Perjalanan Wave Tube

Tabung gelombang perjalanan adalah perangkat gelombang mikro broadband yang tidak memiliki resonator rongga seperti Klystrons. Amplifikasi dilakukan melalui interaksi yang berkepanjangan antara berkas elektron dan medan Radio Frequency (RF).

Pembangunan Tabung Gelombang Perjalanan

Tabung gelombang perjalanan adalah struktur silinder yang berisi senjata elektron dari tabung katoda. Ini memiliki pelat anoda, heliks dan kolektor. Input RF dikirim ke salah satu ujung heliks dan output diambil dari ujung heliks lainnya.

Pistol elektron memfokuskan berkas elektron dengan kecepatan cahaya. Medan magnet memandu sinar untuk fokus, tanpa hamburan. Medan RF juga merambat dengan kecepatan cahaya yang dihambat oleh heliks. Helix bertindak sebagai struktur gelombang lambat. Medan RF yang diterapkan disebarkan dalam heliks, menghasilkan medan listrik di tengah heliks.

Medan listrik yang dihasilkan karena sinyal RF yang diterapkan, bergerak dengan kecepatan cahaya dikalikan dengan rasio jarak heliks ke lingkar heliks. Kecepatan berkas elektron, berjalan melalui heliks, menginduksi energi ke gelombang RF pada heliks.

Gambar berikut menjelaskan fitur konstruksi dari tabung gelombang berjalan.

Dengan demikian, keluaran yang diperkuat diperoleh pada keluaran TWT. Kecepatan fase aksial $ V_p $ direpresentasikan sebagai

$$ V_p = V_c \ kiri ({Pitch} / {2 \ pi r} \ kanan) $$

Dimana radalah jari-jari heliks. Karena heliks memberikan perubahan terkecil dalam kecepatan fase $ V_p $, itu lebih disukai daripada struktur gelombang lambat lainnya untuk TWT. Dalam TWT, senapan elektron memfokuskan berkas elektron, di celah antara pelat anoda, ke heliks, yang kemudian dikumpulkan di kolektor. Gambar berikut menjelaskan pengaturan elektroda dalam tabung gelombang berjalan.

Pengoperasian Tabung Gelombang Perjalanan

Pelat anoda, ketika berada pada potensial nol, yang berarti ketika medan listrik aksial berada pada sebuah simpul, kecepatan berkas elektron tetap tidak terpengaruh. Ketika gelombang pada medan listrik aksial berada di antinoda positif, elektron dari berkas elektron bergerak ke arah yang berlawanan. Elektron ini dipercepat, mencoba mengejar elektron akhir, yang bertemu dengan simpul medan aksial RF.

Pada titik di mana medan aksial RF berada di antinode negatif, elektron yang disebutkan sebelumnya mencoba menyalip karena efek medan negatif. Elektron menerima kecepatan termodulasi. Sebagai hasil kumulatif, gelombang kedua diinduksi di heliks. Output menjadi lebih besar dari input dan menghasilkan amplifikasi.

Aplikasi Travelling Wave Tube

Ada banyak aplikasi dari tabung gelombang berjalan.

  • TWT digunakan dalam penerima gelombang mikro sebagai penguat RF dengan noise rendah.

  • TWT juga digunakan dalam tautan komunikasi pita lebar dan kabel koaksial sebagai penguat repeater atau penguat perantara untuk memperkuat sinyal rendah.

  • TWT memiliki masa pakai tabung yang panjang, yang karenanya mereka digunakan sebagai tabung keluaran daya di satelit komunikasi.

  • TWT berdaya tinggi gelombang kontinu digunakan dalam tautan Troposcatter, karena daya besar dan bandwidth besar, untuk menyebar ke jarak yang jauh.

  • TWT digunakan dalam radar berdenyut daya tinggi dan radar berbasis darat.