Comunicaciones

AMPLIFICADORES DE MICROONDAS

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AMPLIFICADORES DE MICROONDAS
Con referencia a los amplificadores klystron, TWT, paramétricos, transistorizados y compensadores de distorsión de intermodulación.

1- AMPLIFICADORES ESPECIALES
Una primera clasificación de los amplificadores los divide en aquellos que manejan1): -Grandes señales (de potencia para transmisores) (Klystron, Tubo de OndaProgresiva TWT y transistorizados) y -Pequeñas señales (amplificadores de bajo ruido) (amplificadores paramétricos y los transistorizados). 1.1- AMPLIFICADOR CON KLYSTRON El Klystron se utiliza como amplificador de potencia en algunas estaciones terrestres de comunicaciones satelitales. En la Fig 01 se muestra un diagrama simplificado de los componentes de un Klystron típico de múltiples cavidades.Generalmente se utilizan 5 cavidades en un Klystron de 3 Kw de potencia. Se dispone de un cañón electrónico que emite un haz de electrones que pasa a través del espacio intermedio entre las cavidades de cada uno de los resonadores. La primer cavidad sirve para ingresar la señal de microondas a ser amplificada, mientras que la segunda se usa para extraer la señal ya amplificada. La señal de entradaexcita la primer cavidad creando un campo eléctrico el cual modula a su vez el haz de electrones. La velocidad de los electrones es proporcional al campo resultante en la cavidad. En la última cavidad se genera un campo eléctrico como función de la velocidad de los electrones que se transforma en una corriente de microondas de salida.

Fig 01. Diagrama layout del klystron y TWT. Para obtener unaelevada ganancia el haz de electrones se enfoca mediante cavidades intermedias y mediante un tubo que actúa como focalizador magnético constituido por un imán permanente corto o un solenoide largo. La frecuencia de resonancia del amplificador se ajusta mediante unos tornillos de sintonía disponibles en las cavidades. Dado que la densidad del haz de electrones determina la potencia de salida y quelos electrones interceptados en el colector producirán calor que es preciso disipar, la capacidad de transferencia de calor del tubo determinará la potencia manejable por el Klystron. En la práctica el colector es una estructura grande y hueca enfriada por aire.

) El generador en un horno a microondas es la válvula Magnetrón. Trabaja a 2,45 GHz y hace girar las moléculas de agua que contienenlos alimentos, las cuales se alinean al campo electromagnético. La energía cinética de las moléculas se transforma en calor y hace cocer a los alimentos. Las moléculas de agua y sal poseen una unión débil entre si lo cual permite que se separen y se acoplen al campo; en cambio, las moléculas de grasa poseen uniones fuertes y no se calientan.

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AMPLIFICADORES DE MICROONDAS
LosKlystron, en las denominadas bandas C y Ku, tienen las siguientes características generales: -en la banda de 5925 a 6425 kHz tienen una potencia de salida de 150 a 3400 watts con ganancias de 50 a 40 dB y anchos de banda de 23 a 45 MHz respectivamente; -en la banda de 14 a 14,5 GHz la potencia es de orden de 1500 a 200 watts con una ganancia de 40 dB y ancho de banda de 100 MHz. Como se observa, alKlystron se debe ingresar con una alta potencia de entrada; ya que para obtener 2 Kw de salida (equivalente 63 dBm) con una ganancia de 40 dB se requieren 23 dBm de ingreso. En la misma Fig 01 se muestra un diagrama a bloques del amplificador con Klystron donde se disponen de etapas previas con amplificador a transistores para obtener los 23 dBm a partir de la señal proveniente del up-converter.1.2- AMPLIFICADOR CON TWT El tubo de onda progresiva TWT (Traveling Wave Tube) es la otra variante de amplificador que se utiliza en las estaciones para comunicaciones satelitales. En la Fig 01 se muestra el diagrama del TWT. El TWT es un amplificador de gran ancho de banda (hasta una octava) y una ganancia de potencia de 25 a 50 dB. La eficiencia, entre el 20 y 40%, es función del ancho de banda....