Vad är en mikrovågsförstärkare?
En mikrovågsförstärkare är en anordning för att förbättra utsignalens effekt från en mikrovågsanordning, vanligtvis genom att öka amplituden eller höjden på vågen som direkt hänför sig till dess effektnivå. Detta åstadkommes genom att kanalisera ytterligare ingångseffekt till mikrovågsenheten så att dess mikrovågsstrålning bär mer energi. Sådana förstärkare drivs vanligtvis vid låga frekvenser för radiovågspektrum, som sträcker sig runt 300 megahertz eller högre, och de används för en mängd olika ändamål från bredbandskommunikation till radarsystem och elektronisk krigföring av militären. Flera olika typer av mikrovågsförstärkarutformningar finns inklusive Gyrotron, Klystron och Amplitron, som också är känd som Crossed-Field Amplifier (CFA) eller Platinotron.
Vid bredbandskommunikation är en mikrovågsförstärkare baserad på transistorteknologi som den bipolära förbindelsetransistorn (BJT) och fälteffekttransistorn (FET). Sådana förstärkare är ofta flerstegssystem för att upprätthålla kraften hos en signal över långa avstånd, där teknikens fokus ligger på effektiviteten hos den överförda signalen jämfört med vad som helst brus som introduceras på vägen. Även om instabilitet i förspänningskretsar är vanligt för förstärkare, har utvecklingen av integrerade kretsar för återkopplingsförspänningskontroll fungerat som en buffertapplikation för att göra stabiliteten hos denna typ av mikrovågsförstärkare mycket mer pålitlig från och med 2011.
Gyrotron är en mikrovågsförstärkare som arbetar med högre frekvensnivåer i radiospektrumet, var som helst från 20 gigahertz på upp till 35 gigahertz effektområde. Det används för specialiserade applikationer som i upplänks torn till kretsande rymdskepp och satelliter eller för planetariska radarsändarsystem. Även om Gyrotrons först konceptualiserades i slutet av 1950-talet, kunde tidiga modeller bara uppnå effektnivåer i milliwatt. Ryssland var banbrytande för forskning om deras utveckling och uppnådde kraftproduktionsnivåer på 22 kilowatt i slutet av 1970-talet.
Crossed-Field Amplifier eller Amplitron är en annan typ av mikrovågsförstärkare med bredband som har egenskaper som liknar en magnetron, vilket gör den till en användbar enhet för kärnkraftsacceleratorer. Den kan producera maximala effektnivåer i megawattområdet från och med 2011, men körs vanligtvis på kilowattnivån, vilket gör det användbart i många av samma applikationer som Gyrotron. Även om Amplitron kan öka effektivitetsgraderingen för mikrovågsutrustning till cirka 70%, används den vanligtvis som en mellanliggande signalförstärkare i utrustningen.
Klystron är en typ av hybrid bland förstärkningsverktyg som Gyrotron och Amplitron. Det är en mikrovågsförstärkare som kan producera både lågeffekt- och högeffektsbärvågsignaler och används både inom telekommunikationssystem och partikelacceleratorforskning. Klystron föregick befruktningen av Gyrotronen, som först tänkte 1937 av två bröder, Russell och Sigurd Varian, vid Stanford University i USA. Upptäckten av båda männen berättigar till att främja utvecklingen av radarsystem i USA och Storbritannien före utbrottet av andra världskriget, men Klystron införlivades i radarsystem som användes av Tyskland under kriget medan de allierade makterna i stället förlitade sig på mer kraftfull magnetronutrustning utvecklades först 1940.