Co to jest wzmacniacz mikrofalowy?
Wzmacniacz mikrofalowy jest urządzeniem służącym do wzmacniania wyjściowego sygnału mocy urządzenia mikrofalowego, zwykle poprzez zwiększenie amplitudy lub wysokości fali, która bezpośrednio odnosi się do jego poziomu mocy. Uzyskuje się to poprzez skierowanie dodatkowej mocy wejściowej do urządzenia mikrofalowego, dzięki czemu jego promieniowanie mikrofalowe przenosi więcej energii. Wzmacniacze takie działają zwykle przy niskich częstotliwościach widma fal radiowych, które wynoszą około 300 megaherców lub więcej, i są wykorzystywane do różnych celów, od łączności szerokopasmowej po systemy radarowe i wojnę elektroniczną przez wojsko. Istnieje kilka różnych typów wzmacniaczy mikrofalowych, w tym Gyrotron, Klystron i Amplitron, znany również jako Crossed-Field Amplifier (CFA) lub Platinotron.
W komunikacji szerokopasmowej wzmacniacz mikrofalowy oparty jest na technologii tranzystorowej, takiej jak bipolarny tranzystor połączeniowy (BJT) i tranzystor polowy (FET). Wzmacniacze takie są często wielostopniowymi systemami do podtrzymywania mocy sygnału na duże odległości, w których technologia skupia się na wydajności transmitowanego sygnału w stosunku do każdego szumu, który jest wprowadzany po drodze. Ponadto, chociaż niestabilność w obwodach polaryzacji jest powszechna we wzmacniaczach, rozwój układów scalonych do kontroli polaryzacji sprzężenia zwrotnego działał jako aplikacja buforująca, dzięki której stabilność tego typu wzmacniacza mikrofalowego była znacznie bardziej niezawodna od 2011 roku.
Gyrotron to wzmacniacz mikrofalowy, który działa na wyższym poziomie częstotliwości w widmie radiowym, od 20 gigaherców do zakresu mocy do 35 gigaherców. Służy do wyspecjalizowanych zastosowań, takich jak wieże nadrzędne do orbitowania statków kosmicznych i satelitów lub systemów nadajników radarowych planetarnych. Chociaż Gyrotrons po raz pierwszy opracowano pod koniec lat 50. XX wieku, wczesne modele mogły osiągać poziomy mocy tylko w miliwatach. Rosja była pionierem badań nad ich rozwojem i do końca lat 70. osiągała poziom mocy 22 kilowatów.
Crossed-Field Amplifier lub Amplitron to inny rodzaj szerokopasmowego wzmacniacza mikrofalowego, który ma właściwości podobne do magnetronu, co czyni go użytecznym urządzeniem do akceleratorów jądrowych. Może produkować maksymalne poziomy mocy w zakresie megawatów od 2011 r., Ale zwykle działa na poziomie kilowatów, co czyni go użytecznym w wielu takich samych aplikacjach jak Gyrotron. Chociaż Amplitron może podnieść wskaźniki wydajności urządzeń mikrofalowych do około 70%, zwykle jest używany jako wzmacniacz sygnału pośredniego w sprzęcie.
Klystron jest rodzajem hybrydy wśród narzędzi do wzmacniania, takich jak Gyrotron i Amplitron. Jest to wzmacniacz mikrofalowy, który może wytwarzać sygnały fali nośnej o niskiej i wysokiej mocy i jest stosowany zarówno w systemach telekomunikacyjnych, jak i badaniach akceleratora cząstek. Klystron poprzedza koncepcję Gyrotron, po raz pierwszy wymyśloną w 1937 roku przez dwóch braci, Russella i Sigurda Variana na Uniwersytecie Stanforda w USA. Odkrycie obu mężczyzn przypisuje się przyspieszeniu rozwoju systemów radarowych w Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii przed wybuchem II wojny światowej, ale Klystron został włączony do systemów radarowych używanych przez Niemcy podczas wojny, podczas gdy siły alianckie polegały na mocniejszych sprzęt magnetronowy opracowany po raz pierwszy w 1940 r.