D d Sandu - Dispozitive electronice pentru microunde

SANDU
ELECTNONICE
D.D.
ITIUE
NU MICHOUNDE
Dtgp0z
PHNT

Utilizart:L rtti, t,'itiliii'lor i)( s('i1ri 1ot rrrai largi irr riiicrrlL. iioirr, irji
ale. tehnicii si ct'ri,.1 il-ii 1ti:rrtiiict: st. jLrstifirir 1riir, .. it,,r.ir rr:rr.iiculari_
lil i irrrlrort;Lltit: ,l::i1 :i .i(.:1 i.;i ii,.l,rri, .rrl,li,ri1t,., irr 1,rii:,,r:l rir:,1,
1)roDiigi:lrcit- :;ujr i'ot rir.t rlt. l'asl.icrrlt. sL:litit.itt i_lt .l.,litn.,tr,. lrosil;rli_
tiltta cletcctr-irii rr;i,,r-. ri( lrli.i1r. rlt: lirrtt,r-t. ioartc irricr-i i.: lrt' ,'.rii:)
;i itrnrrtitat<r r.irlir rLtiL i;r ilir-ti-sr t.;rtr-.s1rii rlc ,,1,',,,,,1t
'1,,,,,,tiii..
,
tttic;or-i.ttciL riirrrcrrr.rlrijol tt.oiur.tr.icc ,r1,.- 11i:,r,,.,riti.."li,, ;i
'.i",,,,)1
)r(,lrl (._
br, cllrborlirc.r L1r()1- iiir-to(lc rr'i ck strrrlirr. )ril)st*lif.i'-(sptctri,scr,l.,ir.
cu rtiicrottttdc), nrriiiilitrlircir 11n(rr.l)rltr.ri u1il,.. i,,,rr1.l i,r"ot,,, i jD( r.1.i.11
trarlsportrilui 1a ilist:rrilir ;i critrgitli tlt.c1 rrct.
lr; clotttc'rlirtl t'r;,till:rtit.rliilt.rr-l,,.rrizil, rlr rriir.r-r'inrirlr sirit utilizrrl{,l,t.ri-tru trattsrttitr'ic'e l.r rljstlrrtl'L si rcct 1,1il 1)rogrilinclor c1. tr^lt:i.izirrrr. si
r)('ritlll lt,iliz:rr,.r ,lr{:: .,,rr,r'r. tl,. ..,,;irii,ri,l,,Jii ,.rr r:r,ri,,l. r;, r. .,,,i ",,;,lrr'('' n1 .r -irr( -i, .,-i:rlr' :.r (r'r ttrl 1,,1;,: ll ,l,Lt,-t,,r'i r",' .,,,,.,
'
i, .;i::
corDurricalii s(' ('rrdtu(a:,.aj rjc lrrirr 1:LltLrrik clc r',.aioi.ljil" tcr,r"rre, rii"prin iilternrtclirrl ir.r:r'lr.k,r trt, sir"lir-i spttirlizrLti r,;,.ir;;..1.. ,,r,,1,r..,,,,.
cale 1t'tl.rtrir. l(.2('l,11, ;rr ,it.t*i ,l,,irr,.rlirr silt: 1, ,1,.,,'i;)],,-,.--. ,,,',',;l
';,r.;_
latori clc nrarc strbili'.rirt..;ri ac.or-<,labi1i si 2) rt..r1iz";;;',,;;, rir.1t,ct.ri
slll)(rll( 1r'iodirriL ri. s, r r:r it,r1,t.t.i,ll1.,1r.- ,'i .. rrrr,,r,,,,,,fi,;,:,i,,ri ..,r rrii-...1
scirztrt tle zgr;ruott: 1rr1rir11j.
lrtr dotrlt'tritt iti cart ntict'or-rrrcir'l('ir11 () llrrq:'l a.Plicl;1ir.tsir.r.,-l r.r,fe-
litttr lrr .i:1't,rt-,.rii, rr.l, :. ril,rrjrrlrri. si..1, l,,,,rrr;rri,l;i ,1, f,i,11i,.in1- .:.,r1i,r1,.
(Avlr';lll(.. :rLttliii.,--.,1.,1,.t. ]ristl,l,rtiilr. rirrt irr 1.,,.,,,i',j,-.'ri;
,,,.i.;;.
lar lltl1(r';t s( lliir.Llt.lr,r i,t,utI r.lrr-irr irrt1.1r _i;lrrr,j r',,,rr.1,. 1,,i.q),', j,. l.i z,.rr
de i-L- 1ri.r-L 1rL zt'c'i :iarr sutc rrr' ]i-. I )tsilirrr-, i,, ;,*,. i.,l;1,.. 1,,,1iyi1,- ,q1,
sr_nrrrrirr'stc lurir'liorar('a cLl strrirr:r1r'<l,.r,tt.ri ..it r,r,,i i.,;.i:,.1c -rir11:
tchil-iatc cLt clisl;,;ritri (' sr.'rri(r)1rrluc1oart.. Jlr-t.,i,,{iil..-,i.'r., .,lr rrir irritcri{otrrtc tDari si -sitrt tL lrit,.rtt.r.11 tuLuli r.r, i'liseit.trl
'"l,,"tr,,r,i.l
sirLriilL1izlrte:
(t1i:1 torir,, irrlrtrri,j i:lrrli 1,r,,,1i,.si,t. r)rir_, ,1,,,,,,,1j.
"'
l)roseitit tlt^ ilit li.-1;i1riart. t,:tt, rrliliziir(.it rn(:t()dclor ckr liri. r.rrurr<lr
j)t'1jtr11 siudiui :111r,i.,r,,, i. ..,.r:t,.. rrrr tcrlr "i11 dc.zy6ltirtt ,,,,ri ,,t, ., jrt rilti-

nlcle trci derccnii si irrt1rr,1 difrritr tiirrrri rlt rt.zorrir,nl.c; clectronicir cie
s|in, rnagucticL, i'iclotrt,nrci .tc. iir accst d(.)1rlcrriu sc lucrcazi" cu
|ritr:ri niic'i,, insir pcrrtru li.rgireil uumiLrului r1t substartc stldiate, se
urrnrlrcste obfinerr-'a'Lrnor frecr-grfr: foarte in:rlti:;se ajuiige 1:r o supra-
p1il1(-'rc tot lnai plorturttati,t a dorncrriultri i'licrcirtnclcior
"cr-r
inlrar'osul
itrd,tpartal-. I,a fc1 ca ti lrrlltru cornrriiicutii gi in stlcctroscol,ia cu rlicio-
uriii,': sint necesari oscilatori stabiii ;i acorciabili intr-o garriir foarte
larglii.
- cit privc;t.c crlcctrolicrr 1;utcriiol Joartt rrrari pot fi enurgcr3te trei
r-lirr clii ce rtjliz:,.re a lnir:.i'{)iilr.1,.ior : l) r..rc1ar si ti,lecqnreltzi 1a ciis-
tal:!c_foartc rnari, 2) actc-1, rltcri cl.^ l,.uticr111c ;i ll; toourl:o::tul crrer-
git'i electrice ia clistarrte nrari (couvci-sia .r..rgji,,l.- i,rrtnt cclnti-
ntlu in etlergic de rnjcroundt: si r'-iccvcrsii). iri ar.itsi..tlr.,rrrtrrii s11 hrc-
rtrizS. cn instal:rfii gigrurt a cl"ror putert- dc uli(jroll:i, l,.rr,tlli tstc clc
orr!.inu1 sutelor c1c: Mr; clispozitiveic utilizate siirt ciistreiLlrlc de
tra,t:'zrt cu cavititi rrrultiple, tuburi cu undiL progrcsivi si rniisrrctroa-
nr'ic c1e nrare put'c1.,, i,'.,iusit pi.trotiorrul.
.In cornPoncnla rrnci iristaialii de rnicrounde intrl ritit cornpolcnte
activ-e (dispozitive electronice) cit ;i conporrcrrtc pasir.e (ghicluri de
tTti.5, cavitili rczonantc, linii de transmisie, arrtede) . Scopiul lucririi
4:.fufe este de a prezenta cititorului o ir'agi'c gcnJrali gi pe cit po-
sibil completi asupra dispozitivelor electr6nir.J pentru 'rtii"torrrl'd".
T.ncrarea_cuprinde' dour pirli: prima parte trateazi clispozitivele cu
fascicul electronic in vid, iar_a_doua .dispozitivclc semicondlctoare pen-
tru ruicrounde. La inccputul lucririi este inclus un capitol introductiv
rrrc:t.rit sir dea.o privire de ansamblu, nccesar[ pentru ituaiut unor dis-
pozitive specializate.; aici sint cxpuse succint^ numai principiile con-
strlrctive ;i de funclionare precum gi performarrtele ce iot {i rcalizatc.
ln prirna_ partc. (capitolele rr - vr) sint studiate dispozitiveie
cri fascicul clectronic in vid, specializate pentru microundi, ;i care
pot funcfio_na in regim de amplificare si oscilafie. Sint descrise succesiv
clistronul de tranzit;i cc.1 reflex, tubulile cu irndi progresivb. (dirccti")
gi cu und5..invers5. de t.ip o (frarb, cimp magnetic trarisvcrrsal), magnetro-
uul cu cavitili rnultiple, tubrrrile cu undir progresivi. ;i cu irndb. irversd
de .tr M (cy cinip. mlgletic tra'svers alf . pintru fiecare tip de dispo-
zitir,' sc prezint5. principiilc constructive ;i de funcfiorrare, metodele^de
aneliza, pcrformanfcle..obfinute ;i perspectivele dc clezvoltarc precurn
gr cxernplc de aplicalii.
in partea a doua (capitolelc vrr-xr) si't descrise dispozitivele
senriconductoare care funclioneaz5. in domerriul rnicround.eloi cu burre
perlormanfe. Acest e dispozitjvc pot fi impbrfitc iu doui. categorii :
l)
^
rn p^rima categorie irrtri dispozitivele caie funclioneazd satisfi"citor
atit 1a frecvenle joase cit gi in microunde ; aici intii diodele si tranzis-
torii-bipolari,.diodcle varactor gi prN, diodele schottky ;i tianzistorii
cu efect de cimp. Extinderea frecvenlelor de funcliototl spt" dome-
6
niul microundelor se realizcazS. prin perfecfionarcir tchnoiogiilor de
fabricalie gi utilizarea unor materiale cu mobiliti,fi de valori ridica-
te ale purtitorilor.2). in grupa a doua intri dispozitivcle semiconcluc-
toare specializale perrtru rnicrounde cunr. ar fi ?1iodele tunel, clisirozi-
tivele cu transfer dc cir-ctroni (dispozitir-e Gur.rrr), cliodcie rllr);TT
lRea{) 9i TRAP.ATT, diorlcle BARTTT. Tot aici intrii rlispozitir-cle
Joseqhson ;i oscilatorii llloch carc, din niotive dc spatiu, nti sint tra-
tate in lucrarea de fafir.
Irucrarca sc aclreseazi irr prirnui rind irrginerilor elc-ctrglisti si cliu
specialitilile irrrudite, precuru ;i fizicieriloi spccializafi irr tchnologia
dispozitivclor ;i _cornponc,rrtelor elcctronict.. Tototlatir tja 1,1r;i1g fi utili
unui cerc farg de cititori, ca.drc didacticc univcrsitarc, iloctoranzi si
studcnli din arrii su.pcliori de la facultrtile tehrricr si cuir c1e fizicir"
Autorul spericipentru cititorul interesat lucrarca r.a constitui o sursi.
sistematic5.. de i5rgire a orizontului gtiinlific si clc clocurncntare iu
domeniul dispozitir.clor de microunde.
-
Mul!urrrrsc.Editurii gtiirr!ificc si crrciclopcdice perrl rir slrrijirrul cl,.o-
sebit acordat la tipdrirt.fl act,stt.i'lucrirj. Totodati dorcsc si err,rirn
alese
T}lfumiri tovarE;ului redactor virgil Spulber, de a c5mi inlclegcre
;i sprijin competent am bcneficiat din plini
I
Iaqi, martie 1980 DIII{ITR.U D. SANDU

