أولا : الكلايسترون Klystron
[WEB]http://olom.f2web.net/ib3/iB_html/uploads/post-25-73415-0towcly.JPG[/WEB]
الشكل السابق يوضح رسم تخطيطى لمكبر من نوع الكلايسترون ذو التجويفين.
التركيب
يتركب الكلايسترون ذو التجويفين من :
1- مهبط Cathode
وهو الجزء الذى تشع منه الإلكترونات ويوضع عليه جهد سالب ثابت وكبير -Vo
2- المجمع Collector
وهو الجزء الذى يجذب شعاع الإلكترونات إليه وبذلك تغلق الدائرة . ويوضع عليه جهد موجب كبير +Vo
3- المصعد Anode
وهو ذو شحنة موجبه لتسريع الشعاع الإلكترونى وتحفيزه للوصول إلى المجمع.
4- تجويف الدخل Input Cavity
وهو التجويف الذى تدخل من خلاله الإشارة المراد تكبيرها وذلك عن طريق كابل متحد المحور Coaxial-line أو دليل موجى Waveguide aperture . ويعمل هذا التجويف عمل الحزم Bunching و تعديل السرعة Velocity-Modulation للشعاع الإلكترونى عن طريق توليد هذا الشعاع لمجال كهربى داخل هذا التجويف وتكون خطوط هذا المجال موازية لمسار الشعاع مما يسرعه أو يبطئه.
5- تجويف الخرج Output Cavity
وهو التجويف الذى تخرج منه الإشارة المكبرة و يفصله عن التجويف الأول (الحازم) بمسافة L - Drift Space وهذه المسافة تختار ليكون التيار المتجمع فى تجويف الخرج (الناشىء عن مرور الشعاع الإلكترونى المتردد المعدل داخل هذا التجويف) فى قيمته القصوى. وهذا التجويف الثانى يسمى الماسك Catcher.
6- كل هذه العناصر السابقة تكون موضوعة فى أنبوبة زجاجية مفرغة (غير موضحة بالرسم)
طريقة العمل :
1- قبل إدخال الإشارة المراد تكبيرها ينشأ شعاع إلكترونى بين الكاثود ذو الشحنة السالبة والمجمع ذو الشحنة الموجبة وويكسبه الأنود الموضوع فى طريقه السرعة الكافية للوصول إلى المجمع.
2- يتم إدخال إشارة الدخل المتردده إلى التجويف الأول والتى تقوم بتوليد مجال كهربى موازى للشعاع الإلكترونى فى المسافة الضيقة dg.
3- يسير الشعاع الإلكترونى المعدل فى سرعته وكثافته مسافة L (وهى المسافة الازمة ليصل التيار إلى قيمته القصوى داخل التجويف الثانى).
4- فى التجويف الثانى يتولد مجال كهربى بفعل مرور الشعاع المعدل.
5- هذا المجال يمكن سحبه فى صورة تيار كهربى مكبر من خلال فتحة أو كابل فى أعلى التجويف الثانى (تجويف الخرج).
[WEB]http://olom.f2web.net/ib3/iB_html/uploads/post-25-73632-1insignal.JPG[/WEB]
تفسير العمل كمكبر
فى المخطط التالى يمثل المحور الأفقى (الزمن) ويمثل المحور الرأسى (المسافة) التى يقطعها الإلكترونات.
وتمثل الموجة الجيبية (المجال الكهربى داخل التجويف الأول) والذى يتغير طبقا للتغير فى الإشارة الداخلة.
وتمثل النقاط 1و2و3و4و5و6 مجموعة من الإلكترونات التى تمر خلال التجويف الأول والتى تتأثر بالموجة الداخلة.
والملاحظ أن :
الإلكترون (1) يحدث له تأخير بفعل المجال الكهربى الموجود فى إتجاهه
الإلكترون (2) لا يتأثر بالمجال الكهربى حيث كانت قيمته =صفر أثناء مروره
الإلكترون (3) يحدث له تسريع بفعل المجال الكهربى الموجود فى عكس إتجاهه
ورغم أن الإلكترون 1 سبق الإلكترون 2 و3 فى زمن دخوله إلى التجويف الأول إلا أنه بسبب سرعته البطيئة فإن الثلاث إلكترونات تتجمع عند نقطة تبعد مسافة L وهى المسافة التى يوضع عندها التجويف الثانى .
وهذا التغير الكبير فى سرعة الإلكترونات وكثافتها يولد مجال كهربى كبير يمكن تحويله إلى تيار متردد مكبر.
[WEB]http://olom.f2web.net/ib3/iB_html/uploads/post-25-73718-2elec.JPG[/WEB]
ملاحظات
إن أبعاد التجاويف مسؤلة عن التحكم فى التردد .
ففى حالة تساوى أبعاد التجويفين يتساوى تردد الدخل مع تردد الخرج وتكون النتيجة أن الكلايسترون يعمل كمكبر فقط.
أما فى حالة إختلاف الأبعاد فيمكن إستخدام الكلايسترون كمضاعف للتردد Frequency multiplier
تصل الكفاءة لهذا النوع من الكلايسترونات من 15% إلى 30% وهى كفاءة جيدة عند العمل فى ترددات الميكوويف بقدرة عالية.
يمكن زيادة عدد التجاويف الموضوعة فى مسار الشعاع الإلكترونى بما يمثل مراحل تكبير متتابعة.
صورة للكليسترون المتعدد التجاويف
مسقط علوى للكلايسترون ذو التجويفين
تحياتي للجميع
ابن شطيط