Endüktif çıkış tüpü - Inductive output tube

E2v tarafından üretilen ve ambalajda yeni gösterilen , UHF ATSC yayın televizyonu için bir IOT .

Endüktif çıktı borusu ( IOT ) ya da klystrode doğrusal ışınlı bir çeşittir vakum tüpünün bir benzer klistron yüksek frekanslı telsiz dalgaları için bir güç amplifikatörü olarak kullanılır. Radyo vericilerinde yüksek güçlü RF amplifikatörleri için artan verimlilik gereksinimlerini karşılamak için 1980'lerde gelişti . IoT'lerin birincil ticari kullanımı, daha yüksek verimlilikleri (% 35 ila% 40) ve daha küçük boyutları nedeniyle çoğunlukla klistronların yerini aldıkları UHF televizyon vericilerindedir . IoT'ler ayrıca parçacık hızlandırıcılarda da kullanılır . Yaklaşık bir gigahertz'e kadar olan frekanslarda yaklaşık 30 kW sürekli ve 7 MW darbeli güç çıkışı ve 20–23 dB kazanç üretebilirler .

Tarih

Endüktif çıkış tüpü (IOT) 1938'de Andrew V. Haeff tarafından icat edildi . Daha sonra IOT için Andrew V. Haeff'e bir patent verildi ve Radio Corporation of America'ya (RCA) tahsis edildi . 1939 New York Dünya Fuarı sırasında IOT, Empire State Binası'ndan fuar alanlarına ilk televizyon görüntülerinin iletilmesinde kullanıldı . RCA, 825 tip numarası altında ticari olarak kısa bir süre için küçük bir IOT sattı. Kısa süre sonra yeni gelişmelerle eski haline geldi ve teknoloji yıllarca az çok uykuda kaldı.

Endüktif çıkış tüpü, dijital televizyon ve yüksek çözünürlüklü dijital televizyonun iletimi için özellikle uygun özelliklere (geniş bant doğrusallığı) sahip olduğunun keşfedilmesinden sonra son yirmi yıl içinde yeniden ortaya çıkmıştır .

Analogdan dijital televizyon yayıncılığına geçiş öncesinde yapılan araştırmada, yıldırım, yüksek voltajlı AC güç iletimi, AC redresörleri ve floresan aydınlatmada kullanılan balastlardan kaynaklanan elektromanyetik parazitlerin düşük bantlı VHF kanallarını (Kuzey Amerika'da) büyük ölçüde etkilediği keşfedildi. , kanallar 2,3,4,5 & 6) bunları dijital televizyon için kullanmayı imkansız hale getiriyor. Bu düşük numaralı kanallar genellikle belirli bir şehirdeki ilk televizyon yayıncılarıydı ve genellikle UHF'ye taşınmaktan başka seçeneği olmayan büyük, hayati operasyonlardı. Bunu yaparken, modern dijital televizyonu ağırlıklı olarak bir UHF ortamı haline getirdi ve IOT'ler, bu vericilerin güç çıkış bölümü için tercih edilen çıkış tüpü haline geldi.

Modern 21. yüzyıl IOT'lerinin güç çıktısı, RCA tarafından 1940-1941'de üretilen ilk IOT'lerden daha büyük sıralar olmakla birlikte, temel çalışma prensibi temelde aynı kalır. 1970'lerden beri IOT'ler, elektrodinamik performanslarını büyük ölçüde artıran elektromanyetik modelleme bilgisayar yazılımı ile tasarlanmıştır.

Nasıl çalışır

Geleneksel televizyon resim tüpünün ( Katot Işınlı Tüp ) her evde bulunması nedeniyle, çalışma prensiplerini düşünmek faydalı olabilir. IOT parlak bir fosfor çıktısı üretmese de, dahili olarak birçok ilke aynıdır.

IoT'ler, bir klystron ve bir triode arasında bir çaprazlama olarak tanımlanmıştır , dolayısıyla Eimac'ın onlar için ticari adı, Klystrode . Klystron gibi bir elektron tabancasına sahipler , ancak önünde bir triyot gibi, yaklaşık 0,1 mm'lik çok yakın bir aralıkla bir kontrol ızgarası var . Şebekedeki yüksek frekanslı RF voltajı elektronların demetler halinde geçmesine izin verir. Silindirik bir anot üzerindeki yüksek voltajlı DC , modüle edilmiş elektron demetini bir klistron gibi küçük bir sürüklenme tüpünden hızlandırır. Bu sürüklenme tüpü elektromanyetik radyasyonun geri akışını önler. Demetlenmiş elektron ışını, bir klistronun çıkış boşluğuna benzer şekilde içi boş anottan bir rezonans boşluğuna geçer ve bir kolektör elektroduna çarpar. Bir klistronda olduğu gibi, her demet, elektrik alanın onu yavaşlattığı bir zamanda boşluğa geçer, ışının kinetik enerjisini RF alanının potansiyel enerjisine dönüştürerek sinyali yükseltir. Boşluktaki salınan elektromanyetik enerji, koaksiyel bir iletim hattı ile çıkarılır. Eksenel manyetik alan , kirişin uzay yükünün yayılmasını engeller. Kolektör elektrotu, enerjinin bir kısmını kirişten geri kazanarak verimliliği artıran anottan (bastırılmış kolektör) daha düşük bir potansiyeldedir.

