速调管:这是什么?(类型和应用程序)

速调管是什么?

一个速调管（也称为aKlystron Tube.或速调管放大器)是一种用于振荡和放大微波频率信号的真空管。它是由美国电气工程师拉塞尔和西格德·瓦里安发明的。

Klystron使用电子束的动能。通常，低功耗klystrons用作振荡器，大功率klystrons用作UHF中的输出管。

低功耗klystron有两种配置。一个是低功率的微波振荡器(反射速调管)第二个是低功率微波放大器（两个腔Klystron或多腔Klystron）。

什么是反射速调管振荡器?

在回答这个问题之前，我们需要知道如何生成振荡．要生成振荡，我们需要向输入提供正面反馈。限制了循环收益是统一的。

对于速调管，如果将输出的一部分作为输入腔的反馈，并保持环路增益大小的统一，就会产生振荡。反馈路径的相移是一个周期(2π)或多个周期(2π的倍数)。

反射速调管的构造

电子束从阴极注入。还有一个阳极，叫做聚焦阳极或加速阳极．这个阳极用来缩小电子束的范围。阳极与直流电压源的正极相连。

Reflex Klystron只有一个腔，放置在阳极旁边。这个腔作为一个Buncher腔用于前进的电子和捕手腔用于向后移动的电子。

的速度和当前的调制发生在腔隙中。这个距离等于距离d。

斥网板与负极的负极相连电压源VR。

反射速调管的工作原理

反射速调管的工作原理是速度和电流调制。

电子束从阴极注入。电子束通过加速阳极。电子以均匀的速度在管中移动，直到它到达腔体。

电子的速度在腔间隙中调制，并且这些电子尝试到达掠夺者。

回首器与电压源的负极性连接。因此，由于相同的极性，它反对电子的力。

电子的动能在排斥空间中减小，在某一点，它将为零。之后，电子又被拉回空腔。在返回的过程中，所有的电子都聚集在一点上。

由于束的形成，会有电流调制。电子的能量以射频的形式转换，射频输出从腔体中获取。为了使速调管的效率最大化，电子的聚束必须发生在腔隙的中心。

电子如何在Klystron管中移动？

从电子枪（阴极），电子束注入管中。这些电子以均匀的速度朝向阳极移动。然后电子穿过腔间隙。电子的速度根据腔间隙电压而变化。

如果腔间隙电压为正，则将电子将加速，并且如果腔间隙电压为负，则将减速电子。如果电压为零，则电子的速度不会改变。

当电子从腔间隙留出时，所有电子都有不同的速度，并且这些电子将在掠夺者空间中行进。

这些电子根据速度行进距离。速度越高，电子将进入更多距离并降低速度，电子将在掠夺者空间中的距离下行。

所有这些电子将返回到空腔并聚集在空腔间隙的中心。从空腔转移过来的电子的能量称为能量射频输出．

Apple-gate图

苹果门图是距离腔隙的距离与电子在排斥器空间中所花时间之间的图形。

不同的电子根据它们的速度遵循不同的路径。电子的速度取决于腔隙电压。

让我们以三个电子为例。参考电子(e₀)在腔隙电压为零时进入腔隙。因此，速度不会改变。它传播L₀在驱避器空间的距离，并拉回空腔。因为排斥板是高度负的，它会与电子的动能相反。

电子进入E之前₀，这个电子被称为an早期的电子（E._e）.当腔隙电压为正时，电子进入腔隙。因此，电子速度会增加。它会向L方向移动_e保持距离并拉回腔内。

电子之后进入₀，这个电子被称为a已故电子（E._l）.当腔隙电压为负时，电子进入腔隙。因此，电子速度会降低。它会向L方向移动_l保持距离并拉回腔内。

下图有助于解释此过程：

所有电子从腔隙到排斥空间和排斥空间到腔隙所需的总时间是相同的。时间是T_d．

在时间T_d所有电子都聚集在腔隙中心。这就是速调管中的聚束过程。

反射速调管的应用

Reflex Klystron的应用包括：

• 无线电和雷达接收器
• 微波发电机中的信号源
• 便携式微波链路中的调频振荡器
• 参数放大器的泵振荡器
• 微波炉接收器中的本地振荡器

两个腔速调管

双腔速调管的工作原理与反射速调管相同。双腔速调管的结构示意图如下图所示。

顾名思义，有两个腔;第一腔是一个Buncher腔或输入腔另一个洞是捕手腔或输出腔．从阴极注入的电子，并以均匀的速度伸出到Buncher腔。

输入射频信号在输入腔给出，输出信号从输出腔采集。在两个腔中都有一个缺口，这些缺口被称为微波相互作用区域．

在第一腔中，由第一腔中存在的输入射频信号调制的电子的速度。这叫速度调制．

它描述了电子的聚束。并通过捕手腔。电流调制发生在捕集腔内。

通过第二个腔后，所有的电子都失去了它们的动能到微波场。由于速度的降低，它们将被收集器收集。

Klystron vs磁控管

KlyStron是一种真空管，用作微波信号的振荡器和放大器。磁控管与Klystron管不同。磁控管仅用为振荡器。

在klystron中，电子通常从阴极注入。但在磁控管的情况下，有力地注入电子。

在速调管中，电子在管中线性运动，在磁控管中，电子沿着从阴极到阳极的螺旋路径运动。

KlyStron用于电视发射器，雷达和粒子促进剂。它还用作高功率窄带稳定放大器。微波炉中使用的磁控管，在2.45 GHz工作。它还用于RF加热，以900 MHz或2.45 GHz运行。

Klystron规格：

• 频率的操作:1 ~ 200ghz
• 带宽：+/- 30 MHz.
• 输出功率:10 mW到2.5 W
• 实际效率:10 - 20%
• 理论效率:22.78%
• 调整范围:5 GHz @ 2W，30 GHz @ 10MW

磁控管规格

• 频率范围:500 MHz至12 GHz
• 力量：600W @ 2.45 GHz
• 峰值功率：40MW，直流电压50kv @ 10ghz
• 平均功率:800千瓦
• 工作周期:0.1%
• 效率：40% - 70%

两腔速调管和反射速调管的区别

在两腔Klystron中，束腔和捕手腔不同。但在反射klystron中，只有一个腔。这种腔作为一孔腔以及捕手腔。

在双腔速调管中，用于收集电子的收集器。而在反射速调管中，排斥板用来代替集电极并用来排斥电子束。

两个腔Klystron的主要目的是放大微波信号。反射klystron的主要目的是振荡微波信号。