Wat is een magnetronversterker?
Een microgolfversterker is een apparaat voor het verbeteren van het uitgangsvermogensignaal van een microgolfapparaat, meestal door het vergroten van de amplitude of hoogte van de golf die rechtstreeks verband houdt met zijn vermogensniveau. Dit wordt bereikt door extra ingangsvermogen naar het microgolfapparaat te kanaliseren zodat de microgolfstraling meer energie draagt. Dergelijke versterkers worden meestal gebruikt bij lage frequenties van het radiogolvenspectrum, die rond 300 megahertz of hoger liggen, en ze worden voor verschillende doeleinden gebruikt, van breedbandcommunicatie tot radarsystemen en elektronische oorlogsvoering door het leger. Er bestaan verschillende soorten ontwerpen voor microgolfversterkers, waaronder de Gyrotron, de Klystron en de Amplitron, die ook bekend staat als de Crossed-Field Amplifier (CFA) of Platinotron.
In breedbandcommunicatie is een microgolfversterker gebaseerd op transistortechnologie zoals de bipolaire junctietransistor (BJT) en veldeffecttransistor (FET). Zulke versterkers zijn vaak meertraps systemen om de kracht van een signaal over lange afstanden te bestendigen, waarbij de focus van de technologie ligt op de efficiëntie van het verzonden signaal boven dat van eventuele ruis die onderweg wordt geïntroduceerd. Hoewel instabiliteit in bias-circuits gebruikelijk is voor versterkers, heeft de ontwikkeling van geïntegreerde circuits voor feedback bias-regeling ook gediend als een buffertoepassing om de stabiliteit van dit type magnetronversterker vanaf 2011 veel betrouwbaarder te maken.
De Gyrotron is een microgolfversterker die op het hogere niveau van frequenties in het radiospectrum werkt, ergens tussen een 20 gigahertz en een vermogensbereik tot 35 gigahertz. Het wordt gebruikt voor gespecialiseerde toepassingen, zoals in uplink-torens voor ruimtevaartuigen en satellieten of voor planetaire radarzendsystemen. Hoewel Gyrotrons voor het eerst werden geconceptualiseerd in de late jaren 1950, konden vroege modellen alleen vermogensniveaus bereiken in milliwatt. Rusland was pionier in het onderzoek naar hun ontwikkeling en bereikte eind jaren zeventig een vermogen van 22 kilowatt.
De Crossed-Field Amplifier of Amplitron is een ander type breedband-magnetronversterker met eigenschappen vergelijkbaar met een magnetron, waardoor het een handig apparaat is voor nucleaire versnellers. Het kan maximale vermogensniveaus produceren in het megawattbereik vanaf 2011, maar draait meestal op kilowattniveau, wat het handig maakt in veel van dezelfde toepassingen als de Gyrotron. Hoewel de Amplitron de efficiëntie van microgolfapparatuur tot ongeveer 70% kan verhogen, wordt deze meestal gebruikt als een tussenliggende signaalversterker in apparatuur.
De Klystron is een soort hybride tussen versterkingsinstrumenten zoals de Gyrotron en Amplitron. Het is een microgolfversterker die zowel laag- als hoogvermogen draaggolfsignalen kan produceren en wordt gebruikt in zowel telecommunicatiesystemen als deeltjesversnelleronderzoek. De Klystron dateert van vóór de conceptie van de Gyrotron, die voor het eerst werd bedacht in 1937 door twee broers, Russell en Sigurd Varian, aan de Stanford University in de VS. De ontdekking door beide mannen wordt gecrediteerd met het bevorderen van de ontwikkeling van radarsystemen in de VS en het VK vóór het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog, maar de Klystron werd opgenomen in radarsystemen die door Duitsland tijdens de oorlog werden gebruikt, terwijl de geallieerde machten in plaats daarvan afhankelijk waren van krachtigere magnetronapparatuur voor het eerst ontwikkeld in 1940.