(;tl>itoltt/ I
PIi { - tIt tt {; HI H nN t [..
Ii trstDoztr:t't. t.I.()R []tt
_t st'IlH
lt ICIt()t'tltt
r. l. xolir'ri i*rr'rlrrr"li.r. irsrrlir:r'rir.r'rr'dcl.r
_ -l'rirtciitiilc clr :-t.ri,,.l-,ifr', iul1r.)iil.ir',1-L., (.lnisi(. si rr,c.1ttii. lL st.trrrrlrlr.l,r
t'itt iricc depind irr rrro,1 1-,(rnti-ir1 ,1,. gr,,rr,, ir.r.r:r.r,ptr.l1r- rit. lrr,-rr-rr si rii
irtttL'lr't:r
'ehicullltiL.
(llir-::,'1 1-r i:1ir'ik, ilr' lrirre,1 i.rr,:,-u, ,,i 1,,,r,,u,,,t,1i:i' ,.liu
trozilir,'t.1or r.,1cr.tr-onit.r. il!rtilr.. ii (.r)ii;rr(,nr irii ]()j ,,,,.i.,-,,' .i li rrrrliLiirri
rle 1rrti1)llgilr(':rtir.'t'ii rrrr,tlilit'iLri iiril,,,riliri(.1rr.iirl:1rli cr lrrrr:liirrt,lr iLt.
llllia :l 1N';trriLriJiil(;i.rltr.,.rr,,ri;Lsrit:1 it,, ri, ii:rr. lrri ,,,"i u,iri,,, ,.,,;,1;,,;
l11l.r L11 drrrrr'il:rL'.rr11r.':'i.,rir,ttIitt.iLit'(.lr,illr.lr1t1rlr cli, ciri.rrit" _:rili,1 :i
alriLtrrt 1t(,('csita'rtiL tl;ij,ior-i:-,i iitror-.clisl ro;,.itir.t ;i .,,,,,1,,rr,,.tr1,. ,1,,.iait,
crr 1;r'irx'iPii (lt'errrr:;1 r'r'.riit,ii rrrrrt.tioirart'iliiir-iit tl, cci,. ,,1,. ,.,1..,,,,,u,,,-
trlor clasic(^, ('rrr(' ) r i': r z-i:r'.r r,r'r i'rrrililtr stlr)crioilr-ir iu ii,rir. .itt l
rIli( i'r,ltJl(lul()1.
irtajrrte cle u nr oirri rrtai rictaliat. N111)rlt rrricrottnclr.lrlr c.st r, rrtiliio. irliVirc: gctrtiairi ilslii;ril intrt'rtiliri slri.r'trir iil nrrdrlor flrcrtrrr-.1rrtiilur)t lc,ctr-orrragni,tir.t.. trioirrl et,lr ri,li cLrl iiirrzitour(, tr s1)(,ctr_rrlui r,lr,c.tro_
t.l.l:tll( 1i. r>1 t. ({.r I,r(,l,ll-.i rlt. t.:it.. -i Z..1lir1ili I i;,
'l;
,i.,",ii;,Ji'Jtit:l J I l<, t)r'{, lrj': r.r lii {, :(,rr-.-r l,,g:,r':trrri,;r. Lrrrr-1,,'1,,,,:,,,i,i. {) (..il-
lnart q1r;LxLla a c1i1'eljt,
.lrr;. t.rLtrr,r'ii clt^ i rriliatii c1(,r.i;;);r1,g,,,,t;.", iii,,.trrrarcal.t'si srrprnlruri,-rilc.cir l.,e'rrzi ciLrr i;ot ar.ca 1c;c. l;.r.1irrrrr,. r.rr,
lrrilrsrL it;3-atrta tir lrt^r'r,'ttrtr./ - 10 5 . l0rr Ilz cstt c'rr,scutfL srrll
rlctlrtlrtirca.gerrc't-rl1i c1,r ,,slrtlctliLl rrndc.lr;r r.r,1i..l". il,,rr,l"',,1n..:irtir" ra-
clioclilrrzirurii oculrir. rrrr.1 ,,4ir, rc'lativ rnie irr.,rrr,1rnr.,-ii"-',-.,r'."n r(.z.rr-
YatiL rarlirlcotlrnlricatiilor, carr inclrr<lr^ rrrrtlelt scrrrtr., rr,i.lr,,rr,,.l"l" .i
::l:l;ll;';tr]
i1:rl;i.:r1rLt 5.. i;rrirlt tt,rrir,,1.r, (l( ir:('r(;,,r. .,,""'i,,'...i,,;i
'1211)ll .cu1ru rrrr
'ttcr-r.:il
foarte ruic din slrcctrril tota1.
L'.'f.rr' rr'ei clasiricirri gcrrr.lc -1, l2 pr.i. rrricr.urclc sc irrtc_
1: s", l:',,:.,J,ar,tr a sr)1( ir iil'i i lc,-tr tr'rrr,1r..tir: J,t1,'i:i,rr:.-lrrt,."i .
-
tiiitii(i .
.1li:,
OI!t. (i..: (),tl; l{t, ,,,,,,1 , i,r .iltc, .t,,riii.lu.i
-.tor,,.;;"f
rrricL._
urrlci.i tstr' lirrrit.t irrtrt f . . 1 li 3 . 10! Grrz. (i., l li . l(i: rrrr').l)i'itoritii 1r:Lrticulariti!iJor'constl-uctir-r..Llr rlt.r-.rc't.,irr J. c.ircrLit, *ilrr-tcr1i.1r;r "ir.cif icc lcgate dr- tcoriiL ;i lrractici,i g.',r,.r,irii, e1riri,,i, 1.,i-,,-
1;agirrii si ilri:srrrlrii :,r,rnna1r.lor clc'irccr-crrtc iourtc inaltc, uricr6lrr-

Frecvente Glz'l t.ungimi de undo (,um )
lrigurlr 1.1. Irorma cener:rl:r
a spectrulrri electnrruagne-
tir'.
delc constituie uri dotricrtriri clistinct al tcriinicii. I'c rnisura pcrfcctionirr.ii
tchnologiilor de fnbricarc a <iisirtizitivclor cic.t-tr-onicc. 1)cnt;11 rni&ourrtrc:
;1 21 colllpoilelttcloi 1)ttsi"(t.ls()ciir-tr', s-a ai1lns 14 rcalizart,it t1l1c)r qcirr-
11tori
cotrcnti .;i staltili_-crr aplie:ifii in r:rc1io1oc,rtic, radiocomuuir.,rtii
91 ctrcetarta ;tiiniilicii. Prin cl:rboiarea 1lnor noi lriirrcipii frincfionalc'si
co.trstrut-tiYe, in st'rcia1 irr ultinrii 20 cit: iini, dciilcniril ,1c..rii1iror.' ,,
r.ni( rollrdrlor s-ir. txtins tot iirr"i sprc partl'a iril'rarolrr1rri.
Ca ttrruarc a ut.iiizilrii inttusc er rnicroirnclclor iu cornunicaliilt. 1r'-
rc.stre ;i sPaliall:, radiolotafii', strrcliul srrJrstarrttior rtc., a apiirLit 1r( ci.-
sittrtt'a itnpirrlirii ciotttcrrirrirti dc rnicr'orilrcii' irr iri iizi, si,rr-r.: sirrt rlarclri,-,
prilr lii-trc lnajusculc. l)in pilcal-t: in litt.rrri',ira r1t spccialitatc sint cii-
llcsctltt rnai luuitt'rltorittri cit: iuiiriutir'(: lii rlrilrcilrt :r ltcrzilor <1q'nrir:rc-
utrck', -si acli'sr:a lrot ruri;.ta r-oiifirz-ii. i]uuii ,.,*u,r,rp1i, cLc inrltirtir.t. si ii,.r;.-
carc a irr-'rzilr,.r sint a.rit-.rtr: in tabi:1c1t r.1 ;i r.2. llabr.iui r.i cstr.iirlr:1,_
tat. dc firriri'L Hcrvlctt-l'rlcl<:ircl, c1:ir()slutir l;r"ochrcitoarc dr, irl)aiirtriij.
10''.
ici*
1 i'-
i c1?
:1"
rd
tc6
10'
iolii f,
oviolel
Viz ibit
lnfrorosu
rodio scurte
---
Unde rodio lungi
-
Frecvenle oudio
,;9IU
10"
1d7 {1 unitorp X )
.A
10-
1i4
ro3
[--ro
2
{11'n}
?
10"
104
. ti
106
- l0g
10
10
1012
1 013
1 014
-1 Q.l5 /lm1V:,
,ao
--_ ,.t ? Am
r01
102
n7
108
i
I
I
I
{
I
'!'olt,:lul
I
(,
.l
H
x
]I
P
l{u
1,()1t 2, (i0
2,(i0 1i,95
lr,9,i 5,ri5
,t,90 7,Or
5,30- 8.20
7 ,05 I (),00
u,20 -1it,,10
i0,00.i5,0()
12,4A . 18,00
t 5,0{) 22,00
15,1.i0 18,00
R
rniiinr etrice
18,00 - 26,50
25,50
- i(),00
30 00 300,0n
.:- 3t)0,0t)
104
t03
102
'iD1
de tnlsuratc_ ;i colrtrol il ckrrilcrirrl rrricrorrlclclor: tabclrrl I.2 cst.
adolltat irr lrrcrarca ilincl:irnt,rrttrii.,,,Iicron.ave lirrrlirr.l."iug,,a lui
A.li. Harvc]- [1 i Sitit crinrrscutc sj :Lltc, clasiliciri ; jir,tr.],rc,cstca lrn
allu11rc irrtc'rcs Prt z.intiL c('.1 c:lrc sc'ri lcrir 1a irrtrr-'grr1' t1r..itu'"f rrrrc1e16t.
racli<.r, rcltrczcntat5 in tal;i:iril I.3 f-l l.
Extindc'rea continrtir i'L clotrtcnirriui rnicrorrrrck,lor slrrr' irrlrarosu a
rtccesitat o llotlil subdi.r-iziLrt'a spectrrilrri tltctrorrr,,gri,U.-ir,,r..r*ta
regirllle, rezuitinC clasificrirr"a tiiir tal-,t1ul I.-+ it,l I 'iriia,,l" srrbrrili-
tnctrice clrlriiti'L aPlir:itii tot in:ii llirgi irr crlnriirit'ritii, stuciiul substau-
felor (spectroscopir-'), iistroi;or-,rit, rnijtrologic. Trtl,iric subliniat iusiL cri
llcntrrt realiz-lLrca 11llor gclrtratclri acoldabili, ,Lrni,l:iiicateri si cletectori
coe'rtilli in cloructlittl rttrcleior sirbinilirrrctritt:,-.iirtrnrl,iLiii greutii!i

mijloace tehnice cxtrem dc pcrfecfiorrate,
se prcsupun eforturi ;tiinfifice, tchnologice
I.2. Dispozitive dc nrierounde cu faseicul eleetronic
Fiind clat cir. lucra.rca c1e Inli sc ocup5. cu dispozitivcle clcctronicc
utilizate in rnicrorurde, in accst capitol introdrrctiv se impune prezen-
tarea rLrrei vederi getrcralc asllpra tipurilor ;i evoluliei acestor dis-
poziti.,-c. Trebuie sultlirriat ci incercarea de a prezenta o astfel dc
cvolulic si clasificarc constituic o sarcinil dcoscbit de grea ;i dclicatir.
Existil citcva motivc. inrlrr,y{11111q care vin in sprijinul acestci afir-
iir;L!ii. ^
l. Irt prirnul rind, ljind vorba dc descrierea principiilor;i tehno-
logiilor care au. stat la baza inverrtlrii difcritelor dispozitive pentru
nricrounclc, apar in nrocl irrcvitabil problerne de prioritili asupra c[ro-
ra :ru eristat ;i e.xistri irrcii suficicntc controrrerse.
2. Sub formi generalI dispozitivclc clectronice pentru rnicrourrdc
pot {i impirlitc in clouir. rnari catcgorii: dispozitive cu fascicul elec-
trorric irr vid (trrburi electronice) ;i dispozitive cu semiconductori.
Referindu-ne la prirna catcgoric, cum este bine gtiut, existi o nlare
rrarietatc de dispozitivc, carc, <lc regrr15., sint clasificate dupi principiul
de furrcfionare, adici dup5" rnodul de intcracliune a fasciculului eiec-
tronic cu cirnpul dc inalti {recvenli (numit in generai cimp de radio-
frccvenli ;i notat prescurtat r.f.). Clasificarca este ingreuiati de {ap-
tu1 cir in cadrul ficc[rei grupe existS" llrlmeroase variante constiuctivc
si o abunden!5. de denurniri frapante. Unii autori, respectind cro11o-
logia apariliei difcritclor dispozitive, includ in categorii diferite dis-
pozitivc cu acela;i principiu de funcfionare, dar cu alte denumiri sau
:rspecte constructivc; in alte lucrlri sint date clasificiri luind drept
critcriu nurnai gama frecventelor dc lucru.
3. Dispozitivelc scmiconductoarc pentru microunde sint de datri
nrai reccnt5, insl e1e au clpitat deja o 1arg5. utilizare. Principiile de
funcliorrare ;i corrstructive a1c acestor dispozitive sint foarte diferitc :
clectul de arnplificare in dispozitivele bipolare clasice (tranzistori
brpolari dc construclic spcciali.), comanda unor capacitili neliniale:
(ciiodc varactor), comanda unor impedanle neliniare (diode PIN),
ertecte de auiplificarc in dispozitivele unipolare (tranzistori cu cfect
dc cinip din GaAs cu barieri. Schottky), oblinerea de rezistcnle dife-
renliale ncgativc prirr c{ect tuncl (diode tunel), prin transfer de elec-
troni (dispozitive Gurur) ;i prin timp de tranzit (diode Read). Mai
mult, asistam ia :rparilia dr noi variantc cu principii de funclionare si
constructir.c dirr cele rnai cliferite: vibraliiie super-refelelor cristalinc
(oscilatori l31oc1-r), efect tunel in supraconductori (oscilatori cu joncfi-
uni Josclrhson), efecte optice neliniarc (oscilatori cu diferen!5. dc
frtcverrlt, crt functiorrare in infrarosul indepirtat) etc.
Iir 1,.rr1gto1"1" cc urmcazi- sc dcscriu principalele tuburi clectro-
nicc utilizate in microunde ; ttburiie ,,electrostatice" sint tratate mai
pe larg, dcoarece asulrra 1or nu se mai revine in cuprinsui iucrirrii. Se
7'abcittl 1.2
Banrle
Notalia
englezir
,,trtia i
arnericani I
Clarrra rle frecr-en!e
(GIIz)
P
L
.s
o
x
./
1i
a
I'
,s.s
ri,
1il
Ii L'
'[i rt
l:A
.lt
I.-
'sir
(l
' rri
Ii t'
Qr
I'L
0,215 - 0,390
0,390 - 1,55f,
I,550 -, 3,900
3,900
- 6,200
6,200 - r0,900
I 0,900 17 ,25(t
17,250 - 3:t,00{)
33,000
- ,16,000
+6,000
- 5(i,000
Rrnrla
Tabcltrl 1.3
(;rorno t1c frccr,cnle
i ([{ Hz)
I
Il::ecvenfe
Frecvenle
Frecvente
Frecr.en!e
firecven!e
Frecvenle
J oase
inalte
foattc ilaltc
ultrainaltc
superiralle
extrainalte
0,20 10,00
r,00 30,0
30,0 300
3,3.103 -2.103
2.10i- 30.103
30 . 103
- 300 .103
dcoscbite ; sint necesarc
pentru oblincrea cirora
;i linanciar e irrsernrrate.
Tabe,Iul f.4
Banda
I Infraros..r intlepiirtat
I
t___
I L-;nrlc lrl)lrrllnrotrrc{.
!-_
i L Irrlc nlrltntctrlae
I
iir irrclrtitrca par:rgraftilui sublinicrn cir in clorncuirrl
it"rro; ir,'irr1c clectrclmagneticc :ru, in pr i ncipal, ilir cilracter
astftl prntru delimitarea clifcritelor benzi sc u.tilizeazl ;i
rur rl,"L.
12
nricrourrdelor
propagatoriu,
lungimile de
1t

insisti asupra principiilor de funclionare si constructive gi a perfclrman-
etor realizate. Redactarea se bazeazl in principal pc lucrarea de sintczS.
a cunoscutului specialist It. Warnecke [3] precunr ;i pe lucririle 12"
6, 13, 15, 161.
I.2.1. Tuburi elcetronice rrelectrostatirt_r"
sub denumirea de tuburi electrolict: t'lc.ctr.ostaticc se iritelegc
acea categorie dc tuburi electronice in cilrc i)r.{ic(:srlc de arnplilicari-,
gencratc ;i dcteclie sittt realizate prin intcr-rritc|'irl conrcnzif clcctro-
statice a curentului. anodic, dc ci.tre tcusirrrilc alrlicate pc electrr:zi"
. F'rrncfrorrarca tuburilcr el.ectronice irr ciornciriul u"icroundclor prc-
zirrtl citcvcr trasaturi spcci{icc (se presuprurc cir cititonrl este faniilil--
ri;ra.t cu 1;incipiiie gcnerale dt: corrstruClir ;i lrrncliolrrrre a1c cc;rrrpg-
lictttt'1or pasil'e dc circrdt utilizate in :rrit'r'c,rrricl,., r-urrr ar fi lirrii cic^
trarisniisie, ghidrrri dc uridir., crLvitiLfi rc-zoriatrtr-).
Pritrra trirsitturi" itnportanti, carc se rclcrli atil lu trib"Lrrile clcetrc,-
llice clcctiostatice cit;i in gcrrcral 1a clcctronica. rnir-.rounde1or, csrisi)
iu falrtul ca timpul d<: tranzrt a.l electrouilor iriti'r .,1r:ctr-ozii tubuiui
cstc cour.parabil cu perioada oscilalii1or. in tulrurile corrvcltiolaie.
timpul de tranzit estc c,, : 10-10
- 10- B s. lrrin 11rnla"re frecrierrtele
pentru care ? - c1, sint cuprinse in garna ,f, == tO. -- 1010 I-Iz. Iiu-
tru frecvenlele f !/o tubul electronic inceteazir sii mai fie un ,,reict
neincrlial" ; efectul dc inerlie a electronilor pcrturbl putcrnic {urrc-
liorrarea acestor tuburi.
A doua tr[situri constS" in faptul cL valorile inductanleior si
capacitlli1or din sistemele oscilante cu parametrii corrcentrafi'au va-
lori foarte mici; astfel inductantele gi iapacitili1e trtarazite'ale clec-
trozilor sint comparabile cu
"i"ro"it"l"^
circrrituhii extern. oricc
cre',;tere a frecvenlei de funclionare necesitL reducerea capacitirtilor
;i indtrctane7or parazite.
. A treia particularitate constl in faptul cb" lurrgir'ca dc u'di <1c-
vine comparabili cu dimensiunile geometrice aic'circuitrrlui extern ;
1par9 rrecesitatea ca sistemele oscilante externc sr iie cu pararnetrii
distribuili.
^ IJna din posibilitilile de depS;ire a dificultiLlilor enunreratc constii
in micgorarea dimensiunilor geometrice ale tuburilor rlcctronice c1a-
sice, paralel cu utilizarea unor izolatori de foarte bun[ calitzite; prin
aceasta se^micgor-eazi timpul de tranzit, capacitrlile ;i inductanicle
paraztte. rnsi odati cu micsorarea dimensiunilor geometrice sc;rcl
puterea disipat[ 9i cea uti15. A doua directic constl in inglobarea.
ttrbului intr-o cavitate rezonantd-, rezultind- un dispozitiv Iomplex
in care este grcu de separat partea de tub electronii d.e cea de^sis-
tern <tscilant.
1tJA
,f
I
I
i
A. Tr'ioda cu gri,ld.
H. Barkhausen a observat (1919) ci o triodi clasicl poate oscila
pe iungirni de undi foaltc mici pentrrr acel tirnp.(I - 10cm), dacl
grila cste conectati la o tensiunc pozitivi irr raport cu catodul ;i ano-
du1. Pentru cxplicarca proccsului dc oscilalie, Barkhausen si Kurtz
(1920) au propus rnccanisnrul ilustrat in figura 1.2, a; electronii din
sarcina spaliali catoclicS" sint acceierali spre grill, apoi sint frinali in
spaliul grill-anod si sc introc sprc gri15.; trecind dirr nou prin p1anu1
grilci, elcctronii considerali sirrt frirrali in spaliul grili-catod, se in-
torc spre gri15. etc., cfcctuind oscilalii irr jurui grilei pin5" cad pe ea.
Perioada osciialiilor depinde de distanlcle dintre electrozi ;i de ten-
siunile aplicate';i nu eitc infltrenlati de citrc circuitul cx/crn. insir
ceva rnai tirziu (1922) ]i. Gi1l ;i J. torc1l au aritat ci din contra,
oscilaliiie oblinute in trioda cu grili y:ozifivra dcpind in priucipal de
parametrii circuitului extenr ;i sint siab infiuenlate dc citre tim-
pui de tranzit a1 electronilor.
Ulterior s-a stabilit ci oscilafiile Barkhausen-Kurtz ;i Gill-I'torel1
au la bazra acelagi principin fizic, anume perturbarea uniformit5lii
fluxului de electroni. F'cnomenele periodice pot fi intrelinute gi trioda
poate furrriza energic dc r.f. circuitului extern numai daci fluxul de
electroni devine neuniform, adici arc 1oc un proces de gruparc, pre-
zcnta ncuniformitililor in f1uxu1 c1e electroni cste absolut necesari
perrtru transforrnarea unei pirli a energiei consumate de la sursa
dc alimentare in errergie de inalt[ frecvcn!5..
Electronii emi;i la diferite intervale sint supugi pe durata rni;cirii
1a acliuni diferite din partea terrsiunilor alternative de pe electrozi.
Pentru a explica acest fcnomen trebuie presupusS. existenla unui
circuit oscilairt care d.eterrninS. o anumitS ?recvin!6 de oscil'agie. in
rb
Figuta 1.2. llecanisnul oscilaliilor tlin trioda
a - oscilalii de tip Barkhausen-Iiurtz-; b -
rialia frecvenlei in funcfic cle lungintea liniei
c
cu grili pozitivd:
oscilalii de tip Gill-Morell ; c -- va'
Lecher.
1"5

accstc coilditii ar.Lr loc url fcnonrelr de ,,sortar-t" san gr1lI)arc c|. jr-:z.i li
clcctrc"rnilor. 'I'raicctoriile clectrouilor sin1. r(,li,i('ztnt.Ite schcrn.rtic i1
figura" 1.2,b; frecverrt:r mi;ciLrii osciiatorii arr.. tcndirrla c1c a crcstr irr
rallort cu frc:ct'eutzr cletertiiirratl rmrnai c1r: tr.rl,iuriciL'contirnir. I..rec-
t'etittl clscilaliilor care se stabilt'sc iu Iirral tstt cletcrrrritratii c1e 1r.rc-
r-c:nta dc oscilalie propric. a.electronilor-in jrrrrrl rlrilci;i clcp,incit tr.rio_
rlali c1c :rcordul circr.ritnlrri oscilant. in act -st :;crrs sint irrtcrtsirule
rez,nlt:rteic cxpt'rirncutale obtinrrtc de Gill si Jlt,rtli (fig. 1.2, c) . Cir-
crritul oscilant estc constitrrit clintr-o linir f,r,chcr scrutcircrritatu ia
ciilrrt. rrnpcdanta linici prezintir rnaxinrc Ptntrr. lrrngirui I: (2tt -
-- l) ir/'1 ; irt aprrtpierea acestor vaiori trir.rtla !. l.r.aziipt o lrrcyt.qt:-r
apropiati dc cca a circuitului oscilarrt echivalcnt, carc csie, rnai riclitatrr
dccit frccverr!:r Barkhausen (clcterminatiL dr^ciitrt.tensiunile coiriirrut t.
Pctrtru vaiori interrnediare ale lui /, iuflrrcuta irrlrrdantei linir.i trsr.rprrr
irecvcnlei oscilaliiior devinc trcglijabiii",:rstftl irecr-rn!a cstt c1.i,.'r-
tlirrrltir in principal de cltre tetrsiruriic continrrc. I )ourcniiic de exisit ritij
a oscilaliilol sint rnarcate in ligrrra 1.2, c prin curire ingro;atr:s" r,i,,
strvit c:i prin varialin lunginrii I atrc loc trt*rrta tic l:r. oscilatiile ll:rrk-
hartseu-Kurtz la ceie Gil1-f{orc11 si vicrr-ersa.
. Dc;i in ctapa actuaiti triodcle ctt grilir. lrozitivi rir'L rnai prrzirrtr'L
inttrcs practic datoritl puterilor foarte rnici pc' c:rre 1e pot ltrrgizrr,
t'le att jucat un ro1 intportant in pcrioadn 19ll() '19.10; cstcisuticirrtlt sii
trttrintim ci acestc triode art cchipat prirrra inst:rlatic radar cart a irrric*
lir-rrrat 1a frecvenle /- 30 GHz (19i37) . r)trrtru crcstcrea 1'recr-entei clc
oscilalie ;i oblinerea de puteri gi rarrcialncntt rrzonabile au losi ,c,l-
lizatc o serie dc imbunltriliri constructivc. Cca rnai irnportantli a e61-
stat irr inlocuirea circuitelor oscilante cu f ar.rrlrr tri cotrcrtrrrti prin ciiti-
ti;-li rezonante-sisteme cu pararnetri distribui!i. Cavitililc rezonante st'
disting'prin impedanli de rezonanll;i factor dc'calitaic foartc nrari ,
prin usurinla acordului ;i prin faptul cL clcctrozii trrburilor elrctrr-'rrice
pot intra direct in structura cavititii, irrlaturindu-sc firelc- clc corc*
x1un1.
Ideea realizdrii de construclii in care clcctrozii trrbului clcctro6ic
fac corp conun cu cavitatea rezonanti apare intrc anii 1933 ;i 1g36.
Un sasmplu dc construclie cu profil spccial al cavitirfii cste ariita"t in
figura 1.3, a; forma speciali a pc'relilor car-rtirlii a l)enrlis nricsorarea
timpuiui de tranzit al electronilor ;i asigurart.a vidului nrc(,sar. (J
variantS" practic[ de triodi cr"r grilit pozitir-ir. crr clcctrozii plasali irr
cavitatea rezonanti care a dat rezultatc ioartr bunc este cunclsctrtir sul,r
dcrrurnirea dc ,,rcsotank" ; ca tr fost clt.scrisii ck A. Allerditrg, '.
Dallenbach ;i W. Kleinsteuber in l9iJti], olrtirrirrcln-sc puterea dc 2 -
(rt = 7o1fi la irecvenla f :2 GHz. O alti irnbllirtilire importaltii
corlstiL itt separarea spafiului de interacliunc a clectronilttr cu cirnpul
16
Covitote
b
ltigura 1.li. Variante tie triocle crr grila pozitivir alinrl si-qtcrr1rl oscilalt fgrrlat i1
cavitili rezonantc.
de inalltir. frccventir dc spaliul c1c intcractiurre cu teirsiLrrrilc contilrrc"
Sc^oblinc constricfia .ilu' iig.rro i.S, fr,' |r,oprrsii c1r j. lirrtr.i, l'
1935 ; corrstruclia. estc. ascnrirrrirtoa.rc crr cllstrbrrrrl rt[1ci, carc ii rost.
propris ruai tirz-iu iir urnra unor ccrcctirri inclt,pcrrclt,ntc.
R. Dioda ca gcnerator
l'osibilitatc.r dc utilizare a diodci cr-r r-id ca gcnerator la frecvcnte
foarte inaltc estc indicati dc '. lJcnhanr irr lg28; rc,zultatel" .*i.
rnai intcresantc arr fost anuntatc c1e F. J,icl.cl1r.rr si -. Bou.cn (1930)
care au_ oblinrrt citeva sutc de nr- la it".,r:",i1rl ?" Sffiir. Dc;i rlir'r
punct de I'cdcre al lterforrnarrtelor accst scnerator rslt itrlcrior'a1tor
tipuri.(cu dispozitir'-c senticorrcluctoare, df cxcnrplu) stucliul siil pre-
zinti" irrtercs atit datoritir simplitilii schenrci iit ';i
1,rirr laptui c:1
rezult:rtele pot fi cxtinsc;i in alte donrer.rii. Furrctionarcn rliociti i,. g.u"-
rator in domcniul rnicroutrdelor se bazcazil 1tc lalttul c:i petrtru anrl-
rrite. r.alori alc. urrghiului de tranz.it a1 cie ctroriilor dioda prezintL
o rc'zistenlir cchivalentS, ncgatir-5" fafit dc circuitul exterior.
. Tintp..;i.unghi de tranzit. Sc considcrii o <liodii cn clcctrozi Piruri
;i paraleli (iig. l.a). in prczcrr!ir tcrrsiuuii [.r., ccua]ia dc rniscaire a
clcctrorrilor cste
(1.1)
17
nxlz.v .. r r
't ' ,lld i
2 -
Dispozitivc eiectronice penttu microutr(le