Klistrondan iki fark, ona daha düşük bir maliyet ve daha yüksek verimlilik sağlar. İlk olarak, klistron, demetleme oluşturmak için hız modülasyonunu kullanır ; ışın akımı sabittir. Elektronların toplanmasına izin vermek için birkaç fit uzunluğunda bir sürüklenme tüpü gerektirir. Bunun aksine, IOT sıradan bir triyot gibi akım modülasyonunu kullanır ; demetlemenin çoğu ızgara tarafından yapılır, bu nedenle tüp çok daha kısa olabilir, bu da onu inşa etmek ve monte etmek için daha ucuz ve daha az hacimli hale getirir. İkinci olarak, klistron, RF döngüsü boyunca ışın akımına sahip olduğu için, yalnızca verimsiz bir A sınıfı amplifikatör olarak çalışabilirken , IOT'nin ızgarası daha çok yönlü çalışma modlarına izin verir. Şebeke, döngünün bir bölümünde ışın akımı kesilerek daha verimli B veya AB modunda çalışmasını sağlayacak şekilde önyargılı olabilir .

Bir IOT'de elde edilebilecek en yüksek frekans, ızgaradan katoda aralıkla sınırlıdır. RF elektrik alanı yönü tersine çevirmeden önce elektronlar katottan hızlandırılmalı ve ızgarayı geçmelidir. Frekans üst sınırı yaklaşık 1300 MHz'dir . Kazanç IOT bir klistron için 35-40 dB karşı 20-23 dB. Düşük kazanç genellikle bir sorun değildir çünkü 20 dB'de sürücü gücü gereksinimleri (çıkış gücünün% 1'i) ekonomik katı hal UHF amplifikatörlerinin kapasitesi dahilindedir.

Son gelişmeler

IOT'lerin en son sürümleri, Çok Aşamalı Depresif Toplayıcı (MSDC) kullanılarak daha da yüksek verimlilikler (% 60 -% 70) elde ediyor. Bir üreticinin versiyonuna Constant Efficiency Amplifier (CEA) adı verilirken, başka bir üretici versiyonunu ESCIOT (Energy Saving Collector IOT) olarak pazarlamaktadır. MSDCIOT'ların ilk tasarım zorlukları, yakın aralıklı kolektör aşamaları arasında ark ve erozyonu önlemek ve borunun ömrü boyunca güvenilir, az bakım gerektiren kolektör soğutması sağlamak için birleşik soğutma sıvısı ve yalıtım ortamı olarak devridaim yapan yüksek dielektrik transformatör yağının kullanılmasıyla aşıldı. . Daha önceki MSDC sürümlerinin hava soğutmalı (sınırlı güç) olması veya filtrelenmesi, düzenli olarak değiştirilmesi ve donma veya korozyon koruması sağlamaması gereken iyonsuzlaştırılmış su kullanılması gerekiyordu.

Dezavantajları

Katottan gelen termal radyasyon ızgarayı ısıtır. Sonuç olarak, düşük iş fonksiyonlu katot malzemesi, ızgarada buharlaşır ve yoğunlaşır. Bu, nihayetinde katot ile ızgara arasında bir kısa devreye yol açar, çünkü ızgara üzerinde biriken malzeme katot ile arasındaki boşluğu daraltır. Ek olarak, ızgara üzerindeki salımsal katot malzemesi negatif bir ızgara akımına (ızgaradan katoda ters elektron akışı) neden olur. Bu, eğer bu ters akım çok yükselirse, şebeke (öngerilim) voltajını ve dolayısıyla borunun çalışma noktasını değiştirerek şebeke güç kaynağını batırabilir. Bugünün IoT'leri, nispeten düşük çalışma sıcaklıklarında çalışan ve dolayısıyla daha yavaş buharlaşma oranlarına sahip olan, bu etkiyi en aza indiren kaplanmış katotlarla donatılmıştır.

Harici ayar boşluklarına sahip çoğu doğrusal kiriş tüpü gibi, IOT'ler de ark oluşumuna karşı savunmasızdır ve bir hidrojen tiratrona veya yüksek voltaj kaynağında tetiklenen bir kıvılcım boşluğuna dayalı bir levye devresini tetikleyen çıkış boşluklarında bulunan ark dedektörleriyle korunmalıdır . Kazayağı devresinin amacı, yüksek voltajlı ışın beslemesinde depolanan büyük elektrik yükünü, bu enerji kontrolsüz bir boşluk, kolektör veya katot arkı sırasında boru tertibatına zarar vermeden önce anında boşaltmaktır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar