Capiacutetulo V GENERADORES DE SENtildeAL TUBOS YOSCILADORES DE MICROONDASV1 Tubos de microondas1048585 A pesar de los avances en dispositivos de estado soacutelido cuando se requierela generacioacuten de potencias elevadas a frecuencias de microondas lostubos de vaciacuteo resultan imprescindibles1048585 Todos los tubos de microondas dependen de la interaccioacuten entre un haz deelectrones y un campo electromagneacutetico soportado por un circuito demicroondas Esta interaccioacuten actuacutea como mecanismo de amplificacioacutenExisten dos clases de tubos1048623En los tubos de haz lineal (linear-beam) tambieacuten conocidos comoO el haz de electrones fluye en una direccioacuten paralela a loscampos eleacutectrico y magneacutetico atravesando toda la longitud deltubo1048623En los tubos de campos cruzados (crossed-field) o tipo m loscampos eleacutectrico y magneacutetico son perpendiculares a la direccioacutendel haz de electrones03 1 3 10 30 100 300 03 1 3 10 30 100 300Frecuencia (GHz) Frecuencia (GHz)1 mW1 W1 kW1 MW100 W1 kW10 kW100 kW1 MW10 MWPotencia onda continua (osciladores) Potencia promedio (amplificadores)Helix BWOReflex klystronCarcinotroacutenVTMMagnetroacutenEIKGyrotroacutenKlystron-2 cavKlystronTWT cavacopladasCFAGyrotroacutenHelix TWTLiacutemite estado soacutelido

1048585 El haz de electrones se origina a partir de un cantildeoacuten de electrones quegeneralmente comprende un caacutetodo (la fuente de emisioacuten) un electrodode enfoque un electrodo de modulacioacuten y un aacutenodo Los electrones segeneran por emisioacuten termoioacutenica manteniendo el caacutetodo a una alta

tensioacuten negativa con respecto al aacutenodo que generalmente se conecta atierra1048585 Esta diferencia de potencial crea un campo eleacutectrico que acelera loselectrones en su trayecto hacia el aacutenodo que resulta atravesado por elhaz a traveacutes de un orificio que se practica en su centro La velocidad conla que el haz de electrones sale del aacutenodo viene dada por la expresioacutenV1 Tubos de microondas 2vVemV 0

5 12 2= asymp 593sdot10 (m s) (11)CaacutetodoFilamentoincandescenteElectrodode enfoqueAnodoHaz deelectrones

1048585 Los electrones del haz experimentan una fuerza repulsiva de Coulomb quetiende a dispersarlos imprimieacutendoles un movimiento radial La dispersioacutendel haz es despreciable si la longitud de la regioacuten de arrastre es pequentildeacomo sucede en los tubos klystron pero no ocurre en los tubos de ondaprogresiva (TWT) En estos casos para confinar el haz y evitar ladispersioacuten se emplean dos posibles teacutecnicas1048623Haz de iones neutralizados el tubo de vaciacuteo se llena de un gasneutro Las moleacuteculas del gas se ionizan debido a las colisiones delos electrones Se forman asiacute iones de carga positiva que tienden aneutralizar la carga espacial negativa asociada al haz deelectrones1048623Haz con flujo de electrones axialmente confinado se aplica uncampo magnetostaacutetico B0 muy intenso cuyas liacuteneas son paralelasal haz de electrones Por efecto de la fuerza de Lorentz sobre loselectrones con componente radial de movimiento actuacutea una fuerzandashe(vr times B0) que hace que estos electrones realicen un movimientohelicoidal a lo largo de las liacuteneas del campo magneacutetico

tensioacuten negativa con respecto al aacutenodo que generalmente se conecta atierra1048585 Esta diferencia de potencial crea un campo eleacutectrico que acelera loselectrones en su trayecto hacia el aacutenodo que resulta atravesado por elhaz a traveacutes de un orificio que se practica en su centro La velocidad conla que el haz de electrones sale del aacutenodo viene dada por la expresioacutenV1 Tubos de microondas 2vVemV 0

5 12 2= asymp 593sdot10 (m s) (11)CaacutetodoFilamentoincandescenteElectrodode enfoqueAnodoHaz deelectrones

1048585 Los electrones del haz experimentan una fuerza repulsiva de Coulomb quetiende a dispersarlos imprimieacutendoles un movimiento radial La dispersioacutendel haz es despreciable si la longitud de la regioacuten de arrastre es pequentildeacomo sucede en los tubos klystron pero no ocurre en los tubos de ondaprogresiva (TWT) En estos casos para confinar el haz y evitar ladispersioacuten se emplean dos posibles teacutecnicas1048623Haz de iones neutralizados el tubo de vaciacuteo se llena de un gasneutro Las moleacuteculas del gas se ionizan debido a las colisiones delos electrones Se forman asiacute iones de carga positiva que tienden aneutralizar la carga espacial negativa asociada al haz deelectrones1048623Haz con flujo de electrones axialmente confinado se aplica uncampo magnetostaacutetico B0 muy intenso cuyas liacuteneas son paralelasal haz de electrones Por efecto de la fuerza de Lorentz sobre loselectrones con componente radial de movimiento actuacutea una fuerzandashe(vr times B0) que hace que estos electrones realicen un movimientohelicoidal a lo largo de las liacuteneas del campo magneacutetico