Iligura 1.J. Ilustrarea tiurpului de tranzit in
cu vic.l.
rlioda
efci:triiird irrtegrarca cr1 condiliilc lrL lirnitl" : la x .: -ro o.vclrl t : to
;i r' : ?0, rez111t:i
N : xo -; t.t,,{t,
- lo) * (qLf nlrurl)(t - to)r12. (1.2)
Cirrcl r. -'- Xo: rl avelll t - t,, : aty, prilr Trl notilldu-Se timpul de
tranzit a1 clcctronilor; sc oblinc relatia
I c,
-
-)
-T-(0./r
-(r,
(1 3)
calc poate' Ii particular|zati' pentrrl diftrite situalii. Daci uo: Q,
rezaTta rt, : d(2nt,lqUn)tt', situafit. ce corespunde diodei cu catod
cald in regiln dc saturafie ; in rcgim de sarcinir spatiali limitatl are loc
o anumitl reducere a cimprrlui in apropierea catodului, astfel timpul de
tranzit are ralori mai mari, aprorirnatir. de 1,5 ori, fa!6 de cazul
saturaliei. Urr alt caz intcresant, irrtilnit in dispozitivele specializate
pctrtru microundc, erste acela care pentnr spa!iu1 corrsiderat presupune
E : Uald .: 0 ;i zo c1c valori suficient dc mari; in accst caz avem
tt, : dlat.
Efectul dc inerfie a clcctronilor poate fi descris mai cornplet daci
irr 1oc de valoarea absoluti" a timpulni de tranzit se ia o mirime relativd.
carc este urighrul de tranzit defiuit pr irr relatia
0r :')xr,, iT : 1';r,, (1.4)
;i se exprimi. in r-adiani. Unghiul rle ttanzit poate fi cxprinrat si in
grade, 0ro :360'c*f T, reptezerrtind varialia fazei terrsiunii de inaltl
frecrrcrtS. pc rlurata timpului de: tranzit.
Curentul de inducfie eleetrostatiol. I,egS.tura dintre rni;carea clec-
tronilor in iritcriorul trrbrrlui ;i cureritu.l care parcurge circuitul extern
constituie o prclblerni. csenlial5. a electronicii microundelor. La frecr.cn-
!e joasc curcntul instantancu din circuitul extern tubului cste
identificat cL7 curentul d,e conueclie (datorat captirii electronilor de
cbtre clectrodul considerat) . Dacei se neglijeerzi cirrentul capacitiv
(care este independent de migcarea electronilor liberi) atunci crirentul
18
qUz 'r't,
-*rt T
Figura 1.5. Aparilia cu-
rentului clc inducfie elcc-
ttostatici :
a * aparifia sarcitilor irr-
duse pe eiectrozi;
b - clcpiasarea unui strat
rh cluctr')ni ar ind dcnsi,
tatea p(r, l).
din circuitttl tr-tt'ru t.rebriie s5. {ic zrro dacir circtrodul considcrat urr
captt azi. electroni ; acest raf,ionarnrcnt c.ste confirniat 1a fre cyenir-. joiL-
se ;i infirr-nat ia lre cvcnl.e foirrtc iraltc'.
in microutrrlc', trrrcic tirirprLi dc trarrzit. a1 electrcinilor r.stc comparabil
cu pcrioarla_oscilaJ-iilor, ctrrerrtul dirr circuitul cxtern estc in piinciiral
ttl;r (:xt/ent dc ind.uctie (eltctrostalici), datorat sarcinilor iridusc
-pe
elcctro;rii tubului de'c5.tre eie ctrorrii carc -scr deplasc:rzl in spaliul cliii-
tre e1ec1-rozi. Pcirtru lrrecizr.rea rrotitrnilor ire refelt'rn 1:r o ciioclrl crr
clectrcizi plani ;i paraltli (lig. 1.c,a) . Considerdrn stratr.Li de salciniL
-Q,. care, dcplasiuciu-sr ctl vitcza u r1c 1a catod sprc a.nocl, irrducc pe ciec-
trozi sarciniic Q. iI Qr; confornr lcgii conscrvir:ii sarcinii avenr
irrtre sarcinitre dc suprafa!5., Qr, Qr, ;i cirnpurilc cicctricc, Er, Er,
existir deperrdcntcle (tcorema lrri Garrss) Er: QrlGoS), E, : ?r/(.oS)
urrclc eo estc permitivitatca diclectrici. a vidului, iat S esie al-ia
clectroziior. l)in ultinrele relatii rcznlti
Avirrcl in veclcre cir"
zuiti rclatia
-Q i- Q, L Q":0.
tensiirnctr <lintrt rir:ctrozi estt
xE, - (d,
- x)E,: 0;
(1 s)
tg:liir. ctr z.crc, r(:-
(1.6)
(1 7)
(1 fr)
adici" sarcinile induse' pe electrozi sirit functic de distanfa clintre stratrrl
corrsider_at ;i electrozi (d ;i Q sint fixate priir construclicJ. r)c mirsuri cc-
strattrl de electroni se deplaseazit are loi rnociificarea distribulici srirci,
rrjlor irrduse ; drept rezu.ltat iire loc un trarrsfer de sarcini de pi. rur
electrod pe altui prin circuitui extern. Astfcl prezenta Luei sarcini 1r1o-
bile in spaliu1 dintre clectrc,zi d5. nastcre unui curent in circuitul cx-
terri, nuinii curent c1e indrrctie elcct'rostatici,
Q,: (1
- xld)Q, Q": (rld)Q,
tiu,l
- -
,/(), dQ" O dr o': 1'
ai i d. dt-;u'
a;n _i,i-!{','r 1io^
l-il*---l
J-!-:;*;- L
l;----i1*-----liI i li r I
i _r_:: ,.+__ ! |
ix ;i il
i t-;;:*--r i
l*' _----
linn
ultinra r-clatie reprczirrti o forrnil simplificati. a ccualici Ranro.
19

Trebuie subliniat inc5" un aspect irnportant referitor la trecerea cu-
rcntului prin diodi. Dcplasarca stratului de electroni este insoliti
atit de schirnb:rrca sarciriilor indusc, Qr, Qr, cit ;i de varialia cimpu-
rilor electricc, Er, -E", anume'
tiLl
-
Dar orice varialie a cimpului dir na;tere unui curent de deplasare
care in vid are expresia id: .odEldt; efectuind calculele pentru spa-
!ii1e catod-strat ;ii strat-anod se oblirre
. dE,
td
-
Lo
-
c0
dt
tlQrLo---
-sd
Q d -r
iit'
dl:" O dx O
dt ddt d
( 1. 10)
Comparind ultima relalie cu (1.8) rezultl cl in spaliile lipsitc de sarcini
circul[ un curcnt de deplasarc carc cste numeric egal cu curentul indus
in circuitul extern.
in funclionarea reall a diodei, in spaliul catod-anod existi un
flux de electroni a clrui densitate este funclie de coordonate ;i timp.
In aceste condilii pentru analizl" trebuie considerat un strat de elec-
troni de densitate p(x,t) care se dcplaseazS. cu viteza u(x,t) (fig.
1.5, b) ; ar.-ind in vedere ci in spaliul respectiv existb o multitudine de
astfel de structuri curentul indus in circuitul extern este
ii",^t) : p(x, t) a(x, t) dt
'ir"r,(x, t) dx, (1.11)
l:nde i"on,(x, t) : p(x, t)a(x, t') reprezintd curentul de conveclie dato-
rat transportului de sarcim. La frecvenle joase curentul de conveclie
are aceea;i valoare in orice secliune din spaliul catod-anod, astfel
i.i,d(t) : i""n,(t); la frecvenle inalte are loc o stratificare a electronilor,
i"o,o este funclie de coordonate, iar curentul de induclie este dat de
expresia (1.11).
Curentul total. Daci intre anod gi catod se aplici o tensiunc
aiternativi, U" (tig. 1.6), cimpul creat ;i sarcinile de pe electrozi
sint variabile in timp. Curentul total in spaliul dintre electrozi arc o
componcntir de conveclie datorati deplashrii electronilor ;i o corn-
ponent!. de deplasare datorati variatiei in timp a tcnsiunii anodice.
Prima ecualie a 1ui {axrvell (carc gcncralizeazS. legea curentuiui totnl)
penl ru vid art' r'xprcsia
rot H : itur : i,on, * eo lEitt', ( i. l2)
finind cont de rclalia cunoscuti in anaTiz.a matematici div.rot H :0
20
J
::
Figura Formarea curentului total.
se obline (in cazul figurii 1.6 i,on,
dircclia r)
S1 ,D au componente numai dup6
lf i,",,, ( r, l) * eo s lr(1-1]
?xL ?t
:0, (1.13)
deci curentul total are aceeati valoare in orice secliune a spaliului
catod-anod gi este o funclie de timp
ibt(t):d,ono(x,l) f eoS AE@,t)11t. (1'14)
Pentru a stabili o legituri intre curentul d.intre electrozi 9i curentul
din circnitul extern se calculeazl. valoarea medie a curentului total
pentru un moment I : const
cle unde rezultl
+ aJ I axu't) dx,
d) at
, eos dU"(t
-T;
dt'
dd
11 l(.
- i1
t(t)dx :
;
i,","(x, t)dr ( 1.15)
(1.16)
d
1i
i',,,(l : - | i,"",(r, l) dr
A,J
0
Jinind cont dc rclalia (1.11) ;i de faptul cri e ,,S/d are dirncnsiunile unei
capacit5li electrice, al'em
( 1,17)
unde C este capacitatea anod-catod,,1a recc". Din ultima relalie reiese
cir ia forrnarea curentului din curentul exterrr al oriclrui tub electrorric
conctrL doi factori: 1) curentul de induclie electrostaticS. datorat mi;-
21.

cirii tuturor sarr:i.i1or .in spafiul clintrr.: t'lectrozi ;i 2) curentr.rl c1c
depla5s11 datclrat ce.iracitilii ,,la rcce" cilrc nL1 clepinde de prezcnta
sarcinilor. 'lrebuic sribliniat cri cle;i curcrrtnl de clcpiasar.. 1t.t0) clatt-
rat loriaticl ;1,.rii.rl.' l curcrrtuiui cie corrr.ecfic ;i curentu'l c1e c1i,p1a,
sarc..(eaLi,a.iti') r'd : ctrLi*!di datorat r':rriafici irr timp a terrsiirnii
arrodicc, au acec:rsi na.turiL tizich., irr cxpresia cirreiitului tcitat 1t.17) c._.ttr
9up11r1s in r-rrcc1 c'xplicit rrum:ri cei clc a1 doilca, curentrrl'io: Qt,,ttirrtrS" irr rirod ir'plicit iri curerrtul c1e incluctie clectrostaticii.
. Impedanla-diodei.lir freer,t''!e i'alfc. r)resuprr'em cir irr circui-
tu1 anodic al dioclti sirtt totrcctiitc o tcnsiurie co'ntinrri de alirnerrtare
{n ;i o tcnsi**r alte'ni'Ltir.a r1c irercvcutl. Ioarte inaltir, ,,.o i LInsi11c,.,1
$ig: l7,a) . Tirrr|rL1 ric'trilnzit cstc: furictic cle arnbel,:'terisiuni i.,rrrr,-dcrirrd r-r,giirrtrl cir st.rnual nnc {_ioi'[i,.i L" poatc scrie 11" : T0 _:_
-*- Dt,. (o-;1 f :,,), unclt ro cstc tiirrptrl cle trairzit irr abserrta s(rl"a-
lulrli dc r.l. IIrril iliir rllr.lrz. i rl, srlrrrr,il rrie i:ripctJanl a ( (ihival( 1t.r
totaiir a diodei poatt' ii irusiL sub forrna
14": 11, -r, (1.1s)
Figuta 1.7. fmpedanla diodei la.
frccvenle inalte:
rt -- concct:rrea terrsiruilot Lro,qi
tru;b , r'ariaJia nriritnilor nor
rnate 1i"/Il, Si XrlX; in func{ic
tlc urrghiul cle Lranzit; c - ge-
It:rator cle rnicrount'le cu dior'lir.
undc 71,(01.), I,(0,,) sirrt firnclil clt- frecventi si tirnpul c1e tranzit.
reprezcntare'a graficri a r.-iLlolilor irormatc Il"l Iln;i X"l Ro cste arirt:itii
in figura 1.7,b, rLi;ch 1?, estc rczist.cnla difert:ir!ialh"'a,iio,l"i la irtc-
venle joasc. F)xprt.siile arraliticr a1t rniirirrrilor I?,, X" sint .ll, :,
22 23
llrFr (0r,), X,: - RiI;z(8r), rurdc funclii1e Fr(0"), Fr(0y,) sint
forma [14]
Fr(O,, ) : (l2l0t,) l2(l - cc,s 01, ) - sir
F,$") : (r2l0i,) [o;" (1'f cos 0r, -l-
-,trage atenlia faptul cl pentru anurrrite valori a1e unghiuh.ri de
tranzitizistenla cliodei dcvine negativi;in acest caz fiuxul c'lc,ctrorric
cedeazl cncrgic cle r.f. circuitului cxtern. Pcntru accstc valori ale
rrnglriului de{ranztt dioda cu fascicul electronic ncmod.ulat poate fi folo-
siti ca arnplificator sau generartor. irrtr adevir, daciL in anodul diodei
sc conccteizra un circuit oscilant (fig. 1.7, c) acordat pe ftecvenla co,
itrr dimelsignile diodei ;i terrsiulea Uo sitrt astfel alese incit 0
" are
valori cuprinse intre 2r - 3r, 4r -- ar ctc., scherna funclioneazit <:a
geuerator in domeniul microundelor.
Existl rnai multe rcahzrart" expcriuictrtaie in care dioda genera-
loarc constituie parte intcgrantii a urrei car-itifi rczonante (fig. 1.8,a) .
Frccvenla de rczonarrlir a cavitiLlii ;i tirnpul de tranzit (tensiunea U,,
;i clistanla catod-anod) se aleg astfel incit 0,, ia t'aloarea optimi
0t, :5n12; punind ad'fuo:5n12 tezr:ltl rclalia interesanti ],2U0:
: Ktdz: const (Kr:O,SZrnczlq, c fiind vitcza lurninii). O alti con-
struclie irrteresanti, denumitS. mon'otron, este arirtatl in figura 1.8, b'
Fluxul de electroni nemodulat traverseazi cavitatea rezonant[ ;i
induce oscilalii de r.f. care sint transnrisc sarcirrii prin intermediul
unci buclc de cuplaj.
I
),
i tt trr
[J,.i-L_,: i
llli:J tll I
riUo
flMicrounoe I
ct
Figura l.B. Generatori cle microunde cu
a -- <trioda corrstitriie parte integtantl
tip ,,monotron".
cliode cu vid :
a cavit5lii rezonante; b - construt'fie de

