Ống sóng du lịch

Ống sóng du lịch là thiết bị vi ba băng thông rộng không có bộ cộng hưởng tạo khoang như Klystron. Khuếch đại được thực hiện thông qua sự tương tác kéo dài giữa chùm điện tử và trường tần số vô tuyến (RF).

Xây dựng ống sóng du lịch

Ống sóng truyền là một cấu trúc hình trụ có chứa súng điện tử từ ống catốt. Nó có các tấm cực dương, vòng xoắn và một bộ thu. Đầu vào RF được gửi đến một đầu của chuỗi xoắn và đầu ra được lấy từ đầu kia của chuỗi xoắn.

Một khẩu súng điện tử tập trung một chùm điện tử với vận tốc ánh sáng. Từ trường hướng dẫn chùm tia tới hội tụ, không bị tán xạ. Trường RF cũng lan truyền với vận tốc ánh sáng bị chậm lại bởi một đường xoắn. Helix hoạt động như một cấu trúc sóng chậm. Trường RF ứng dụng được lan truyền trong chuỗi xoắn, tạo ra điện trường ở tâm của chuỗi xoắn.

Điện trường thu được do tín hiệu RF áp dụng, truyền đi với vận tốc ánh sáng nhân với tỷ lệ bước sóng xoắn trên chu vi đường xoắn ốc. Vận tốc của chùm điện tử, truyền qua vòng xoắn, gây ra năng lượng cho sóng RF trên đường xoắn.

Hình sau đây giải thích các đặc điểm cấu tạo của một ống truyền sóng.

Do đó, đầu ra khuếch đại thu được ở đầu ra của TWT. Vận tốc pha dọc trục $ V_p $ được biểu diễn dưới dạng

$$ V_p = V_c \ left ({Pitch} / {2 \ pi r} \ right) $$

Ở đâu rlà bán kính của đường xoắn. Vì đường xoắn cung cấp ít thay đổi nhất trong vận tốc pha $ V_p $, nó được ưu tiên hơn các cấu trúc sóng chậm khác cho TWT. Trong TWT, súng bắn điện tử tập trung chùm điện tử, trong khoảng trống giữa các tấm cực dương, tới chuỗi xoắn, sau đó được thu lại ở bộ thu. Hình sau đây giải thích sự sắp xếp điện cực trong một ống sóng truyền.

Hoạt động của ống sóng du lịch

Các tấm anôt, khi ở điện thế bằng không, nghĩa là khi điện trường dọc trục ở một nút, vận tốc chùm điện tử vẫn không bị ảnh hưởng. Khi sóng trên điện trường dọc trục ở cực dương, êlectron từ chùm êlectron chuyển động ngược chiều. Điện tử này đang được gia tốc, cố gắng bắt kịp với điện tử muộn, gặp nút của trường trục RF.

Tại điểm, nơi trường trục RF ở cực âm, điện tử được giới thiệu trước đó, cố gắng vượt qua do hiệu ứng trường âm. Các electron nhận được vận tốc biến đổi. Theo kết quả tích lũy, một làn sóng thứ hai được tạo ra trong chuỗi xoắn. Đầu ra trở nên lớn hơn đầu vào và dẫn đến khuếch đại.

Các ứng dụng của ống sóng du lịch

Có nhiều ứng dụng của một ống sóng du lịch.

• TWT được sử dụng trong máy thu vi sóng như một bộ khuếch đại RF tiếng ồn thấp.

• TWT cũng được sử dụng trong các liên kết truyền thông băng rộng và cáp đồng trục làm bộ khuếch đại lặp hoặc bộ khuếch đại trung gian để khuếch đại tín hiệu thấp.

• TWT có tuổi thọ ống dài, do đó chúng được sử dụng làm ống phát điện trong vệ tinh truyền thông.

• Các TWT công suất cao của sóng liên tục được sử dụng trong các liên kết Troposcatter, vì công suất lớn và băng thông lớn, phân tán ra những khoảng cách lớn.

• TWT được sử dụng trong radar xung công suất cao và radar trên mặt đất.