|
| |
A haladóhullámú csövek A haladóhullámú csövet eredendően a haladóhullámú erősítőcső néven kellene ismerni, de a rövidebb elnevezésének használata a szokásos. A haladóhullámú csövet 1946-ban Rudolf Kompfner fedezte fel. Előnye a nagy sávszélesség, az elérhető kis (-3dB) zajtényező, végül a nagyobb teljesítményű csöveknél a jó hatásfok. Haladóhullámú csöveket jelenleg a 300MHz ... 50GHz-es frekvencia tartományban alkalmaznak. Rendszerint hírközlési feladatok ellátására, műholdas összeköttetéseknél, mind a földi, mind a műhold adóberendezéseiben, valamint a tudomány számos területén. A Tungsramban 1956-óta foglalkoztak haladóhullámú csövek fejlesztésével és gyártásával, amely a GTT4000/600 típusú sokcsatornás mikrohullámú berendezéssel kezdődött. A haladó hullámú erősítők alapvetően három funkcionális egységből állnak; a haldóhullámú csőből, a fókuszáló mágnesszerelvényből és a működtető tápegységből.
A haladóhullámúcső elektronágyúja felgyorsított intenzív elektronnyalábot bocsát ki. A lassítóvonal - hélix - feladata a fénysebességgel terjedő elektromágneses hullám lelassítása körülbelül az elektronok sebességére. A nagyfrekvenciás teljesítményt mikrohullámú csatolóval adják be, illetve veszik ki a lassító vonal végén. Az elektronsugárnyaláb a lassító vonalon való áthaladás után a kollektorba csapodik be. A cső működése szemléletesen látszik spirális (hélix) lassítóvonal esetén. Az elektromágneses hullám a hélix menetei mentén fénysebességgel halad végig,így a tengelyirányú sebessége a spirálhossz és a feltekercselt huzalhossz arányában csökken. A szokásos lassítási arány 1/25 ... 1/10. Az elektronokat így c/25 ... c/10 sebességre kell felgyorsítani, ami viszonylag alacsony (400...2500V) feszültséggel elérhető. A hélix az utolsó gyorsító elektróda potenciálján van, a kollektor feszültsége azonos vagy kisebb a hélix feszültségénél. A cső működése az elektronnyaláb és a haladó hullám közti energetikai kölcsönhatáson alapszik. Az elektronok csak a hullám villamos terével kerülnek kölcsönhatásba, amelynek a hélix tengelyében csak tengelyirányú összetevője van. A hélix terébe belépő elektronnyaláb közel tiszta egyenáramot képvisel, vagyis az elektronok sebességeloszlása csak a kilépési energi-szórás arányában tér el az átlagtól (zaj). A teljesítmény kicserélődését az teszi lehetővé, hogy a nyaláb elektronjainak zömét olyan helyre tereli össze, ahol azok fékező térben haladnak. Ezt a hatást a nagyfrekvenciás tér fázisfókuszáló hatásának szokás nevezni. Mint a fentebb láttuk a cső működéséhez elengedhetetlen az elektronsugarat fókuszáló, összetartó mágneses tér, amelyet a cső köré épített mágnes szerelvény szolgáltat. A szükséges homogén mágneses teret legtöbbször Alnico V anyagú permanens mágnessel hozzák létre. A mágneses tér radiális összetevője nem lehet több, mint a főmező 0,5%-a. A nyalábolás szempontjából a mágneses térnek csak az iránya lényeges. Ha az ellentétes mágneses terek közti átmenet rövid, akkor a fordítás zavaró hatása elhanyagolható. Ha a mágneses teret sűrűn fordítjuk meg, gyakorlatilag egy sorba rakott mágnes lencse rendszert kapunk, amit PPM nyalábolásnak nevezünk. Ilyenkor tengelyirányban mágnesezett lyukas, tárcsa alakú mágneseket használunk egymás után szembefordítva. A mágnesek közé lágyvas pólussarukat helyeznek, ami miatt lecsökken a szórt tér és a hasznos mágneses energia a tengely közelében koncentrálódik. Erre a célra viszonylag kisebb tömegű, de nagy koercitiv erejű stabil mágneses anyag használható, pl.: az Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm ritka-fölfém elemeket tartalmazó kobaltötvözetek, amelyek RECOMA néven gyártanak, vagy az egyszerűbb összetételű szamárium-kobalt (SmCo) mágnest, de kisebb követelmények esetén megfelelő lehet a stoncium-ferritmágnes is. A kiszajú haladóhullámú erősítő csövek nyalábolásához 1-1,2T indukciójú tér szükséges, 120-160mm hosszban olyan pontossággal, hogy a radiális összetevő 0,1%-nál kisebb legyen. A nyalábolás lehetséges elektrosztatikus úton is. A kiszajú csöveknél a kedvezőbb homogén rendszert alkalmazzák. A haladóhullámú csövekben a katód igénybevétele 100-300mA∙cm-2, amit sima felületű oxidkatód- vagy készletkatód megolással lehet elérni. A megkövetelt hosszú élettartam és alacsony zajszint a katód kialakítását döntően befolyásoló tényező. Leggyakrabban a gömbdiódából származtatható Pierce-féle elektronágyút alkalmazzák. Alapelve, hogy a gömbdiódából elhatárolva egy részt, a nyalábon kívüli térből hiányzó töltés hatását megfelelően kialakított és meghatározott feszültségre kapcsolt elektródák potenciálterével pótoljuk. Az elektronpályák így a gömb középpontjába tartozó egyenesek maradnak, csak a gyorsító elektródán való áthaladás után csökken az összetartás szöge.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| [1] Mészáros Sándor, Garai László: | Különleges Elektroncsövek (Műszaki Könyvkiadó 1982) |