C. Triotlt: si lttrotic tlc ltii:rou,ndc
Utilizarca tnbrrrilor clcctrostaticc crr grila c1c colnancli polarizaia.
r.icgatir'.faf i de catod si anocl (triode, trtrodc, lrcnlodc) 1.rr.ntru arrrrli_
iic.Lre si ge'eiare 1. irccvcnle. joase ;i. nredii r. ."r".t"ririir.i 1:,r;r,
usrrrinlir" de.uranipulare si eficienlir ridicati; cornand:r elcctrostaticii
a curerrtrrlni sc clcctnt:rzi cu pierclc'ri nrinirnc clc ene-rgie. Datcrr:ti
accstor en'antajc au lost dcpuse cforturi continue cle a ilrtinclc rrtjli-
zarea tubttrilor clectrostitticc irr domcniul rrricrounc,lclor. S-a colrs-::r-
tat insi o rleter-iorrtrt irrrlrortrtltir a perlormarrlcior (coeficicntll tlc
arnplificare, puter. dt it;irc) odatl iu crc;t"rea {rcci.cntei. Fact.rrr
carc linriteazS. frcr:r-ttrta dr funclionarc 1,rot fi jrnparliti iri doui" ta,tc-
gorii: 1,11,1,rit.tili1t :i:1, rrrrrlrri os..ilant si jrrrrtia.l,.r.ti,jnjlor.
)) Irr uazrrl circrtitciol oscilantc cu irntutlftti conccntrati (r/cscz;,sr)
trcbuic ar-ut itt r-t(lt,r('ciL r':Llorilc L si-C cler.in conrparabile cu inclnc-
t:rrtclc ;i c.Pacititik lrarazite ale eicctrozilor t,bu'1ui. ciriar c11 ir1._
rtriniilele exttrtle scrtrtcircrtitate tubul forrrreazir un sistcrn o-.cilerrrt
cu lrrngimca tlr rrrrrlil 1,1-opr-ie, 7.,,, situatir- de regulir irr biurcla urrclelc;r
clccirrrctricc; rstc r,-rtrrrn clt clilicil de a rcaltz.J regirriuri normalt cit
ar.plific:rre si. gr'r rarc l)c lungi'ri c1c u'clir- rnai ririci dccit )ru. llir-
forarca capacitirlii lrrilltzitc se rcalizcazil" prin micsorarea" climcnsluniior
glob:lie si a Iortitrllilor inopcrantc a1e eL&rozilor,lrrcclult si clispurrcrtit
terniinalclor pc riilerite pirrfi ale tubrrlui , frntr-rr rrri.;orarea ilductal_
telor parazite, temi'alclt se rtahzetzi sib forrnri dc bar" scurtr si
groase sau conectarca in_parale1 a mai mrrltor lirc. rstIcl au api.rr_rt
prinrelc tubnri de tipul gititttlri; clcsigrrr prin nricsornr"n .lilrr"nsirrnilor
t'lectrozilo-r scadr' 1,111( r(:L rrtili (ct.lt. ilrai btrrrt. 'rtzttll,11,l, l. le j 7
G-h12, atr tost raportatc c1c A. Samrrcl i1 1937 ;lli).
. llitrrorx-yt a lrrrrgintii..,h. r.ltrd:i irr .1,t t.ial la tubrrrilt. tlt. 1,111..1. s(.(,.,.. 1.
rrl errclerrtiL. 1l( alt111s11rilc' sisterrielor osr-.i1ante desch.ise ; lrierclerri i11-
Portanter Irirr racliatic, |icrdcri in cr:ncluctori ;i clielectric-i, rigiclitatt
rrtecanicir ncsatisfi.ciitoarc ; toate acestca pror-oaci. sciclcrezr" Iactoruiui
de calitatc si a inrPedantcj, iisticl apare, ne?a1ionall utilizarea tu6uriiol
cu sist.rrre clscila'tc citschisc 1a 1u'girrile de undi r'ai mici de 30 cr'.
O calc de inlS"trrrarc a acestor clcfiiicnle a fost introcllcerca tubrrliri
intr-o car-itate rez.olrirtrr : iclrra aParliirc lui N. D"r,i.tto., ;i colab.
care all rcusit si ridice crt utl ordin cle ririrrinre frecverrla r1e lunctionarr.
2) rilectul de irrcrtie a electro.riior <1evi'e s'pirrltor i' special
flunci.cind,ti'ilrrri cic trzr'zit clcr-i.c conrparabil & pcrioada oscila-
ftrlor. I)aci l:r lrtcvcntc-rerlatir. ioase functi,orrarea si parametrii tul;rr_
],:j ,t:l li s.al'a!i 1,c baza ccuafici I,arigm'ir_Ctiita ltcgca 3!,2), i'1l)lcro1rll(lc octi.lstir ltst rrt.L nrai cste valaltilir.; curcptii ile irrductic
c.le ctrostiiticir ciin .ircuitui e-xtern lot difcri escnfiai 'a" ."r.i'i;i-,i.cor^'-ccfic di' tul-r. t.irrghiul cic traniit afcctcazi. fu'ctionarr.a tub*lrri
1le dour'r cii: l) 1n urghiLrri cic tranzit relatir. mari (0r, )>, 0, lr;) sint
f,uternic pcrtrrrbilte rrlaliiic de f:rzir diirtrc trnsiliniit |c eltctrozi ;i
ciLrc'r.iiii prirr tub; 2) aparilia urrci cotichtct:irt!'-. de irrtrarc care are
cirtirt urrnar(.ulI colrsrlrrr irnportant c1e t:rrrigic lrt rll-crritul c1r: intrarc.
Ciriculrrl exact i'11 timpilor (si rrnghiutilor; cic rt'ltttzit in triodc ;i
pL.ittodc corrs'.itrrie o probltruiL rnai couri.,licatii c'li'eit itr cil;rit1 rlioclci
iclti',iiz:rte. in primul iinc1, irrtre clectrozii 1rt lirrtir cotnpottcrttclc crin-
.linirt, sint prczcnte ;i cornponentc de in:rltiL ir.ccvcnfil; dacl itr con-
diiii dc scmrral nic (lrrcarnplificatori) coinlrorcirtt'Lt de r.i. llot fi
n|glijatc, 1a scmni'Lle nrari (atnltlificatori rlt inrttrr:;i i:'.,ncra.tori)
cnuri roncntcle dc r.f . sint cotnparal-iilc ctt ct'1i' cotttit.tLtc: ;i calcrrlcie
sini extrenr dc laborioase. in a1 doile:L rirt1. in spaliul ciitocl-gri1[
L'str prezelitir o sarcinir sltatialiL irnltortatitiL, asticl ptoccscle' ;i cuLcu-
k-:it, tlcr.itr tot nr:ri cornplic:atc.
cglijirrrl r'itcza tcnnicir iL electroniior 1i coi,sic'Lcr.inc1 r'cgiriitrl de
slircilrar. spiilia1ir liurital ir. l.rerrtrrr spilliLrl cetotl-gr.iii. r"
',
1a sctittlale
mici sc lrcltLtc scrit
ri.si == 1,5dt('2rnlqV".r)ri:, 0."r "- 1,5 <,ttl , (')ttttql'",,)ii: (1.')0)
rrric1,, d, csttr c1ist:rtrfa catod-gri1a ('1, I',..,, - i-,,' -,- DV
"t rcprczintl.
ttnsiunea cchivalentii la nir-c1u1 grilei (.r, iar /,) t-ctl iactorul de pltrun-
c1,.,r. al acestei grilc. irr spa!irr1 arila (i,-arrcicl st ncgiijcazir srrrcina
srrirtiali";i tcnsiunca de lrolarizare a grilei f', ;sc'obfiue
xsta -= dr(2rniqI,'n)tit, ()4n - ()d!(21ili'qf-u',tr: ',
( 1.2 1)
rri'icsorzrrca rrrrghirrrilor c1e tranzit se 1ro:rtc t-eali;:rr. lrr-in crcsterrea
sinnilor continue ;i rnic;or:r.rcn clistarr!t1or d, si 11" (in gtncrzrl 0
> 0,,'.) . Sc poatc ariitll cir 0..1 poatc fi mic;orlit pt'in utilizarca
catozi dc mare eficienfir. : in rcgim dc sarciniL sirafialir lirnitatiL
L,rr:qrrtrtir-Clrilrl :Lr. L()r'rr:r
I ,t .= I t, : {, I''),i, (122)
nridr-- ,g,r := leo(2q/la) tl',i9r7:,
".t" pcrr-canla triodci. Irrtroducirrcl in
(1.2(,1) r-a1o:rrca lrri l',,,, {Iir (1.')2) rez.:.:irti'
0."1 --. (1 23)
L,xrrt.rirucntal s-a constatlrt cir pcntlu rrriLjoritalciL trioclclor corlieitu-
tnl rlc'iimpiificare devinc sribunit:,Lr 1a urrghi'.rri tir trairzit totiLlc 0r,:
,- {).,:.,.,- 0.,u - |tr;l'); rlil 2ccastii condifi(, -cL- p()iLtr. dcducc o i'rcc-
r.'cnti"L lirnitiL.
terr-
rrl )>
1-11tOf
ltgca
Llit privtytc concllrcl-auta c1r: intrarc c'-utr-'
(a irrr cloul conrponcntc: prirna este dctcrttritrat
a (1ouiL dc indtLctantclc ;i capacitili1c paruzitt
drnicriistrat ii4, 1.51 cn
i iic rrnghiul dc trarizit,
aLc: clec!-ioziior, dirrtre
O!-
:.)

care cele rnai scrnriificativc sint iirductanla catodrTai, L,,
tatea C"r, , intr-o primir aproxirnalie avem
( ) ,,. J'f ^1i., f.{,,ar2=:"1,
(),,,
i. .-. <lzg^L,Cir1,
irccvenli siut separate dc crlc dc alirnentiirc ciitcilsirlrri continue; pcntru
accasta sint prevlzuli caltacitori ;i socrrri dc' blocarc. I,a triodele tar
:1e ri:gn15" sc utilizeazi. cloui cavitirfi rezou:Lritr (fig. 1.9, b) , cavitatca
ilc intrare gr-ila Gr-c:r"tod gi car.itatca dt icsire :ilod-grila Gr. Spalirrl de
intr-'racfiunc dirrtre cele douir cnvititli esie ioirstitidr de ciitr-c lanta
triitri Gr.
j ):icf, triocia J ar frti:r:ticlticazri ii: i'.,gi:l r-irr :.:rnplificeLrc, slirrlrirlnl
It ir:trare se intli;ducc in car-jtatr.:u grila G,-eiLtod lrrin intt,rinr-,diul
i:irrlei dc cuplai br, iar elrcrgiit tjLr cxtrilqt tliri r::r,i'itiltea c1c iclirt prirr
iriii nncdjul br:c1ei Dr. ACesca tste ircce,sari; ir-cot'tlarca car,.itifil'.rr irrtr-o
biuriii de frccvcntir. relatirr la.rgi; pcutrn accllsl.a sc utilizeaziL i'is1'.,n11.
llc;bilc dc construclie speciala, schtnriltic arirt.i]'Lc in iigrlra 1.9, ,.. in
.it..(rst Lraz capacitorii tit scparare 11 corJrp()ilelrtelor contirruc sint irr-
,'ilrsr in constrrrctia. pristoa-ircior; ca.ltacitritilir i,,slttctive all I'alori de
.orrlinttl sulclor clc picriiar:-,zi si sint i'i.:rtliz,lttr cr-i i.;i!r: cic irricii sau filnre
iit 1cf1ou.
lrr cazul oscilatorilclr trcbtr-ic irrrr.irzutr circuitc cle reaclic iritre
,rr:1c doui caviti"fi. Citcv:r rnricialit5li dr: rtiLlizirrt: practicii sirrt ar5.tate
'iu figura 1.10, gi a11u1rle, cuplaj prin b'.rc1c (n), prin fante (b), prin
sorr cic (c).
Problema punerii 1a nrasiL a. rurui :Lrnltiificator sau gencrator de
niiciotrndc rcalizat cu car,-it[!i rezolrante treb'.rir.r arralizatS" ltrllrrai din
punct de vedcrc al securitilii sau ai uririr rtstriclii care derivS. din
.i:onstructia surselor de alirnerrtarc si a sistcrnflor c1c modulalie. Conec-
tarca la masl" a oricirui electrod a1 tr,ibrrlrLi irrr nfecteazJ. su.l; nici o
.lorrn5. perform.nnfele clc radiofrccr.enti., cieo:rrcct cimpul dc r.f. este
,corrfinat in irrteriorul cavit5.1i1or rczcxtantc.
Variantele actualc de triode far, ar.irrd tcrnrinalcle reaiiz.ate sub
forrnl dc cliscuri tir:ta.lictr sudatc crrnc.tic c1i baLol)rli de sticliL, clcriv5.
.Cin prototipu.l clescris r1e cltrc D. ,{cAitirrir iu 19-{5 [3]. Tuburile
f:rr f Lrnclioneazva satisfircitor pini la hurgiuri <lc urirlii cL- I1u depi,r;csc
).:5"*(./:6GHz).
2) Trioda clc tip creion corrstituit, rut trrb di: rrricii puterc pcntru
rnicrounde, asemiruirtoare ca principirr dc i'rinc.fionarc cu trioda far,
r--_t
I
I
Figura 1.10. f,Ietocle de cuplaj a
ttiode far:
a - prin bucle cle cuplaj; b
obc
car-it5fi1or in c:rzul generatorilor de microurrde
- prin fante; c * prin fante cu sonclc.
si capaci-
(1.21,)
ulde: 1 este url.cot'{icietrt nunreric care clcpinde de clistal}elc rliltrcelectrozi si teirsiunil_c apJicatc i (, este tr'ansconciu;t;;it.' dc joasir
frcc'e'!d. ; se obscrvi ci" anrbe-lc Joinpone'tc clcpincl p,:rtii.tic c1r:. I.ec,
venti.
variantc construrtive. construcfiilc :r.ctuale c1e tuburi cu actilrlr
electrostatic5. uimirreso crrtte*ra fiecve.fei de frrrrcliorr,o., lrr;ii;;;p-a1 qe u.rnri.toarcle ci"r,i.r. a)
'ric-torarea
eicme'telor'pttlizit , t ;i c,
ale.elcctrozilor prin rrtiliz.rea dc co'struclii spcci:rli, cliscuri sau ci-.
lindri
'rctalici
si :r...cavi1.i!ii.r rczo'arrte, b)
'mic;'iaiea-pieracrilor
dielectricc prin utilizar"o '.rrro, tr,.i"tlut. itol"iiii"- d" l'oarte l,,,rrr:,
calitatc (sticle .speciale, cuar!, cerarnici-, teflon) ; .) climinuarca ti'r*puiui dc tranzrt prin nricsorarca clistanlelor t( _ t;, ;i CI _ ,1.
1.) Trioda far. rJtta dir pri'relc coirstruclii speciale c.are a ciat
rezultate satisfS.cirtoare este trioda far (fig. l:g, ai care are electr.ozii
sub formi. dc discuri rnetalice ;i poate Ii uior"incoiporatd"inti-o car.itate
rezorranti. Catorlul este cu inciizire inclirectb avind portiunea cnrisivir-
situati-i'portcir supcrioarr: grilaL, arc, structrrri"'plair!. si cstc Linc
txat5" drn punct dc v,'dt rc tnce arric, astft.l incit evcrrl uila incllzire Jato-
rit1.catodului sI nu producE deformiri care si pcriclitezc parametrii tri_
odei; arrodul estc rt.ilizat sub f'rmb. de disc ru'"
"iiinaiu'*eiatic. co,,-
struclia.descrisb.. perniitc si se rnicgoreze foartc mult distaniele dintre
electrozi in special c.tod-gri1aG., piin aceasta rcducindu-se lubstantial
timpul de tranzir. Trcbnic obsci'at ci. in gereral terminalcl;-a; t";1t:t
cuqrt
o
Figura 1.9. Trioda ,,far"
a - schiti corrstructivi
acord in cazul r,.girnului
26
b
c - variante
arnplificare.
b,
de
c
de conectare a cavitifilor rezonante tle
27

insi difcri corrstructir'prin accea c5. eicctrozii sint d.e form5. ciiiuciricir
(tig.._1.11). Tcrnrinalcle anodului ;i catodulrri sint realizate sub forrnir
clc cilindri netalici crrnrtic sudali cu sticla, iar tcrruinalul grilei G, t,ste
reaTizat sub forrnil c1c rliscr rnetaiic; de o parte;i dc alta a"accstrri rlisc
sc cone'ctcaz.i car.itiili1c rezonantc de intrar.:, r,:slrtctiv ie;ire. Fornra
cilindrici a electrozilor r.ircste suprafala np"t^rit:,, in schimb clt,sc
capacititiie itarazite, iar dirninuarca disiantilor intt.,rclcctrozi dcr-int'
o problc'rni" irai dilicili
3) 'rriodclc n't,ctakt-ccranit:c, cu ternririalele rcalizate sub fornrir
de discuri metalicc (unc,ori cilirrrlri), prezintir. perlciruante superir,.:r.
falL de tuburile far si erti'r,. Corrstnr^eqia sirnlilificatri csic aritata iu
{igr"rra .1.12. catodrrl este construit clintr-un ciiindrr mctalic (Ni, rjl)
acoperit cr1 url strat activat cu oxizi de bariu ; grila este realizatir srrlr..
lbrma rurei retclc dese din fire dc wolfrarn de grosirne foarte rniciL"
{ - 6 - 8 pJn. lrlectrozii au o structnri" plani. si sint rigid fixali.
Trirsltura clistirrcti. a acestci triod.e cstc faptul
'ciL
distanla catoil-
grila G. cste foarte rnici", c1c <trdirrul a 10-15 Prn. Existir exemplarc,
de triode metalo-ceramice la care parrta depi;e;tc 50 niA/r si pot func-
liona satisf[cdtor pinp la iungimi de.undi de ir:2 - 3 cilr. Ii.rcitrta
vidatl cstc realizit;" dintr-o ccramicl" spcciali cu pierdcri loarte
mici in rnicrounde ; discurile tlctalice (terminalcle) sint tl-l]letic
sud.atc ctt cct arnica. in ansamblu trioda are o construclie rigidi. iar
incllzirea clectrozilor uu afecteazii vidul din balon ; in p1u-s ali<;du1
este prev[zttt cu ntr radiator de'l'nontabil din Cu. 'I'oatc accstea lrlr-llit
si se oblini putcri rnult mai rnari dccit dc la triodele far sau cruioll.
puteri uiite de ciliva wali sint obi;nuite irr domeniul ii : 6 - 10 crn.
De reguli toate terminalele sint argirrtatc, iar sisternui oscilant cstc:
constiiuit din cavitili rezonantc cilindricc sau trousoanc de ghiduri
coaxiale. Au fost reahzate ;i exenrplare dc triodc nrctaio-ccranrice
care pot genc:ra puteri foarte rnari : sute c1e kW in regim sinusoiclal
p"ttour,."ttT ;i pinb la ciliva MW in regirn c1e inipuisuri; randanrcrrtul
este d. aproxirnativ 50)( i' banda de frc.'errlc J - 0,4 - 0,6 tlIlz'
4) Pentru gclrerarca ;i arnpliiicarca puterik-ir nrai uiari se ritili-
t"ntt t.ttodc lnetalo-ccyuntice. Prin introducerea giiiei ccran st^ irlli-
tur[ unele neajunsuri a1c trioclci, obliniiidu-ser ratrdatncnte mai ririicatc
gi o mai bun[ stabilitate a r,Lrnplificatorilor, irr. special 1a. lrtngirrii de
undi mici. Car.itatea d.c intrare tstc concctatir intrc (ltLtod ;i gl-iiir Cr,
iar cavitatea d.e ie;irc intrc grila Gr;i arro<1 (fig. 1.13, :r) ;.corrfigur:rlia
astfel oblinut[ cste aseminiitoare cu cea a uttci triodt itt colt'siiLrrt
grill coniuni. in spa!iu1 dintrc C)r;tG, rrtr cste.prezclrt cirnpul t'lectric
de r.f. ; accste grilc'se conectcazil. prin capacitori sau trotrsoi'ttic c1c
linii dc trarrsmiiie. Mic;orarca capacitilii parazite ch reaclie rlintre
alod 9i cavitatea dc intrare pcrmitc ca tetroda sil lioatir li utiiiznth
in regitr de amplificare firrd. pcricoi dc autooscilalie.
Figura 1.1 1. Constmcfia
trioclci ,,creion".
e
Figura 1.13.'l'etroda metal-ct'ramicir :
a - conectarea cavitirfilor rez.onattte
structivi a,,resn:rttonrlui".
irr rcgitrr t1c anpiificare ; b - secliune con-
28
Figura 1.12. Colstructia triodei llctalo-ceramice"
29

Procesele dirr spaliui catod-gri1a (i, nu ciifcrir" mrrit fali c1c triocll".
ncosebiri ,inrportante :rpar in spagirll grila Gr-:rnoc1. ilruprrrile de
electrorri sint putcrnic accelcrate in .spafiir1 G,
- Gr, uncle a^ctioncazi.
un cirnp electric contiriuu foartt interrs , rlrcpt ,.ii.,rnr,, se cop:;tatii
dc,ruir ar':urtajr.: 1) diminrr:rrca urrghiului r1'., trarrzit ;i 2) rccluccrra
dispcrsici c1t vite:t'-r i,L clectrouilor tiin cadml ',rrrrii ellio. ijitiiria tri-
siturii rstcr dt,;scb:it ilc inrport.antii li"rrind scalna de frqrtiLl cil dc ri-guld.
tctroclclc rrctalo-ccrairiicc luirctio,tazii in cl.rsll c' gi asifcl c1,. etr.nii
tra't'rscazr-i spafinl Gt . G2.sui {orirrar clc gi'upuri.' o.; ;ii gr-riirruile
sint rirai colripactc, cu atit inai iiittrrsi cst.<: aliuitriica I il cnrerrtLrirri in-
ilus irr circiiitui cit' ir.sirc, irrin. aitiislii s: oblirrc c. cr,-*ttrc irnpsrtaltir
a t:itrclaincrrtrrlrli (sc i.;ot rciriiza r, -- -i5|,1)'fa!ii de iriocie.
o variarrtir" ch tctrocli" rnr:taio*r:,-,rrrrnic'l'i cu'ajutorLri ci.reia sc lrot
olrlirre putt'ri loartc rnari r'stt ,,i'L'.it:tironLLl". Acest t.nb a fost lirrg
ntilizat iu tinLprri celr-ri <1t: ai cloik.lL ritzboi urondi:ll si reprezilti o tcl
trocl;i crr Iasci<:u1 dii'ijat, avind ca",'itr"Lfi lt, Lt.zoirarrt.c irr intriiorul baiolu-
1ui. Constructirr restratroriul cstc r,.tli:zlt din subansamble demontabile,
{iind prc'zerrte s;istcrricle dc vidarc coutinuiL si cle rlcirc cu :rp[. ]llectrozii
aru lortitir cilirrdricir. Catodul t'str-' iorrr'rat clintr-nn anrrniit num:1r c1e
fjrc dc rvolfr-anr conr:ctiltc iit pal:r1t1, iar spirclc grilelor.G. si G, sint
situatc una in dreptrrl celeiialtr. ,nodul estc prcvi.zut cu nu nurnir
cle proernirrenle prntr... a mic;ora iirtensitatca cimpului dc irraltii
lrtcr-enfii pe iinod; in fe1u1 accsta elcctronii secundai"i ernisi de arrocl
interacfioneaz,S" slab cu a"ccst cimp ;i nu colrsulnb" cncrgie de 1a el.
St poate considera ciL rcsnatronul estc forrnat din secliunil ur-tu cliltre
acrste sccliuni estc rrprezentatS. in figura 1.13, b. pentru a realiza
o bu.nir focalizart' a fa>cicuiulni rlrctronic, in spatelc catodului r:ste
Iixa',- clcctroclul Ji. Cavitatea d..: intraie cste forrnatir din catclcl si
grilI" G,, iar cca de ic;irc clirr griia G, si anod. cu astfel c1c tubrrri s-a'u
oblinut putcri t1c ordinul srrtclor de kv in regirn permanerrt cu
randarrrente mai nrari dr: 60"/o iu banda f :0,6-- 1GUz.
. . I)esigur, in gcncral trio.dde ;i tctrodcle de microunde au perforrnante
irrfcrioare in ce privc;te ci;tigul si biirrda de frecvente, fali de dispozi-
tiverie specialc l-,entru rnicrounde cum sirrt clistroaneie, tuburil^e cu
undir progresivi gi cu und5. invcrsi etc. 'lotodat[ cle prezirftTa;i unele
:rvarrtajc dirrtrc care cnulnerS"rn: nu necesit[ sistenre cornpliinte de
focalizare a fasciculului clcctronic; IunclioneazL cu tcnsiurri dc alim,:n-
tare scizute ; in funclionarca ca amplificator prczinti o bun). stabi-
litate a caracteristicii de fazra, rar in funcfionarea ca oscilator prczirttl
o stabilitate dc frecvcnti" rnai ridicati, atunci cind variazi tensiunilc
de alirncrrtare ; prelu de cost estc rnai mic. Datoritl acestor avantaje
triodele. ;i tetroclele se utilizeazi incd pe scari largd" ;i se vor: trtiliia
si in viitor concomitent cu alte dispozitive specializate. Evident este
necesa-r5. o.perfeclionare continui a tehnologiilor de fabricalie in ved.e-
rca ridicirii ci;tigulrri gi a frccvenlelor de fuirclionarc
30
I.2.2. Tuburi eu rnodulalie de vitezi ;i grupare de electroni
[ionsiderafii generale asupra dispozitivelor dc rnierountle speeiali-
zute. Iistc bine de subliniat c[ trrburilc electrostatice, descrisc in
paragraft',l procedent, considcrate ca elemente distincte (sc'parate de
iistcrnul oscilant), pot funcliona normal ;i la frecvcnle joaser. I)irt
contra, 1a disl;ozitivele specializate pcrttru microundc barrda lrmgirnilor
de undiL cste lirnitatir atit superior cit;i itrfericr. O altir caractr:ris-
tici iinportantl a dispozitivelor spccializate pentrn microunde r-'stc
valoarea ridicati a tirnpului de trarrzit al electronilor ; dacir ia tri-
burile elcctrostatice timpul dc tranzit coustituie un factor iimitant la
t1b1rile specializate, timpul de tranzit constituic rtn fiLctot util, care
contribuic la cre;terea eficienlei procesului de gmpare a elcctrc,rlilor
si a intcracliunii fasciculului cu cinrpul dc r.f.
Existir o mare varietate de dispozitive specializt'Ltc perrtru rttiuro-
u1c1c; cle pot diferi prin : modul ik: interacliune a fascicululli clcc-
tronic cu cimpul de r.f., modul dc formare a fasciculului ;i confi-
grrtefia sa geornetricir, absenla sau prezenla cimpului magnetic static
iiatiiversal, scnsul de conversie a energiei etc. Se desprind doul
critcrii generale de clasificarc.
a) Primul criteriu. se referi la corrversia dc cnergie; in {uncfie d.e
scrisul de conversie distingem doui catcgorii : 1) Dipozitive de arnpli-
ficare ;i generare in microunde, carc transform[ errergia de curent
ccxrtiuuu (dc la sursa alimentarc) irt energie dt-- r.f ; aici sirrt itrcluser :
clistronul de tranzit ;i ce1 reflex, tubul cu und5. progresivii ;i cel cu undir
invers6, rnagnctronul, platinotronul ctc. 2) Dispozitive care trans-
forrni energia de r.f. in energie de curent continuu. sau utilizeazir
energia de r.f. pentru accelerarea particulelor ; ca excmple aici pot
fi amintite ciclotronul, sincrotronul, acceleratorul liniar, planotronul
(magnctronul plan).
b) Al doilea criteriu sc referi la absenfa sau prezenla cimpului
magnetic static transversal pe fascicul, carc poate modifica traiec-
toriile electronilor. $i aici se disting dou5. categorii : 1) Dispozitive
in care nu este prezent un astfel de cimp, numite de ,,tip O", a civor
particularitate consti in faptul ci traiectoriile electronilor (ale parti-
culelor) au in general o formi rectilinie ; aici sint incluse : clistronul de:
tranzit;i cel reflex, tuburile cu urrdir progrcsivi ;i cu undb inversi., de
,,tip O", acceleratorul liniar; aceste dispozitive pot avea un cimp mag-
netic longitudinal pentru a menline dcplasarea rectilinie ;i focalizati a
particulelor. 2) Dispozitive care atl u11 cimp magnetic transversal, nu-
mite de ,,tip M" ; particulele se deplaseazl. in cimpuri E ;i B orto-
gonale, care pot da traiectoriilor cc'le] mai diverse forme ; aici intri
magnetronul, tuburile cu undi progresivi
M", ciclotronul, sincrotronul.
S1 cu undi invers5. de ,,tip

1rigula 1.1.1. Clistrorml rle
clr ritl'Lti f (,2()1lrrnte.
trrrnzit ct doul
1n rLcr-'st })aragiilf sr drscriu sLlccilit riispozitii'c1c cu lascicrll rcctili-
1rir1, c.rrc iuirclioncazi ca arnlrlilicatoli si gcncratori dc rnicrcluudc ; diu
accastir. catcgorit f:rc parte clistr.onul dc trarrzit ;i cc1 r'eflcx, tubu-
rilr: cLr 11rdi llrclgrcsir-:i;i ct1 tlllcli irrvc'rsi. r1c tip O. I'roccsele cie baza
carr deterllrinii caracterul intctactiuni'i dintre lascicul si cirnpul dc r.l.
sirrt rnorlulirti a r1t' r'itr:zii -si q1.ui r:1ri.:a r'lcctrorriior.
:,. Llislrt;t:ri tlt' lt iiti.r'1. Cr'l rn.ii sinrplir -ariallt:i c1e clistrotr c1c
trltnzit, 211it1rnr cti cu <knrir crrvitiil.i Lrr-oriirrrtc, arrc colrstruclia arirtir"tir
,chririlitic in .l igrrrlL 1. tr-{ ;i confirrt' rtrnrirtoarelc |iirti inrportturtc :
trrnni clcctronic constitLrit din catothri /i, clcctroclul cle locnlizarc F
;i anridltl .,1 (c1isc rrretalic c11 orificill ccntr:r1 s:rr-r grilir) ; carritatca
rczorrnntS. de intr-arc 11,, in c.lre se introducc scniiralul de irrtra-re lrrirr
ir.rternirdjul brrclti r1c cuplaj D,; spatiul c1e drilt (grularc) ,1); q31,i-
tatca LczouautiL clc' ic;irc 1i", din carc sc cxtrage sclrrrralul arllrlilicurit
prirr interrnedirri lxicici ir,; colcctorrrl c1c clcctroni C'. Iiascicuiul clec-
lroliic tstc irrt'lc:liic accrl,-rrllt c1c cirtrc anod, iriaitrter de a ajunge ia
cavitrite ; trecirid 1;riu cavitatciL 1ir, undc actiorrcazir cilnpu.l clc r"1.
crrirt c1{-' citrc strnnahrl c1e intrarc, cicctronii srrl:eri o urodulalie clc
i'itt'zi. Pe durata ricplnsirii clcctr'onilor modrrlali in vitezir prirr spa-
lirri dc. ciliJt i) (irncLe nrr aclioneazii cirnpul dc r.f.) arc 1oc fenomcnul
dr:11rrr;->are <::rLt <1ucc la o nror,iulafic iir iutensitate:r lasciculului. Re-
zrritrL grulruri colrlplrctu r1c clcclrorri care, treciird pri11 calit.rtea de
iesir-e , ceclraz:r" clrcrgic t:iurprrlui dc r.f . Ace astir cnergic cstc cxtrasir c'.1
ajutortll buclei 1.,, si trarisrlisri sarcinii ;cficien!a c1c tri,Lrrsfer a rrrcrgiei
clc la fascicr-r1r-r1 c',t c'lcctrorri ciltrc cirnpui c1e r.f. este cu atit rn;-Li rnllre
cu cit Iiuxul t:tr'niai lnitc'l"rric gmpat. iri Iinal clcctronii sint captali
clt cirtrc colcctol-. Pcntr-u crtstrLtlL rr,.r-iclarrrentului clistrorrulr.ii r1c, tlatr-
z.it ari fost proirttsc corstruulii crr rrai 1lli1it.r cnr-itiLli rczoirarrtc: irrtre
car-itafilc 1ir;i /ir, iri iungul spaliului de drift sint plasatc tina sarl
rnai rnulte car-itirli cnrc iutcnsificii procesnl de grul)arr. Clistr-ornt1
c1e tranzit poat': |,irrcfioua ;i ca oscilatol ; in acest cir.z cstc llcccsari"!
o ir'.tcliL dc rr:iicfic c-rttnrii. ExistiL ciistro:inc dc trerrrr;it (cie rtgrrlii cn
ccLr-itiili multiplt) c:..re pot lr.rnctionir in l..,:inr1a 10 -- 15 GI{z cu 1;uteri
c1e itsirc in reginr perrlancnt cler ordinul zecilor dc kr; in cc i'rir-t:te
puterilc c1e ic;irt iirnjtir s-a airurs la l]0
- 50 ltV in regirn c1c irn;'ul-
suri, iu biirrilrr ll 5 (lIIz
l2
Idc,ea utilizlrii nrodulaliei dc vitezi 9i a gruplrii ulterioarc a elec-
tronilor in scopul cregterii eficienlei tuburilor electronice in dome-
niul microundelol a apzirut rclativ timpuriu, fiind emisd de c[tre
A. lvitt;i A.G. Clar.'ier (1932-1933). Prima construclie de tub cu
nrodrrlalie de vitezl este dcscrisl in dou!" patente gerlnal1e (193a) ;i
un articol (1935) aparlinind solilor Heill [3]. Variantele actuale de
clistron i;i au originca in construcliiie descrise de fralii R.H. Varian
qi -S.F. .arian (1937- 1939) ;i de W.C. Hahn;i G.F. Metcalf (1939).
Totodat[ trcbuie sprts c:r mai rnulli cercetitori, prin studii teoretice ;i
experirncntale, au ajurrs alrroal)e collcomitent 1a ideea utiliz[rii no-
dr.rliifiei dc vitcz[ ;i a car-itlt7lor rezonantc pentru reaiizarea uirci
interacfiurri eficientc iutrc fasciculul electronic ;i cimpul de r.f . Dintre
aceltia un ro1 deosebit 1-a avut W.W. I{ansen de la Universitatc?r
Starrford care, prin lucrirrile sale din jurul anilor 1938, a fundamentat
particularit5li1e de funclionarc si de cre;tere a randamentului dispozi-
tivelor pentru microunde ; dealtfel R.H. Varian a fost unul dintrc
colaboratorii sni [2'1.
b. Clistron'ul reflcx. -cest tip de clistron contine o singuri. cavi-
t.lte rezonantd. ;i se ntlTizeaz[ numai ca gencrator de microunde. Con-
stmclia simplificati este aritati in figura I . 15 ;i consti din : tunul elec-
trorric format din catodul K, clectrodul de focalizare F gi anodul A ; ca'
vitatea rezonanti 11, de unde ellergia este extrase cu ajutorul buclei b;
spatiul de grupare .D ; reflectorul RX. Funclionarea decurge astfcl. Flu-
xul dc clectroni este putcrnic accelerat de citre anod, iar pe durata
traverslrii cavitdlii rezonantc este modulat in vitez[ d.e cltre cim-
pui de r.f. La ie;irca din cavitate electronii intri intr-un cimp con-
tinuu frinant datoriti faptului cb. reflectorul este conectat la o tensiune
rregatir-l
- U,i electronij. vor parcurgc o anumit5. distan!5. pind cind
r-iteza 1or der-ine zero, apoi sint reflectali din nou spre cavitate. Pe
d.urata d.eplasirii dc la cavitate pin5. 1a piarrul de reflexic ;i invers
are loc grttparca clectronjlor; asttel electronii grupali parcurg car.i-
tatea rczorranti itr sens invcrs ;i cedeazi energie cimpului dc r.f.
Daci anumite conditii sirrt satisficute, in cavitatea rezonante iau
na;tcre oscilalii autJintretinutc. i1l gcncral clistronul reflex se uti-
lizeaz,ir ca gcilcrator r1c prrtcrc rrrici. si frccrrenlc foarte inaltc; in litera-
Iiignrl 1.15. CllistrotnLl rtflc-x. lrritrciliiui t1e corrstnrctie.
3 - Dispozitive clectr.rnice peiliru microu!)de
+j-
=-i:F;
+lto-
F,trrEni
Yii-t
tt

