Hvad er en mikrobølgeforstærker?
En mikrobølgeforstærker er en anordning til forøgelse af udgangseffekt signalet til en mikrobølgeindretning, normalt ved at øge amplituden eller højden af bølgen, der direkte relaterer til dens effektniveau. Dette opnås ved at kanalisere yderligere indgangseffekt til mikrobølgeindretningen, så dens mikrobølgestråling bærer mere energi. Sådanne forstærkere betjenes sædvanligvis ved lave frekvenser af radiobølgespektret, der spænder rundt 300 megahertz eller højere, og de bruges til forskellige formål fra bredbåndskommunikation til radarsystemer og elektronisk krigsførelse af militæret. Flere forskellige typer af mikrobølgeforstærkerkonstruktioner findes, herunder Gyrotron, Klystron og Amplitron, som også er kendt som Crossed-Field Amplifier (CFA) eller Platinotron.
I bredbåndskommunikation er en mikrobølgeforstærker baseret på transistorteknologi som den bipolære forbindelsestransistor (BJT) og felteffekttransistor (FET). Sådanne forstærkere er ofte flertrinssystemer til at forevige kraften i et signal over lange afstande, hvor teknologiens fokus er på effektiviteten af det transmitterede signal i forhold til al støj, der indføres undervejs. Selvom ustabilitet i bias-kredsløb er almindelig for forstærkere, har udviklingen af integrerede kredsløb til feedback-bias-kontrol fungeret som en buffering til at gøre stabiliteten af denne type mikrobølgeforstærker meget mere pålidelig fra 2011.
Gyrotron er en mikrobølgeforstærker, der fungerer på det højere frekvensniveau i radiospektret, hvor som helst fra en 20 gigahertz på op til 35 gigahertz effektområde. Det bruges til specialiserede applikationer, såsom i uplink-tårne til kredsende rumfartøjer og satellitter eller til planetariske radarsendersystemer. Selvom Gyrotrons først blev konceptualiseret i slutningen af 1950'erne, kunne de tidlige modeller kun opnå effektniveauer i milliwatt. Rusland var banebrydende for forskning i deres udvikling og opnåede effektproduktionsniveauer på 22 kilowatt i slutningen af 1970'erne.
Crossed-Field Forstærker eller Amplitron er en anden type bredbåndsmikrobølgeforstærker, der har egenskaber, der ligner en magnetron, hvilket gør det til en nyttig enhed til nukleare acceleratorer. Det kan producere maksimale effektniveauer i megawattområdet fra 2011, men kører normalt på kilowattniveauet, hvilket gør det nyttigt i mange af de samme applikationer som Gyrotron. Selvom Amplitron kan øge effektiviteten af mikrobølgeudstyr til ca. 70%, bruges den normalt som en mellemliggende signalforstærker i udstyret.
Klystron er en slags hybrid blandt amplificeringsværktøjer som Gyrotron og Amplitron. Det er en mikrobølgeforstærker, der kan producere både lav effekt og bærebølgesignaler med høj effekt og bruges både i telekommunikationssystemer og partikelaccelerator-forskning. Klystron forudgående opfattelsen af Gyrotron, der først blev undfanget i 1937 af to brødre, Russell og Sigurd Varian, ved Stanford University i USA. Begge mænds opdagelse krediteres for at fremme udviklingen af radarsystemer i USA og Storbritannien før udbruddet af 2. verdenskrig, men Klystron blev inkorporeret i radarsystemer, der blev brugt af Tyskland under krigen, mens de allierede magter i stedet stod på mere magtfulde magnetronudstyr blev først udviklet i 1940.