Engenharia de microondas - Reflex Klystron

Este gerador de micro-ondas, é um Klystron que atua sobre reflexos e oscilações em uma única cavidade, que possui uma frequência variável.

O Reflex Klystron consiste em um canhão de elétrons, um filamento catódico, uma cavidade anódica e um eletrodo no potencial catódico. Ele fornece baixa potência e tem baixa eficiência.

Construção do Reflex Klystron

O canhão de elétrons emite o feixe de elétrons, que passa pela lacuna na cavidade do ânodo. Esses elétrons viajam em direção ao eletrodo Repeller, que está em alto potencial negativo. Devido ao alto campo negativo, os elétrons se repelem de volta para a cavidade do ânodo. Em sua jornada de retorno, os elétrons fornecem mais energia ao gap e essas oscilações são sustentadas. Os detalhes de construção deste klystron reflexo são mostrados na figura a seguir.

Supõe-se que já existam oscilações no tubo e sejam sustentadas por seu funcionamento. Os elétrons, ao passar pela cavidade do ânodo, ganham alguma velocidade.

Operação de Reflex Klystron

O funcionamento do Reflex Klystron é compreendido por alguns pressupostos. O feixe de elétrons é acelerado em direção à cavidade anódica.

Vamos supor que um elétron de referência e_ratravessa a cavidade anódica, mas não tem velocidade extra e repele de volta após atingir o eletrodo Repeller, com a mesma velocidade. Outro elétron, digamose_e que começou antes deste elétron de referência, chega primeiro ao Repeller, mas retorna lentamente, alcançando ao mesmo tempo que o elétron de referência.

Temos outro elétron, o elétron tardio e_l, que começa depois de ambos e_r e e_eno entanto, ele se move com maior velocidade ao retornar, alcançando ao mesmo tempo que er e ee.

Agora, esses três elétrons, a saber e_r, e_e e e_l alcançar a lacuna ao mesmo tempo, formando um electron bunch. Este tempo de viagem é chamado detransit time, que deve ter um valor ideal. A figura a seguir ilustra isso.

A cavidade do ânodo acelera os elétrons durante o trajeto e ganha sua energia, retardando-os durante a viagem de volta. Quando a tensão de gap está no máximo positivo, isso permite que os elétrons negativos máximos sejam retardados.

O tempo de trânsito ideal é representado como

$$ T = n + \ frac {3} {4} \ quad onde \: n \: é \: um \: inteiro $$

Este tempo de trânsito depende das tensões do repelente e do ânodo.

Aplicações do Reflex Klystron

Reflex Klystron é usado em aplicações onde a frequência variável é desejável, como -

• Receptores de rádio
• Links de microondas portáteis
• Amplificadores paramétricos
• Osciladores locais de receptores de microondas
• Como uma fonte de sinal onde a frequência variável é desejável em geradores de microondas.