www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Genişletilmiş Etkileşimli Klistron (GEK)

Elektron tabancası
Kalıcı
mıknatıslar
Etkileşimli
açıklıklar
Geciktirici
hattı gibi çalışan yarık dizisi
Toplayıcı
Soğutma

Resim 1: Bir Genişletilmiş Etkileşimli Klistronun (GEK) in çalışma prensibi

Elektron tabancası
Kalıcı
mıknatıslar
Etkileşimli
açıklıklar
Geciktirici
hattı gibi çalışan yarık dizisi
Toplayıcı
Soğutma

Resim 1: Bir Genişletilmiş Etkileşimli Klistronun (GEK) in çalışma prensibi

Elektron tabancası
Kalıcı
mıknatıslar
Etkileşimli
açıklıklar
Geciktirici
hattı gibi çalışan yarık dizisi
Toplayıcı
Soğutma

Resim 1: Bir Genişletilmiş Etkileşimli Klistronun (GEK) in çalışma prensibi

Alışageldiğimiz bir klistronda elektron demetindeki bir elektronun kovuklu çınlayıcının (cavity resonator) yaklaşık yarı salınımı (oscillation) süresince bu bölgeyi kat etmesi gerekir. Bu ise elektronun hızının (keza anot geriliminin) çok yüksek olmasını gerektirir ve artan salınım frekansıyla daha da zorlaşır.

Alışılagelmiş bir klistrondaki çıkış gücü imkânı ve mekaniksel duyarsızlık gibi bazı olumsuzluklar Etkileşimli Genişletilmiş Klistron (GEK) ile aşılmıştır. Bu klistron hem İki Kovuklu Klistronun (Two Cavity Klystron) hem de Bağlaşımlı Oyuklu Yürüyen Dalga Tüplerinin (Coupled Cavity Traveling Wave Tubes) daha da geliştirilmiş bir türevi olarak görülebilir. Genişletilmiş Etkileşimli Klistron, Hız Modülasyon Tüpleri (Velocity- modulated Tubes) kategorisindeki klistronların sağlamlığı ile yüksek çıkış güç özelliğine ve Yürüyen Dalga Tüplerinin (Traveling Wave Tubes) görece büyük bant genişliği yeteneğine bir arada sahiptir. Genişletilmiş Etkileşimli Klistronun mikrodalga bandındaki bu yüksek güç, bant genişliği ve verimlilik yeteneği kovuk çınlayıcılara açılan bir dizi halindeki bağlaşım yarıklarının kullanmasından kaynaklanır. Bu yarıkların sayısı ve aralıkları uygulamalara bağlı olarak değişebilir. Bu yarık dizisi, nispeten düşük seviyede bir anot geriliminin kullanılması ile yüksek frekans bölgesinde iyi bir verimlilik ve ısısal kararlılık sağlar. Halen 18 ila 280 GHz frekans bölgesinde çalışabilecek Genişletilmiş Etkileşimli Klistronlar üretilmektedir.

Resim. 1 de bir Genişletilmiş Etkileşimli Klistronun çalışma prensibi görülmektedir. Elektronlar katottan Wehnelt silindirine geçerek anoda doğru ilerlerler ve bir keskin demet halini alırlar. Bu elektronlar anot gerilimi etkisinde anoda doğru çok hızlanarak buradaki bir küçük delikten geçerler ve anot yolunda kalıcı mıknatıslar tarafından odaklanarak sabit hızlı bir doğrusal demete dönüşürler. Bu elektron demeti kovuk çınlayıcılardan bir tünelle geçer. Çınlayıcılarda buralara açılan etkileşimli deliklere sahip bir yarık dizisi yer alır. Bu yarıklardan her birisi kovuklu çınlayıcılara sahip bir yürüyen dalga tüpündeki çınlayıcı dizisindeki gibi bir geciktirme hattının (delay line) bir küçük bölümünü teşkil eder. Bu yarıkların sayısı elektron demetinin yüksek frekanslı salınımlarda çok yüksek bir kararlılık ile bir etkili hız modülasyonu yapabilmesini sağlayacak şekilde seçilir. Elektron demeti enerjisinin bir kısmını ikinci çınlayıcıda bir kuvvetli YF-salınımı biçiminde bıraktıktan sonra çınlayıcıları terk eder ve toplayıcı (collector) tarafından yakalanır.

Çoklu bağlaşımlı yarıklara sahip bu kovuklu çınlayıcıların yapısı basit ve sağlam olup empedansları da çok yüksektir. Bu, elektron demetinin verimli hız modülasyonuna, ayrıca bir geniş bant genişliği bölgesinde elektron demeti ve çınlayıcılar arasındaki enerji değiş tokuşuna da katkıda bulunur.

Yüksek bir kazanç, nispeten daha kısa bir tüpte bile elektron demetinin keskin bir biçim almasını sağlayan kalıcı mıknatıslar takılarak elde edilebilir. Devre böylece basit ve kolayca gerçekleştirilebilir. Bir darbe modülasyonu durumunda ise demetin odaklanmasında elektron demetini darbe modüle ederek kumanda edilmesini sağlayan yardımcı anotlar sistemi kullanılır. Yarık dizisinin geometrisinin kısalığı parazitsel salınım modlarının ortaya çıkma tehlikesini önler ve kararlı kazanca sahip, gürültüsü düşük bir çalışma sağlar.

Genişletilmiş Etkileşimli Osilatör (GEO)

Genişletilmiş Etkileşimli Osilatör (GEO) sadece bir adet kovuklu çınlayıcı ile yapılır. Bu osilatörün yarık dizisi, çınlayıcıları arasında oldukça kuvvetli bağlaşım (coupling) bulunan Bağlaşımlı Oyuklu Yürüyen Dalga Tüplerinin geciktirme hattındaki gibi bir etki yapar. Yeterli yükseklikteki demet akımında salınımlar zayıflamaksızın sürer. Elektronların hızı değiştirilerek (anot gerilimi değeri ile) salınım frekansı çınlayıcı frekansının % 0,4 üne kadar ayarlanabilir.