Microondas
Se refiere a ondas electromagnéticas comprendida entre
300MHz y 3 GHz y cuya longitud de onda tiene un rango de 1m a 10mm, El rango de
estas están incluidos en las bandas de
radiofrecuencias de UHF, SHF y EHF.
Las microondas pueden ser generadas de varias maneras , que se dividen en dos categorías, Dispositivos
de estado sólido basados en semi-conductores de silicio o arseniuro de galio que a su vez incluyen transistores
FET, Transistores BJT y diodos GUNN e IMPATT.
Y también en dispositivos de basados en tubos de vacio los
cuales operan teniendo en cuenta el movimiento balístico de un electrón en el
vacio bajo la influencia de campos eléctricos o magnéticos entre los cuales se
incluyen el magnetrón, el Klistrón, el TWT (traveling-Wave tuve) y el Girotrón.
Las microondas fueron predichas por Maxwell en 1864 en las
Ecuaciones de Maxwell y el primero en demostrar su existencia fue Heinrich Rudolf Hertz.
Cavidades resonantes
La principal definición de cavidades resonantes es un
volumen cerrado por paredes conductoras dentro de la cual se introduce y se
extrae energía por diversos métodos.
Otra definición es
que se trata de una región de material dieléctrico (normalmente aire) que está
limitada por una superficie metálica cerrada (con forma paralelepipédica, cilíndrica, esférica, etc).
En estas regiones solo se pueden excitar campos
electromagnéticos de determinadas frecuencias a las que se llama frecuencias de
resonancias.
Tubos de ondas
progresivas
Los tubos de ondas progresivas (Travelling-Wave tuve) es un
dispositivo electrónico usado para amplificar señales de radio frecuencia.
Estos TWT pueden ser
de banda estrecha o de banda ancha siendo los de banda ancha los más comunes.
El rango de frecuencias se encuentra comprendido entre los
300MHZ y los 50GHz y la ganancia de tensión de estos tubos puede ser de hasta 70 decibelios.
El funcionamiento del dispositivo consta de un tubo de vacío
alargado con un cañón electrónico (cátodo emisor de electrones).
Funcionamiento:
En el cañón, los
electrones viajan desde el cátodo caliente hacia el ánodo. En el tubo un campo
magnético de contención concentra los
electrones en un haz. El haz llega al centro de un circuito de RF que se
extiende desde la entrada de RF hasta la salida de RF. Después el haz pasa al terminal colector. Un acoplador
direccional que puede ser una guía de onda o una bobina electromagnética es
alimentado con una señal de baja potencia que se va a amplificar. El acoplador
direccional se coloca cerca del emisor, induciendo corriente en la hélice.
Amplificadores de RF
KLYSTROM
Se trata de una valva de vacío de electrones en la cual se
produce una modulación inicial de velocidad impartida por electrones y en cuya
última etapa se genera un campo eléctrico que es función de la velocidad
modulada del haz de electrones y que genera una corriente de microondas.
Pueden trabajar a frecuencias que superan los 200GHz, los de
varias cavidades se usan como amplificadores de alta potencia.
Al ser mayor el número de cavidades se consigue mayor
ganancia, algunos tienen hasta siete cavidades, con lo que sintonizando todas
las cavidades a la misma frecuencia se consigue la máxima ganancia y el menor
ancho de banda, mientras que variando la sintonía de las cavidades se aumenta
el ancho de banda y la ganancia disminuye.
Se usan en radares, transmisores de TV, satélites, medicina,
etc.
Fue inventada por los hermanos Russell y Sigurd Varian en
1937.
Se pueden clasificar en dos tipos:
Klistrón de dos
cavidades, en la cual en una cavidad se modula el haz de electrones por la señal de entrada y en la segunda se
extrae la señal amplificada.
Klistrón réflex,
Que solo contiene una cavidad, El haz de electrones la atraviesa dos veces, en
la primera se modula con la señal; se refleja en un electrodo negativo llamado reflector y regresa a la cavidad
donde se extrae la señal.
Esta última fue de amplio uso como oscilador de microondas
en radares y equipos de laboratorio.
En resumen, el
funcionamiento del klistrón, tanto como oscilador o como amplificador se basa
en la modulación de la velocidad de los electrones de un haz, sometidos a
aceleraciones y frenados como consecuencia de la aplicación de una señal
variable en el tiempo
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