Putki aallot progressiivinen (TOP), (Englanti: kulkuaaltoputki, TWT) on imuputki käytetään mikroaaltouunissa tehdä vahvistimet matala-, keski- tai korkea teho . Sen avulla voidaan tuottaa tehokkaita (yleensä muutama sata wattia) vahvistimia suurella taajuudella (kaupallisesti W-kaistalle saakka , 94 GHz, vuonna 2014, kokeellisesti jopa 860 GHz) laajalla kaistalla (enintään kaksi oktaavia). Erittäin hyvän sähköisen hyötysuhteensa (jopa 70%), kestävyytensä (käyttö yli 200 ° C: ssa), luotettavuutensa (noin 100 FIT) ja pitkäikäisyytensä (yli 15 vuoden käyttöikä jatkuva) ansiosta se on erityisen soveltuu aluksen vahvistimeksi tietoliikennesatelliiteissa . TOP on laite, joka mahdollistaa vahvistuksen erittäin matalalla taustakohinalla (jopa 1 dB kohinakerroin S-kaistalla), ja historiallisesti sitä käytetään tähän toimintoon, joka nykyään on paljon helpommin toteutettavissa matalameluisilla transistoreilla.
Liikkuvan aaltoputken keksi Andrei Haeff vuonna 1932 Kaliforniassa, minkä jälkeen Rudolf Kompfner keksi sen vuonna 1942 Englannissa. Ensimmäiset, joita käytettiin toisen maailmansodan lopussa, tarjoavat muutaman milliwatin tehon ja toimivat 2 GHz: n taajuudella . Ne ovat looginen kehitys 1930-luvulla ilmestyneissä mikroaaltoputkissa, mikä mahdollisti perinteisten verkkoputkien rajoitusten voittamisen . Ne ovat osa lineaaristen palkkiputkien perhettä .
Liikkuva aaltoputki koostuu neljästä pääosasta:
Katodi on lähde elektroneja , jotka muodostavat elektronisäteen kaikissa mikroaaltouuni putkiin. Se on valmistettu monimutkaisesta metalliseoksesta ( huokoinen volframi , barium ) ja saatettu noin 1050 ° C: n lämpötilaan volframifilamentilla, joka on päällystetty alumiinioksidivalulla, mikä edistää lämmönvaihtoa filamentin ja katodin välillä.
Kun katodi on saavuttanut käyttölämpötilansa, anodin ja katodin väliin voidaan syöttää sähkökenttä . Katodi lähettää sitten hyvin tiheän elektronisuihkun, jota anodin positiivinen potentiaali kiihdyttää .
Katodin ja wehneltin erityisellä muodolla on lähentyvä vaikutus säteeseen, joka on siten keskitetty muutaman millimetrin halkaisijaan sylinteriin anodin alueella.
Kierukka on kupari- tai volframispiraali, joka työnnetään putken metallikoteloon, josta se eristetään keraamisten tankojen avulla, jotka on valittu niiden hyvän lämmönjohtavuuden vuoksi .
Elektronisäteen fokusointi varmistetaan vaihtamalla kestomagneetteja .
Potkuri on kytketty koteloon virtalähteiden "potkuripisteeksi" osoitetussa kohdassa.
Syöttö mikroaaltosignaali syötetään potkuriin sen tynnyripäässä.
Hyvän vuorovaikutuksen aikaansaamiseksi säteen ja kierukkaa pitkin kulkevan mikroaaltouunin välillä on oltava lähellä aksiaalista nopeutta. Koska aallon eteneminen viiraa pitkin tyhjiössä tapahtuu lähellä valon nopeutta , on tarpeen lisätä sen polun pituutta synkronoidakseen sen säteen kanssa, tämä selittää muodon kierteen. Matkansa aikana kierukan akselia pitkin aalto jarruttaa elektroneja ja antaa siksi sille osan kineettisestä energiastaan. Aallon amplitudi on siis suurempi kierteen päässä kuin sen alussa: signaali on vahvistettu.
Säteen nopeuden tarkka säätö saavutetaan säätämällä kierukkakatodin jännitettä.
