O que é um amplificador de microondas?
Um amplificador de micro-ondas é um dispositivo para aprimorar o sinal de potência de saída de um dispositivo de micro-ondas, geralmente aumentando a amplitude ou a altura da onda que está diretamente relacionada ao seu nível de potência. Isso é feito canalizando energia de entrada adicional para o dispositivo de microondas, de modo que sua radiação de microondas carregue mais energia. Esses amplificadores geralmente são operados em baixas frequências do espectro de ondas de rádio, que variam em torno de 300 megahertz ou mais, e são usados para diversos fins, desde comunicações de banda larga a sistemas de radar e guerra eletrônica pelos militares. Existem vários tipos diferentes de projetos de amplificadores de microondas, incluindo o Gyrotron, o Klystron e o Amplitron, também conhecido como Amplificador de Campo Cruzado (CFA) ou Platinotron.
Nas comunicações de banda larga, um amplificador de microondas é baseado na tecnologia de transistor, como o transistor de junção bipolar (BJT) e transistor de efeito de campo (FET). Tais amplificadores costumam ser sistemas de vários estágios para perpetuar a potência de um sinal em longas distâncias, onde o foco da tecnologia está na eficiência do sinal transmitido em detrimento de qualquer ruído introduzido ao longo do caminho. Além disso, embora a instabilidade em circuitos de polarização seja comum aos amplificadores, o desenvolvimento de circuitos integrados para controle de polarização de feedback atuou como uma aplicação de buffer para tornar a estabilidade desse tipo de amplificador de microondas muito mais confiável a partir de 2011.
O Gyrotron é um amplificador de micro-ondas que opera no nível mais alto de frequências do espectro de rádio, em qualquer faixa de potência de 20 gigahertz a até 35 gigahertz. É usado para aplicações especializadas, como em torres de ligação ascendente para naves espaciais e satélites em órbita ou para sistemas transmissores de radar planetários. Embora Gyrotrons tenha sido conceitualizado pela primeira vez no final da década de 1950, os primeiros modelos só podiam atingir níveis de potência em miliwatts. A Rússia foi pioneira na pesquisa sobre seu desenvolvimento e estava alcançando níveis de potência de 22 quilowatts no final da década de 1970.
O amplificador de campo cruzado ou o Amplitron é outro tipo de amplificador de microondas de banda larga que possui propriedades semelhantes a um magnetron, o que o torna um dispositivo útil para aceleradores nucleares. Ele pode produzir níveis máximos de potência na faixa de megawatt a partir de 2011, mas geralmente é executado no nível de quilowatt, o que o torna útil em muitas das mesmas aplicações que o Gyrotron. Embora o Amplitron possa aumentar as classificações de eficiência para equipamentos de microondas em cerca de 70%, geralmente é usado como um amplificador de sinal intermediário em equipamentos.
O Klystron é um tipo de híbrido entre ferramentas de amplificação como o Gyrotron e o Amplitron. É um amplificador de microondas que pode produzir sinais de ondas portadoras de baixa e alta potência e é usado tanto em sistemas de telecomunicações quanto em pesquisas de aceleradores de partículas. O Klystron é anterior à concepção do Gyrotron, tendo sido concebido em 1937 por dois irmãos, Russell e Sigurd Varian, na Universidade de Stanford, nos EUA. A descoberta de ambos os homens é creditada com o avanço do desenvolvimento de sistemas de radar nos EUA e no Reino Unido antes da eclosão da Segunda Guerra Mundial, mas o Klystron foi incorporado aos sistemas de radar usados pela Alemanha durante a guerra, enquanto as potências aliadas contavam com mais poder equipamento magnetron desenvolvido pela primeira vez em 1940.