Magnetron y klystron

MAGNETRON Y KLYSTRON

Un magnetrón es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía electromagnética en forma de microonda. Fue desarrollado hacia el final de los años 30 con el fin de alimentar al radar mediante una fuente radioeléctrica potente (varios cientos de vatios) y con una longitud de onda centimétrica, por lo tanto unas frecuencias elevadas para la época de 300 MHza 3 GHz (ondas decimétricas) y más allá de 3 GHz (ondas centimétricas).
Los osciladores de tubos utilizados anteriormente eran incapaces de proporcionar tanta potencia (lo que suponía un alcance insuficiente de los radares), a frecuencias tan elevadas (de donde una discriminación angular débil).
Las configuraciones exteriores de magnetrones distintos varían según la marca y el modelo; perolas estructuras básicas internas son las mismas; es decir, el ánodo, el filamento, la antena, y los imanes.

ANODO (o placa): es un cilindro hueco de hierro del que se proyecta un número par de paletas hacia adentro, como se muestra en la figura 7-3. Las zonas abiertas en forma de trapezoide entre cada una de las paletas son las cavidades resonantes que sirven como circuitos sintonizados ydeterminan la frecuencia de salida del tubo. El ánodo funciona de tal modo que los segmentos alternos deben conectarse, o sujetarse, para que cada segmento sea de polaridad opuesta a la de los segmentos adyacentes. De hecho, las cavidades se conectan en paralelo con respecto a la salida.
La comprensión de lo anterior se facilita al considerar la descripción del funcionamiento.

FILAMENTO (llamadotambién CALEFACTOR): sirve como cátodo en el tubo, se ubica en el centro del magnetrón y está sostenido mediante las puntas grandes y rígidas, selladas y blindadas cuidadosamente dentro del tubo.
ANTENA: una proyección o círculo conectado con el ánodo y que se ex tiende dentro de una de las cavidades sintonizadas, se acopla a la guía de onda hacia la que transmite la energía de microondas.Las otras partes del conjunto del magnetrón pueden variar en cuanto a sus posiciones relativas, tamaño y forma, según sea el fabricante. Para mantener tan sencilla como sea posible la siguiente explicación del funcionamiento; sólo se aclararán los términos que no sean evidentes.
CAMPO MAGNETICO; lo producen imanes intensos permanentes que están montados alrededor del magnetrón, para que el campomagnético sea paralelo con el eje del cátodo.
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Figura 1. Corte transversal de un magnetrón
Funcionamiento
El magnetrón tiene un filamento metálico que, al aplicarle una corriente eléctrica, se calienta y produce una nube de electrones a su alrededor. Este filamento se encuentra en una cavidad cilíndrica de metal que al aplicarle un potencial positivo de alto voltaje conrespecto al filamento este atrae a las cargas negativas. Viajarían en forma radial pero un campo magnético aplicado por sendos imanes permanentes obligan a los electrones a girar alrededor del filamento en forma espiral para alcanzar el polo positivo de alto voltaje. Al viajar en forma espiral los electrones generan una onda electromagnética perpendicular al desplazamiento de los mismos, que esexpulsada por un orificio de la cavidad para llegar hasta los alimentos a calentar.
USOS PRINCIPALES
El radar, donde ahora tiene la competencia del Klistrón, el carcinotrón, el tubo de ondas progresivas y los semiconductores.
El horno microondas. Se dice que se descubrió la aplicación cuando los técnicos veían a los gorriones quemados tras pasar cerca de las antenas delos primeros radares ingleses.
AMPLIFICADOR CON KLYSTRON
El Klystron se utiliza como amplificador de potencia en algunas estaciones terrestres de comunicaciones satelitales. 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...