Dispositivos Generadores De Microondas

Universidad Tecnológica Nacional – F.R.C
Resumen

Equipos de Microondas - 2010

El objetivo fundamental de este texto es ofrecer una introducción amplia, pero accesible, al funcionamiento de los dispositivos generadores de microondas. El objetivo clave que guió la escritura de este texto es ayudar al lector a desarrollar una intuición física del funcionamiento de estos dispositivos. Estetexto refleja también los resultados de décadas de investigaciones en este campo.

Abstract
The main objective of this paper is to provide an extensive but accessible, the operation of microwave generating devices. The key objective that guided the writing of this text is to help readers develop a physical intuition of the operation of these devices. This text also reflects the results of decadesof research in this field.

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Universidad Tecnológica Nacional – F.R.C

Equipos de Microondas - 2010

1. Principio de los tubos de microondas
1.1 Introducción
Inmediatamente antes de la Segunda Guerra Mundial se desarrollaron en Europa y los Estados Unidos triodos para osciladores de potencia a frecuencias superiores a 1 GHz, tanto para funcionamiento en onda continua (CW) como porimpulsos. En Gran Bretaña se utilizaban estructuras cilíndricas y planar en los electrodos, con cátodos recubiertos de óxidos. En Estados Unidos, el “tubo faro” tenia geometría planar y ánodo interno. Todos utilizaban ampollas de vidrio y metal. Varios laboratorios obtuvieron potencias de kilovatios en circuitos de línea coaxial. La necesidad de equipos para ondas centimétricas con fines militaresestimulo el desarrollo de tubos para microondas y de los circuitos asociados durante la Segunda Guerra Mundial, especialmente en los Estados Unidos, y hacia 1946 apareció como diseño más popular el triodo tipo 2C39 con ánodo externo. La versión con ampolla cerámica de oxido de aluminio (3CX100A5) se fabrico en muy grandes cantidades y con modificaciones internas menores todavía se utiliza hoy endía. Antes de la aparición del Klystron de potencia en los años cincuenta, estos tubos y combinaciones de ellos producían las potencias de RF más elevadas que se podían obtener por encima de 1 GHz. Los tetrodos (4X150A, 4X150G, 1949 y modelos mas recientes; 6819, 7213 y otros) poseen también características útiles a 1 GHz y frecuencias superiores, especialmente en impulsos, pero se emplean menos quelos triodos debido a la mayor dificultad en el diseño y la fabricación de los circuitos de la cavidad asociada y del zócalo del tubo. Estas dificultades aumentan rápidamente con la frecuencia, y el aumento de ganancia con respecto al triodo planar disminuye rápidamente, por lo que, generalmente, se prefieren los tetrodos a frecuencias inferiores a 1 GHz y los triodos a frecuencias superiores. Lapotencia de salida y la ganancia de los amplificadores de un solo tubo se reducen al aumentar la frecuencia. Las dimensiones físicas imponen un límite superior en relación directa a la longitud de onda, e inversa a la frecuencia. La eficacia de los tubos convencionales depende principalmente de la frecuencia hasta un cierto límite. Cuando la frecuencia aumenta más allá de ese límite, varios factoresse combinan para disminuir la eficacia del tubo rápidamente. Los tubos que normalmente son eficaces en el rango del microondas operan en la teoría de MODULACIÓN DE VELOCIDAD, un concepto que evita los problemas que se encuentran en tubos convencionales. La modulación de velocidad se entiende más fácilmente si se entienden los factores que limitan el rango de frecuencia de un tubo convencional.1.2 Limitaciones de frecuencia de Tubos Convencionales
Tres características de los tubos del vacío ordinarios son importantes cuando la frecuencia aumenta. Estas características son la capacitancia del intraelectrodo, la inductancia del filamento, y el tiempo de tránsito del electrón. La CAPACITANCIA intraelectródica en un tubo de vacío, a frecuencias de radio bajas o medias, producen...