Generadores de señal

Generadores de señal

1. El klistrón

   • Es capaz de generar señales microondas utilizando el principio de modulación de la velocidad.
     • Fue inventado en el año 1937 por los hermanos Varian
     • Tipos de Klystron
       • KLYSTRON DE DOS CAVIDADES
         • Se modula el haz de electrones por la señal de entrada, y en la segunda cavidad se extrae la señal amplificada.
       • KLYSTRON DE REFLEXIÓN
         • El elevado voltaje negativo aplicado al cátodo hace que los electrones escapen a gran velocidad
       • MODULACIÓN DE VELOCIDAD
         • Generación de un haz de electrones. Elevado voltaje negativo. Inyección de haz
           • El empaquetamiento permite una redistribución periódica de cargas en las paredes de la cavidad
       • MODOS DE OPERACIÓN
         • Relación entre la potencia de salida, frecuencia de oscilación y tensión de reflector.
           • La oscilación se produce a distintos voltajes de reflector (distintos tipos de tránsito).
         • Los osciladores a distintos voltajes de reflector.
           • Oscilador en distintos modos.
             • La frecuencia esta determinada por la cavidad.
               • Se puede sintonizar manualmente el oscilador, variando el volumen o tamaño del resonador.
                 • Si se cambia el voltaje del resonador se denomina sintonía electrónica.
   • APLICACIONES
     • ACELERADORES LINEALES (El modelo VK8852 utilizadospara Medicina)
       • SISTEMAS DE COMUNICACIÓN (Klystronde onda continua)
         • PROCESOS INDUSTRIALES DE CALENTAMIENTO (Klystronde alta potencia)
           • SISTEMAS DE RADAR (Radar meteorológico WRK200)

2. Diodo Gunn.

   • El diodo Gunn es un tipo de diodo usado en la electrónica de potencia y de alta frecuencia.
     • SEMICONDUCTOR III-V MOVILIDAD DIFERENCIAL NEGATIVA
   • HISTORIA
     • *Shockley sugirió un dispositivo de resistencia negativa de dos puertas. *Ridley y Watkins describieron un método de obtener una movilidad diferencial negativa en semiconductores. *Hilsumcalculó el efecto de transferencia de electrones. *JhonB. Gunn descubre elefecto Gunn. *Kroemerestableció que el origen de la movilidad diferencial negativa se debía al mecanismo de transferencia de electrones.
   • TRANSITO DE UN DOMINIO EN UN SEMICONDUCTOR III-V
     • a. Acumulación de carga: Se mueve de forma continua en el cristal formando el cátodo colapsado en el ánodo.
     • b. Distribución de campo: zona donde hay mas posibilidad de encontrar electrones.
   • CORRIENTE EN EL DISPOSITIVO GUNN
     • -Dispositivo longitud finita - Dominio formado en el cátodo (mayor no uniformidad) - Dominio se desplaza a hasta el ánodo y colapsar. - Potencial redistribuye en el campo fuera dominio - Corriente aumenta de acuerdo al campo. - Corriente alcanza un máximo y cae hasta ser cero nuevamente formando otro dominio - Corriente son pulsos superpuestos sobre un nivel constante. - Máximos son periódicos en un "Periodo TD" - Frecuencia de tránsito: 1/TD
   • OSCILADOR GUNN
     • *Cavidad reentrante *Cavidad coaxial con el diodo *Gunn -montado en el gap entre conductor interior y pared de la cavidad *Dimensiones cavidad determinan frecuencia de oscilación *La carga se ajusta de acuerdo a la sonda (penetración y posición). *Se busca perturbación mínima de campo ajusta la frecuencia.
   • OSCILADOR GUNN PARA GUIAS DE ONDA
     • Este tipo de cavidades son las mas comunes para generar microondas, debido a que ofrecen un elevado Q, además de su excelente estabilidad de frecuencia y potencia, mínimo ruido de fase y mayoranti-loadpulling. El diodo esta montado en un poste cilíndrico metálico centrado en el lado ancho de la guía rectangular. La frecuencia de oscilación viene determinado por la ecuación: w=-Im(Ysc) +Im(YL)/C+C1

3. Osciladores de onda hacia atrás (BWO)

   • TUBOS DE ONDA PROGRESIVA
     • Un tubo de onda progresiva (Travelling-WaveTubeo TWT) es un dispositivo eléctrico usado para amplificador señales de radio frecuencia (RF).
   • OSCILADORES DE ONDA HACIA ATRAS
     • Se da la interacción del haz de electrones con una señal RF generada por ruido que se propaga por una estructura en forma de HÉLICE.
       • Su funcionamiento es muy parecido al TWT también se produce la interacción de un haz de electrones pero en dirección opuesta al haz.
         • Esta formado por: -Un cañón de electrones. -Un imán que genere un campo DC. -El colector de electrones. -Una interacción en forma de hélice.

