WikiDer > Klystron
EIN klystron ist ein Elektronenröhre vom Typ Aufholrohr mit zwei oder mehr Einbauten Hohlräume zu Mikrowellen mit hohen Leistungen zu verstärken oder zu erzeugen. Die Verstärkung von Klystrons kann hoch sein, 60 dB (eine Million) oder mehr, mit einer Ausgangsleistung von bis zu mehreren zehn Megawatt, aber die Bandbreite ist schmal, normalerweise einige Prozent, obwohl sie bei einigen Geräten bis zu 10 % betragen kann. Eine Sonderausführung dieses Röhrentyps ist das Reflexklystron, das in der Vergangenheit oft als Oszillator wurde angewendet in Radar-Empfänger.
Betrieb eines Klystrons mit zwei Kavitäten
Dieser Typ ist als Verstärker ausgelegt. Das Herzstück dieses Klystron-Typs sind zwei Resonanzhohlräume (auch Resonatoren oder Hohlräume genannt), die auf die zu verstärkende Frequenz abgestimmt sind. Das zu verstärkende Signal wird der ersten Kavität zugeführt und das verstärkte Signal kann der zweiten Kavität entnommen werden.
Betrieb eines Klystron
EIN Elektronenkanone erzeugt einen Elektronenstrahl, der a Anode geht vorbei. Danach passiert der Strahl zunächst die Eintrittskavität, die unten und oben mit einem Gitter verschlossen ist. In Resonanz erfahren die Elektronen zwischen den beiden Gittern innerhalb des Resonanzhohlraums je nach Phase eine Beschleunigung oder Verzögerung. Die schnelleren Elektronen überholen die langsameren und je nach Potenzieller unterschied Zwischen Anode und Kathode tritt eine Elektronengruppierung auf, die mit zunehmender Strahlbewegung stärker wird. An manchen Stellen in der Röhre verstärken sich die Ansammlungen, weil dort die Elektronen aus unterschiedlichen Zeiträumen zusammenkommen. Wenn die Spannung richtig abgestimmt ist, geschieht dies an der Stelle, an der sich der Ausgangshohlraum befindet. Dieser Resonanzhohlraum weist auch zwei Gitter auf, durch die der Elektronenstrahl hindurchtreten kann. Schließlich werden die Elektronen von einer letzten Elektrode in der Röhre eingefangen, die Kollektor bezeichnet ist. Die Ein- und Auskopplung des Hochfrequenzsignals in die Kavitäten erfolgt über Schleifen, die mit Koaxialsteckern verbunden sind.
Um die Verstärkung zu erhöhen, kann zwischen Eingangs- und Ausgangs-Resonanzhohlraum eine dritte Resonanzkavität angeordnet sein. Diese Arten von Klystrons sind jedoch schwer abzustimmen.
So funktioniert ein Reflex-Klystron
In einem Reflexklystron ist nur ein Hohlraum vorhanden. Der Elektronenstrahl wird zunächst beschleunigt, passiert dann über zwei Gitter den Resonanzhohlraum und wird dann mit Hilfe einer negativ geladenen Elektrode (sogenannter "Repeller") in den Resonanzhohlraum zurückgeführt. Wenn die Laufzeit der Elektronen gut an die Frequenz des Resonanzhohlraums angepasst ist, tritt eine Schwingung auf. Dies kann bei mehreren Spannungen geschehen, je nachdem, ob die Elektronen eine, zwei oder mehrere Perioden im Raum zwischen der Kavität und dem Repeller verbringen. Man spricht von verschiedenen Modi, in denen ein Klystron schwingt. Durch leichte Variation der Spannung wird die, Frequenz des erzeugten Signals leicht verändert werden.
