Klistron

Klistron - mikrofalowa lampa próżniowa wykorzystująca w swym działaniu modulowaną prędkość wiązki elektronów. Stosowana przy generowaniu i wzmacnianiu przebiegów mikrofalowych (dużych częstotliwości). 

Budowa

Lampa zbudowana jest z katody spełniającej rolę emitera wiązki elektronów, zespołu elektrod ogniskujących wyemitowane cząstki, przyśpieszającej strumień anody/kolektora oraz rezonatorów wnękowych.

Zasada działania

Prędkość pojedynczych elektronów może w klistronie ulegać zmianom (istnieje wystarczająco długa droga, którą pokonują cząstki wewnątrz lampy). Czynnikiem wpływającym na jej wzrost lub spadek jest pole elektromagnetyczne rezonatorów wnękowych. Fluktuacje prędkości elektronów powodują ich grupowanie w “paczki”, a zmiany stopnia zgrupowania modulują wiązkę. 

Strumień elektronów emitowany przez katodę dostaje się w obszar działania wnęki pierwszego rezonatora, będącego elementem, do którego doprowadzony jest sygnał wejściowy. Sygnał generuje pole elektromagnetyczne, które wpływa na zmiany prędkości elektronów. 

Elektrony opuszczając rezonator wejściowy mają różne prędkości – kierunek pola zgodny z ruchem elektronów powoduje ich przyspieszenie, w przeciwnym wypadku następuje ich spowolnienie. Pierwszy rezonator wytwarza zatem zmienne pole elektryczne, które na przemian spowalnia i przyspiesza elektrony. Elektrony posiadają różne prędkości i dzięki zjawisku ogniskowania fazowego do rezonatora wyjściowego dolatują tzw. "paczki", a nie ciągły strumień cząstek. “Paczki” elektronów o zmiennym natężeniu wzbudzają w rezonatorze wyjściowy pole elektromagnetyczne, które generuje wzmocniony sygnał na wyjściu układu. Dla zwiększenia sprawności, w klistronach umieszcza się kilka rezonatorów, przy czym rezonatory pośrednie są jednocześnie obwodem wyjściowym wcześniejszego klistronu i wejściowym kolejnego (klistrony wielownękowe). Opuszczając rezonator wyjściowy elektrony kierują się w stronę kolektora.

Główne parametry klistronu:

• sprawność (do ok. 50-60%)
• wzmocnienie (od kilkunastu do kilkudziesięciu decybeli)
• moc wyjściowa (do kilkuset kW przy pracy ciągłej lub stu kilkudziesięciu MW (przy pracy impulsowej)
• zakres częstotliwości (od setek MHz do kilku/kilkunastu GHz)