4. Oscilador YIG

   • Esta formado por: una resistencia degativay un resonador
     • CON UN TRANSISTOR
       • Tenemos una eficiencia media con un orden del 30%
     • CON UN DIODO
       • Eficiencia baja con orden del 10%
     • FUNCIONAMIENTO
       • PRECISION DE ACOPLAMIENTO DIPOLAR DE SPIN ALREDEDOR DEL CAMPO MAGNÉTICO
         • -Precisión del spin del electrón alrededor de un campo magnético continuo Ho -Señal de radiofrecuencia perpendicular a este campo magnético -La ferrita entra en resonancia con la componente en fo de esta señal.
       • BUCLE PARA RADIO FRECUENCIA
         • -El granate tiene forma esférica con un diámetro del orden de 0.2 a 2mm.
       • ESTRUCTURA COMPLETA DEL CIRCUITO COMO INTEGRADO DE MICROONDAS
         • El bucle esta conectado directamente al sustrato delmic, donde están también los elementos activos.

5. El Magnetrón

   • Es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía electromagnética en forma de microondas.
     • Cátodo al ánodo se mueven en trayectorias curvas. Si el campo magnético es lo suficientemente intenso los electrones no llegaran al ánodo.
       • Por el contrario regresaran al cátodo y por consiguiente la corriente en el ánodo es nula.
   • Esquema general de un magnetrón cilíndrico. Presencia de varias cavidades conectadas entre si por pequeñas aberturas (gaps).
     • El voltaje Vo se establece entre el ánodo y el cátodo y el campo magnético Bo se aplica ah lo largo del eje de simetría del cilindro.
   • APLICACIONES
     • * Microondas * En la generación de plasma. * La eliminación de humedad. * El proceso de minerales. *Radares

6. El Carcinotrón

   • Un oscilador de onda regresiva (BWO).
     • Los electrones que se emiten desde el cátodo, se desvia en 90 grados.
       • Campo magnético interacciona con la señal de radio transferencia.
         • En la región de la estructura de onda lenta y la señal de potencia circula en el circuito en dirección opuesta al haz de electrones.
           • La sintonía en frecuencia es prácticamente lineal con el voltaje del cátodo.
             • Es consecuencia de que la veocidad de deriva de los electronicos se relaciona linealmente con el campo electrico DC que hay en la región de iteracción.
   • VENTAJAS
     • * Tiene una eficiencia muy alta del orden del 40% a 60% * Tiene un gran ancho de banda de sintonia hasta un 40 %, que se puede obtener modificando el sistema de la lengueta, del ánodo o de ambos.

7. El Girotrón

   • Generador de onda rápída (los electrones se mueven a velocidades relativistas).
     • Es un cañón de electrones que excita una cavidad resonante (el cañón es del tipo de un magnetrón ).
       • Se considera el primer dispositivo generador de rayos de alta frecuencia de la historia.
         • Utilizado para generar ondas milimétricas de gran potencia en la banda de 10GHz-100GHz
   • Es una fuente de radiación de microondas de alta frecuencia y alta potencia.
   • FUNCIONAMIENTO
     • El haz de electrones entra en la cavidad hueca de resonancia del tubo, que se encuentra en un campo magnético axial y la agrupación de electrones depende de un efecto relativista llamado Cyclotron Resonance Maser Instability.
       • Esto quiere decir que la velocidad del haz de electrones en un girotrón es ligeramente relativista (comparable a, pero no igual a la velocidad de la luz).
         • Los electrones entran a una cámara, son sometidos a un campo magnético DC axial, no uniforme.
           • El campo generado por un solenoide hace que el haz sea hueco y estrecho
             • Los electrones del haz son forzados y describen la trayectoria espiral, con una frecuencia de giro = a la su frecuencia ciclotrónica.
               • Wc =Frecuencia ciclotrónica Bo = Campo aplicado del solenóide. v = velocidad de los electrones.
     • APLICACIONES
       • - Fabricación de osciladores y amplificadores de circuitos de microondas. - Templadura rápida de obleas de semiconductores. - Fabricación de vidrios, plásticos, cerámicas, adhesivos, semiconductores, células solares, etc