PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Y APLICACIONES DE UN KLISTRON Y MAGENTRON

1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Y APLICACIONES DE UN KLISTRON Y MAGENTRON Miguel Hernando Rivera Usuario: G2N23miguelrivera Profesor: Jaime Villalobos

2. EL KLYSTRON • El klistrón o klystron Es una válvula de vacío de electrones en la cual se produce una modulación inicial de velocidad impartida a los electrones. En la última etapa se genera un campo eléctrico que es función de la velocidad modulada del haz de electrones y que finalmente genera una corriente de microondas. Se utiliza como amplificador en la banda de microondas o como oscilador. • Fue inventada en 1937 por los hermanos Russell y SigurdVarian quienes estudiaban y trabajaban en la universidad estadounidense de Stanford.

3. EL KLYSTRON • Frecuencia, amplitud y fase pueden controlarse con precisión • Es un amplificador • Convertible en un oscilador mediante lazo de realimentación • Bajo ruido

4. EL KLYSTRON REFLEX • Klistrón reflex: sólo contiene una cavidad. El haz de electrones la atraviesa dos veces: en la primera se modula con la señal; se refleja en un electrodo negativo, llamado reflector, y regresa a la cavidad, donde se extrae la señal. Fue de amplio uso como oscilador de microondas en radares y equipos de laboratorio.

5. EL KLYSTRON REFLEX • El haz de electrones pasa a traves de una cavidad resonante • El haz es reflejado • Al variar el voltaje del reflector varia la frecuencia

6. Aplicaciones del klystron • Desde UHF hasta cientos de GHz • Radares • Comunicaciones Satelitales • Difusión de TV • Procesamiento de Materiales • Investigación

7. MAGNETRON • 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 con el fin de alimentar al radar mediante una fuente radioeléctrica potente (varios cientos de vatios) y con una longitud de onda centimetrica, por lo tanto unas frecuencias elevadas para la época de 300 MHz a 3 GHz (ondas decimetricas) y mas allá de 3 GHz (ondas centimetricas). Los osciladores de tubos utilizados anteriormente eran incapaces de proporcionar tanta potencia a frecuencias tan elevadas.

8. MAGNETRON

9. Funcionamiento • Es un tubo electrónico tipo diodo que se emplea para producir los 2450 MHz de energía de microondas necesarios. Se clásica como diodo porque no tiene rejilla como un bulbo ordinario. Crea un campo magnético en el espacio entre el ánodo (la placa), y el cátodo sirve como rejilla. Las configuraciones exteriores de magnetrones distintos varían según la marca y el modelo; pero las estructuras básicas internas son las mismas; es decir, el ánodo, el _lamento, la antena, y los imanes. El ánodo (o placa) es un cilindro hueco de hierro del que se proyecta un número par de paletas hacia adentro. Las zonas abiertas en forma de trapezoide entre cada una de las paletas son las cavidades resonantes que sirven como circuitos sintonizados y determinan la frecuencia de salida del tubo.

10. Partes de un Magnetron

11. 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 de funcionamiento. El lamento (llamado también calefactor) sirve como cátodo en el tubo, se ubica n el centro del magnetrón y esta sostenido mediante las puntas grandes y regidas, selladas y blindadas cuidadosamente dentro del tubo. La antena, una proyección o círculo conectado con el ánodo y que se extiende dentro de una de las cavidades sintonizadas, se acopla a la gua 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; solo se aclararan los términos que no sean evidentes. El campo magnético lo producen imanes intensos permanentes que están montados alrededor del magnetrón, para que el campo magnético sea paralelo con el eje del cátodo.

12. Aplicaciones *El radar, donde ahora tiene la competencia del Klistrón, el carcinotron, el tubo de ondas progresivas y los semiconductores. • El horno microondas. Se dice que se descubrió la aplicación cuando los técnicos vean a los gorriones quemados tras pasar cerca de las antenas de los primeros radares ingleses, las ondas expulsadas por el dispositivo son guiadas por un oricio para llegar hasta los alimentos a calentar, excitando sus moléculas de agua e incrementando su temperatura, por ello los que son en su mayor parte líquidos con un punto de ebullición menor al de otros sólidos se calientan mas rápidamente. La principal empresa fabricante de magnetrones en la segunda guerra mundial fue la Raytheon Inc. Uno de sus ingenieros descubrió con sorpresa como un chocolate que llevaba en el bolsillo para almorzar se haba convertido en crema al estar trabajando al lado del radar. Esto le llevo a pensar en el uso domestico de este invento, llevando a la preparación del primer horno microondas.

13. HORNO MICROONDAS UN RADAR