An??lise de um amplificador klystron de m??ltiplas cavidades

• Autor(a) principal: SILVA, ROBSON K.B. e
• Data de Publicação: 2010
• Tipo de documento: Tese
• Título da fonte: Repositório Institucional do IPEN
• Texto Completo: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9994
• topic: klystrons; microwave tubes; amplifiers; cavity resonators; electron beams

Neste trabalho investiga-se, inicialmente, o comportamento de um amplificador klystron de m??ltiplas cavidades segundo uma an??lise a pequenos sinais linear considerando o efeito de carga espacial para, na seq????ncia, apresentar uma an??lise do dispositivo utilizando um modelo n??o-linear a grandes sinais. Na primeira investiga????o apresenta-se, a partir da teoria dos modos normais, express??es que descrevem o balan??o de pot??ncia complexo em uma cavidade excitada por um feixe de el??trons. Na seq????ncia, utiliza-se um modelo linearizado a pequenos sinais para desenvolver uma express??o para a densidade de corrente de convec????o ao longo do tubo de deriva acoplado a m??ltiplas cavidades reentrantes, em fun????o do campo el??trico produzido nos gaps de intera????o das cavidades. Estas express??es formam a base para a determina????o do ganho de voltagem e de ganho de pot??ncia de um amplificador klystron de m??ltiplas cavidades, al??m da determina????o de uma express??o para a largura de banda, sob a hip??tese de cavidades id??nticas e igualmente espa??adas. O c??digo desenvolvido ?? validado utilizando-se os par??metros de um amplificador klystron de 4 cavidades, com corrente d.c. de 525 mA, voltagem d.c. de 6 kV e freq????ncia de 1,849 MHz, quando se obteve um ganho de 70 dB. Na an??lise a grandes sinais, o modelo matem??tico utiliza o formalismo lagrangiano para resolver a din??mica das part??culas, descritas conforme o modelo de discos com raio finito, em uma an??lise unidimensional, considerando os efeitos n??o-lineares devido aos campos de carga espacial. O c??digo ?? validado usando os dados de um amplificador klystron comercial Varian. Dentre outros, os gr??ficos da velocidade e da densidade do feixe de el??trons, da corrente harm??nica, do ganho por cavidade, da convers??o AM/AM, da compress??o de ganho e da energia do sistema s??o mostrados e discutidos. Al??m disso, apresentou-se tamb??m um m??todo para a determina????o da freq????ncia de resson??ncia 0 f , para o fator de qualidade Q e para a raz??o (R Q) em cavidades cil??ndricas reentrantes, de relev??ncia para o projeto de amplificadores klystron de m??ltiplas cavidades, utilizando a t??cnica do casamento de admit??ncia do gap de intera????o entre a cavidade e o tubo de deriva. Um dos resultados mais significativos ?? o da corrente harm??nica fundamental, que resultou 60% maior do que a corrente d.c. considerando um dispositivo com 4 cavidades.