extended Interaction Oscillator, 14. mezinárodní konference vakuové elektroniky (IVEC), Paříž, Francie 2013