Taajuuksinen potkuriTeleviestinnän PT: n muuntotehokkuuden parantamisen vaatimus johti vaihtelevan äänenvoimakkuuden potkurien (spiraalin jaksollisuus) käyttöönottoon vaimennuksen ja lähdön välillä, äänenvoimakkuuden pienenemiseen paikallisesti vähentäen aallon, siis sähköisen, etenemistä. elektronien kohdalla oleva kenttä ja antaa jo vahvistetun aallon pysyä pidempään vaiheessa elektronien hidastumisen vuoksi, koska ne ovat luopuneet osasta energiaa.
Tehokkaimmissa putkissa käytetään jopa kaksinkertaista vaihtelua jaksollisuudessa: ensin sävelkorkeuden (siten elektronien näkemän aallon nopeuden) kasvu elektronipakettien muodostumisen parantamiseksi, jota seuraa alennusvaihe jarrutuksen tehostamiseksi .
Heidän tehtävänään on kerätä elektroneja sen jälkeen, kun ne ovat kulkeneet kierteen läpi. He saavat kaiken energian, jota säde ei tuottanut mikroaaltouunille.
Keräimen 1 - katodijännitteen on oltava riittävän korkea, jotta nopeimmin hidastuneet elektronit, kun putki toimii kyllästyneenä , eivät vaaranna kääntymistä taaksepäin ja putoamista kierukan viimeisissä käännöksissä.
Sen tehtävänä on kerätä kaikki elektronit, jotka ovat säilyttäneet riittävän nopeuden kulkemaan ensimmäisen kerääjän läpi. Keräimen 2 - katodijännite on noin puolet keräimen 1 - katodijännitteestä.
Huomaa: Nykyisin käytössä olevissa putkissa on yleensä 4 kerääjää, mikä mahdollistaa 60 prosentin hyötysuhteen saavuttamisen. Viiden keräilijän versiot ovat kehitteillä aina tehokkuuden parantamiseksi.
Erittäin korkea tyhjiö on ylläpidettävä pysyvästi koko PT: n käyttöiän ajan.
Siksi kotelon on kyettävä ylläpitämään tätä tyhjiötä ( 10-8 torria ), jota ilman on olemassa katodin valokaaren ja / tai pilaantumisen vaara.
Kotelon hauraimmat kohdat ovat mikroaaltouunit sisäänkäynnin ja uloskäynnin kohdalla, joissa "ikkunat" ovat väistämättömiä. Signaalin taajuudesta riippuen liittimet ovat koaksiaalisia tai aaltojohtotyyppisiä .
Kierukkapiirillä varustetun PT: n huipputeho (2 - 3 kW) on rajoitettu loisien vastakkaisten aaltovärähtelyjen ilmestymisellä ja keskimääräisellä teholla potkurin lämmön haihdutuksella; berylliumoksidikannattimilla juotettu potkuri voi kuitenkin saavuttaa ja jopa ylittää 1 kW: n tehon (jatkuva aalto) X-kaistalla.
Täysmetallinen PT, jonka piiri koostuu peräkkäisistä kytketyistä onteloista, esimerkiksi vaihtamalla aukkoja vastakkaisessa kuvassa, mahdollistaa näiden rajojen ylittämisen toimintataajuuskaistan kustannuksella, jota on pienennetty verrattuna kierukkalinja.
Volframifilamentin vastus on lämpötilariippuvainen ja sen kerroin on positiivinen. Siksi on välttämätöntä rajoittaa kylmävirranotto (yleensä noin kaksinkertaiseksi nimellisarvosta).
Tämä on PT: n haavoittuvin osa, ja se voidaan sulaa välittömästi toteutusvirheen tai huonon polarisaation sattuessa.
Elektronisuihkun on pysyttävä täysin suoraviivaisessa, tasaisessa osassa pistoolin ulostulosta kollektoriin. Jos elektronit putoavat potkurille (mikä lisää potkurivirtaa), potkuri ja anodinsyöttö on kytkettävä pois päältä. Potkurin sieppaaman enimmäisenergian on oltava pienempi kuin putken valmistajan määrittämä arvo (5-20 joulea putkesta riippuen).
Defokuksen tärkeimmät syyt ovat: