Tubo de onda viajera
Los tubos de ondas viajeras son dispositivos de microondas de banda ancha que no tienen resonadores de cavidad como los Klystrons. La amplificación se realiza mediante la interacción prolongada entre un haz de electrones y un campo de radiofrecuencia (RF).
Construcción del tubo de onda viajera
El tubo de onda progresiva es una estructura cilíndrica que contiene un cañón de electrones de un tubo catódico. Tiene placas de ánodo, hélice y colector. La entrada de RF se envía a un extremo de la hélice y la salida se extrae del otro extremo de la hélice.
Un cañón de electrones enfoca un haz de electrones con la velocidad de la luz. Un campo magnético guía el rayo para enfocar, sin dispersión. El campo de RF también se propaga con la velocidad de la luz que es retardada por una hélice. Helix actúa como una estructura de onda lenta. El campo de RF aplicado propagado en hélice produce un campo eléctrico en el centro de la hélice.
El campo eléctrico resultante debido a la señal de RF aplicada viaja con la velocidad de la luz multiplicada por la relación entre el paso de la hélice y la circunferencia de la hélice. La velocidad del haz de electrones, que viaja a través de la hélice, induce energía a las ondas de RF en la hélice.
La siguiente figura explica las características de construcción de un tubo de onda viajera.
Por tanto, la salida amplificada se obtiene a la salida de TWT. La velocidad de fase axial $ V_p $ se representa como
$$ V_p = V_c \ left ({Pitch} / {2 \ pi r} \ right) $$
Dónde res el radio de la hélice. Como la hélice proporciona el menor cambio en la velocidad de fase $ V_p $, se prefiere sobre otras estructuras de onda lenta para TWT. En TWT, el cañón de electrones enfoca el haz de electrones, en el espacio entre las placas del ánodo, hacia la hélice, que luego se recoge en el colector. La siguiente figura explica la disposición de los electrodos en un tubo de onda progresiva.
Operación del tubo de onda viajera
Las placas del ánodo, cuando tienen potencial cero, lo que significa que cuando el campo eléctrico axial está en un nodo, la velocidad del haz de electrones no se ve afectada. Cuando la onda en el campo eléctrico axial está en antinodo positivo, el electrón del haz de electrones se mueve en la dirección opuesta. Este electrón, al acelerarse, intenta alcanzar al electrón tardío, que se encuentra con el nodo del campo axial de RF.
En el punto donde el campo axial de RF está en el antinodo negativo, el electrón referido anteriormente intenta adelantar debido al efecto de campo negativo. Los electrones reciben velocidad modulada. Como resultado acumulativo, se induce una segunda onda en la hélice. La salida se vuelve más grande que la entrada y da como resultado una amplificación.
Aplicaciones del tubo de onda viajera
Hay muchas aplicaciones de un tubo de onda viajera.
TWT se utiliza en receptores de microondas como amplificador de RF de bajo ruido.
Los TWT también se utilizan en enlaces de comunicación de banda ancha y cables coaxiales como amplificadores repetidores o amplificadores intermedios para amplificar señales bajas.
Los TWT tienen una vida útil prolongada, por lo que se utilizan como tubos de salida de potencia en satélites de comunicación.
Los TWT de onda continua de alta potencia se utilizan en enlaces Troposcatter, debido a su gran potencia y grandes anchos de banda, para dispersarse a grandes distancias.
Los TWT se utilizan en radares pulsados de alta potencia y radares terrestres.