turi sint descrise exernplarc care pot furniza citeva s'te cle nr- ra
frccvcrrlc f :200 - 300 Gffz.
c' T'bwl cu undd progresi,ii (.e-ti.! o GLrpq. u' iicaj''s ir''or-tant a1 clistroanelor esle iaptul ci bairda <1c trecir"-a *-,.iiie1ilo, ,.'".u_
nante estc foarte ingusta. pentr' lirgirca- benzii
"rt* ,r"."rur sir sc,
treaci dc la sisteme oscilantc rezo'antE (ca.,.it[!i) la sistc]me osciia'te
nerczonante (distribuitc). Avind in vedere c[ fasciculrrl el.ctronic dt:
rmpcclanfd. ridicati intcracfioneaz. s1al, crr cir'p'1 c1e r.f. a1 sistc-
mului oscilant nerezonant (rle impeclanli rnicri) ,,i., rnJ-e,laboriitc rrri
lxincipii ;i -construclii carc'sx pein itl cre;terc.r eliciertci de i^ter.c-
!iune. una dintre accste metocle corrsti in nr'rrirea- d;;;;i;i c1c irrter;rc_
liune ; pertru aceasta se utilizc.zir.
''cle
progresi'e
"or"
," projliigii
intre catod;i colector cu vitezc r'ici, conriiarabile cu r-it.za elcctrori-
lor din fascicul.
_--,9g"tr1ocfia_simplificatl a tubului cu {ascicrrl liniar si unclir lrrog-rtSlvi t:'ic aritati irr tigrrra l.l6 ;i constI clin rrrirritoarer. l,i;-1 i
componcn{,c: tunul clcr'l rorric. lorrrrat din t.atodrrl li, clrctro.hil ct.
focalizarc ii si anodrrl ,4. (disc pcrforat sa' grili) ; .,fi..J"r. heiicoi-
dald. I de mic;orarc a r,'itfzei undeloi progrcsive ; coiector'l de clec-
troni _C; ghidul de und:i_ G ,prcvizut cu'bullelc cie' cuplaj 7r, l, ,"i pir_
toanele. dc adaptare
-P,,, Pr; solc'oidul S, care toirrr"uri u''cilnpmagnetic_ lo,gitudinal pentiu a produce o mai bunl focal izare Z
fascicululrri electronic rcitiliniu. spatiut in care sc {ormcazd si se c,le-
plaseazi Iasciculul de chctroni tre6uie sh co'stituic o inci'tt';;.;;.
. Funclio'area decurge astfei. Tunul electro'ic for'reazb. irn fascicul
clectronic intens i'carcl viteza erectronilor uo este clc l0 - 30 ori r'aimici decit viteza lurninii. sem'alnl de intraie se aplicn prin intenne-
diul buclei b, la capit,l di'spre catod a1 str'ct'iii helicoidale si se
propagi., sul: fornrir de undi progresivi. clirccti, i' lu'grrl n"irt"i
structnri de intirzic're cu
'itcza di faza rr,
"o-1r^rabi1:i'cu
r-itezir
clectronilor d.in fascicul ; procesele de interacliune dintre fluxul de
clectroni 9i cimpul de r.f. au eficienla maximS. atunci cind. este satis-
flcuti cond.ilia ttb
= uo, numiti condilie de sincronism (in realitate
transferul de energie de la flux spre unda progresivi are 1oc cind.
t'p 7 ao). Ca urmare a interacliunii fascicrrl-und[ are loc modulalia
de vitezi a electronilor, care, la rindul ei, determini un proces de
grupare. Proccsele de modulalie de vitezl ;i de grupare sint d'istri-
huite pe intreg parcursul dintrc catod ;i colector. In procesul modula-
liei de vitez1, o parte din electroni sint frirrafi, iar o parte accelerali
lrrind un raport convenabil intre vitezele uo gi ap, :rrrai pulli elec-
troni sint frinali decit acceierali (pc unitatca de hingime) ; astfel are
loc un translcr net de energic de 1a flux spre cimpul de r.f. Pe mi-
sura dcplasirii spre colector fasciculul se grupeazS. tot mai putcrnic
(cre;te amplitudinea prirnei armonici !r; vezi figura I.16,b), astfel
crcste eficienla de transfer a encrgiei de ia fascicul spre unda progre-
sivii. Ca urmare, semnalul de r.f. se amplifici treptat (cregte compo-
nenta E a undei electromagnetice) ;i este cxtras cu ajutorul buclei b, ;
in final electronii sint captali de colector.
TUPO sc atllizeazS. in principal ca amplificatori in microunde,
avind o bandd largl ;i zgomote mici; ele pot funcliona gi ca oscilator,
pentru aceasta fiind neccsari o bucll de reac]ie pozitivl, externi.
Aceste tuburi pot funcliona satisficS.tor pini in gama undelor mili-
rnetrice cu puteri cuprinse intre 1 rnW gi 5 MW (in regim de impulsuri).
Idei referitoare 1a ldrgirea benzii de trecere ;i cregterea randamen-
tului prin m[rirea du.ratei de interacliune a fasciculului electronic cu
unda progresivi au fost emise de rnai mu1!i cercet[tori intre anii
1933-1942: A.r. Haefl (1933), A.G. Clavier ;i G. Rostas (1937),
N.E. Lindenbland (1910). Primui amplificator cu TUPO care a func-
lionat efectiv in gama undelor centimetrice este reaTizat d.e citrc
R. Korrrpfner intre anir 1942-1944 [3l. Rezulatatele sale au fost
date publicitetii abia in 1946 cind R.J. Pierce ;i L.M. Field au
dcscris un tub de construclie analoagi. In literatura englezi gi ameri-
cani 'IUPO f5.ri cimp magnetic transversal se noteazi OTWT (O-
t1-pe Traveling-Wave Tube) sau OTWA (O-type Traveling-Wavc
Ampiifier).
d. Tub cu und.ii inaersd tle tif O QUIO). Construclia tubului
cr-r turdir invers[ (fig. 1.17, a) precum 9i principiul dc funclionare
sint in multe privinlc asernbnitoare cu cele ale tubului cu und5.
progrcsir,'l directi; de reguli TUIO sc tttilizeazS. ca gencratori de
rnicroundc. in general, inti-un sistem de intirziere uncle'.ie progresive
se pot propaga in acela;i sens cu fluxul de elcctroni, sau in sens
invers. ln prirnul caz avern tuburilc cu undii progresivS. directS" (TU-
PO) descrisc mai sus, in a1 doilea caz aveilL tuburile cu und5. pro-
gresivL inversi (TUIO) , prin urmare unda direct5. ;i cea invcrsS"
din sistemul c1e incctitrire nu trebuie confundate cu o undi irrci-
Figrrra 1.1tj. Tubul cu u1r(lit. pr(,gresil
a-- prilcipiui (le constructic; 1)
r.f.) cLi riistanfa.
J:t
ir r1c tip t) (TL-P()) :
'ariatil tt.irsitrrrii,ti cufelttUlrii
b?
b
{c()trrp()1l.ntr d€,
.t, )

o.b
Figura 1.17. Tubul cu undd invers6 de tip O(TUIO) :
a - principiul de construcfie; b - varialia tensiunii gi curentului (componente cter.f.) cu distanfa.
dent6, respectiv una reflectati. r)i' contra, pentru a inrd.tura refle-
xiile posibile ale underor progresi'e se iau ire."ri J"-"a"pture, iarin cazul Turo la capdtur ar'Jpt" colector al sistemului de incetinirese plaseazi un absor6ant puternic_ (sarcina
"a"pt"tei;
i"Jel'l acesta
urergia de r.f. circur5 riurnai de 1a
"or""ioi ,piJ'""iaiur dinspre
catod unde este situati bucia de cuplal cu sarclna.
La Turo condilia de sincronism se rearizeazh. intre fasciculul
electronic
^gi
unda inversr. procesere de modulapi" a"-"it";t;i;;grupare a fasciculului incep lingd. catod ;i se acceirt""-a pe md._sura
apropierii de colector. curbele de varialie alc
'ri.rirnilor i, ;i E sintaritate in figura 1.17, b. Realizarea condiliei a" rl""-"ism pentru
unda irrversi duce, la aparitia unei t"o"iii intc're pozitir.e. Daca
c'crgia de .r.f. produsi d-e .'att" fascicrrluf -oiirrui iJ" -oi 'rrnr*
:1",.9l,pulil egald cu energia cheliuitd p(.ntrrl modulafia sa, adicE-
daca 1'tensrtatea fascit'ulului estc suficient d. ,,,arc dcpd;i'd
" .."-loarc p.rag, atunci ca urmare a reactiei-**r;l; tirtilu., rrastere
oscilafii. a cdror frecvente depinde dL viteza
"l"ctroniioi-iirr'j'"r"i-cul' 1r lrteratura englez6 t'burile cu'ndi invcrsb. sint notate oB:o(o-type Backrvard-i/ave^,ossirlator) ; adesea sint notate prescurtat
"l Sq (carcinotron tip o). Tuburilc crr rrndii irrr-ersa rrot lrrrrt.tiorapttta i* banda undclor submirimctrice (i. - 0,3 nrnr)
'crr puteii Je
0,5
- 1,5 rnW.
I.2.3. Tuburi eu eimpuri E ;i f ortogonale (de tip lI)
ln tuburile de tip _O cimpul rnagnetic static (longitudinal) are
rolul.de a menline foializareaiascicul"ul.ri rectiliuiu'"rt"r"r i".;i "l;,-:iiii:" nu. cadd pe sistemele.oscilante, dar nu irrtervine in procesele
6le lnteractlunc a fasciculului cu cimpul c1e r.f. ln trrburile cle tip
36
M cimpul magnetic static este perpendicular pe direclia de depla-
sare a fasciculului, prin urmare modifici traiectoriile electronilor si
joacd un ro1 impor[ant in procesele de interacliune dintre fascicul
gi cimpul de r.f. Din aceasti categorie de dispozitive cele mai ris-
pindite sint magnetronul cu cavitili multiple, tubul cu und5. pro-
gresivi de tip M ;i tubul cu undi inversd de tip jl[.
A. Magnclronul
Magnetronul se utilizeaz, pe scarb largd. ca oscilator de mare
putere si cu randament ridicat (n > 70%) in domeniul microun-
delor. Existd mai multe tipuri de magnetroane, cdrora le sint spe-
cifice diferite regimuri de oscilalie : a) magnetron cu oscilalii elec-
tronice (cu frecvenli ciclotronici); b) magnetron cu rezisten!5 ne-
gativi (de tip dinatron) ; c) magnetron cu undl progresivi.
Cea mai mare rbspindire a cipitat-o magnetronul cu urrdi pro-
gresivl numit adesea si m.agnetron cu caaitd.li multifle. Construclia
simplificatS, in secliune transversald, a unui astfel de magnetron
este ardtati in figura 1.18, a ;i constb din: catodul cilindric K;
blocul anodic A, format dintr-un cilindru masiv de Cu, coaxial cu
catodul, in care este practicat un numdr par de cavitdli rezonante
cilindrice Rr, . . . Ro, care comunicl cu spaliul de interacliune (spa-
liul dintre anod ;i catod) prin intermediul unor fante; bucla b,
de extragere a energiei de r.f. Asupra intregului sistem aclioneazii
iq
0
Figura 1.18. Magnetronul cu cavitili
a - principiul cle construcfie; b -
multipie:
rnigcarea electtonilrr in spaliul de interacliune.
JI

o induclie. magnetici statici B,-avi'd direclia normali. pe planul
dese_nllui_ (perp_endicrrlari-pe direclia de mi;care a electroiilo.t. f*tre blocul anodic si catod este aplicatb o lensiune continui de va_
loare ridicati, astfel_in spaliul de interacfiune cste prezentat un
cimp electric static, -En, foarte intens.
Pentru descrierea funclionirii se pleacii de la presupunerea clirr lurgul blocului anodic, pc o anumitd. adi'cim" ii,,pJpiui-a" irlteracfiu'e, se propag5. o _und5 progresir-i (in acest r"nr^ blo"rl
"oo_dic reprezintir u' sistem de_i.tirziere). De aselnenea, trebuie subliniat
cir" toate proccsele electronice care au loc.intr-uu oscilator cu mag_
netron, anume formarea .;i _comanda fascicululrri, gruparea electr6_
nilor, transferul dc.
ll"igr," dc. la grupurile dr .l.ctlorri sprc cimpul
d" f.1.,au loc.in spaf.irrl de intcracfi u'e. Sprc deost.bire de altc clis_
pozitive, spa_fiui. de interacliune nu poate fi separat in regiuni in
care si predomine unul din procesele menfionaie. De aici"r"rotti
c5. a:naliza proceseior dirr magnetron constituie o problemi mai difici16.
Existi mai rnulte modnri de dispunere a cimpului de r.f. in 1u'_
gu1 blocului anodic; dintre acestca cel rnai _
rrspindit este tifwl rd'c oscilalii, caracterizat prin faptul cE in lungul blocului a'rrodic
a-crlrr
.
o und[ .stafionar5.. pentru care polaritatea (pentru cirnpul E
4g
t t.) segmenlilor anodici sc schimb[ corisec'tiv (fig.''l. lB, b). A;;;
dislruricre a undei stafionare. ri,minc neschimbati Ji,u1i.r, dar varjazra
in timp ; astfel ea poate fi descompusi iri <1oui u'de progresive
carc_ sc propagi
.in se'suri opuse. Sub acliunea cimpurilor fo ;iB electronii cmisi de catod se_ deplaseazra,.itt general, dupi traicc-
torii epiciclice (apropiate c1e
"i.roiA;j;;r-enind, t," ;;t"a ilntr' 1J ;
=
8,,. r,ui'd un sens convenabil .pentru .8, concornitent cu depla-
sarca _radiald.. spre arrod, electronii vor ar-ea si o component' tan-
geniialS a mi;c5"rii, in scnsul acelor de c.asornic. Fcirma traiec-
toriei, dcci ;i viteza tarrgcnlial5 medie a elcctronilor dcpinde cLe mi-
rinile E,,, E.;i distanla a'oc1-catod. u'da. progrcsivi,
"ui"
," propagi
tot irr sensul acelor de ceasornic, interaclioneizit cu electronli^a carir
vitezl, tangentialS. medie estc aproximativ egalir cu viteza de fazi
a rrndci (condifia de sincronism).
Referindu-ne la figr-rra 1.18, b, unde sirrt ari"tate trei fante si
distribulia cimpului dc r.f ., se poate explica pc scurt t.,ro."r,,l- d"
fo'rrrarc.a spil.lor (iig. l.lti, a) ;i d. trarrsft.r a t.rrt.rgici dc la
electroni _spre cimpul dc r.f. Electroirii, deplasinclu-se ciJla catod
spr,: anod, a_Ju11g in drcptul fantei cind cim]ru1 cle r.f. este frinant
(larrta a)., cedeaz6. o parte din err_crgie cimpuhii gi co'tinu:i
'ri;carea(t:r'gen!i-ali) si'cron cu urrda cedind merdu erreigie cimpului de r.f.
piui cirrd, i' final, .1d p9 b1ocu1 a'odic. Electr"o'ii, cire aju'g in
drc'ptul fantei cind cirnprrl de r.f. estc acccierator, absorb tne"rgie
dc la cimp, isi mdrcsc viteza, fapt ce d"'cc la o ..rr6u." rnai put8r-
"?8
iricl a traiectoriei; acc;ti electroni ies rapid din spaliul de irrtcrac-
liune, ctazind pe catod. Astfel are 1oc gruparea electronilor, forntin-
du-se spile in care sint cuprinsi eiectronii care cedcazb energie cimpu-
tui de r.f. (se fornrcazi iv'12 spife, unde A' este rrumlrul cavitirfilor
rezonantc) ; de aici rezult5. randamentul ridicat a1 magnetronului cu
rrndl prcgresivb. Pentru extragerea energiei cste suficienti o sin-
guri buc15 datoriti faptului ci itrtre cavit[]ile rezonante estc rca-
lizat un cuplaj strins prin interrncdiul cirnpului dc r.f. ; adcsca i;cn-
tru acccrrtuarca acestui cuplaj se folosesc diferite cor.rexiuni irtrcr
stgmentele blocuiti anodic. I'faguctroancle se ttiTtzcazra in spccial
in banda undelor ccutimetrice, ;i tureori nilinictrice; puterile ulik:
i;ot varia intre ciliva W ;i ciliva O'114r (in impulsuri).
Pcntru a se ajunge la variantclc actuale de rnagrtetron a iost
nevoie de ccrcetbri, efectuate pe o pcrioadi de 1,'ester 20 de ani. Iclt'c:r"
utilizdrii cimpului nagnetic pentru comanda fluxrrlui clectronic a
{ost emisi de Hall (1921) ; A. Zacek (1924) a stabilit cI o diodir
avind un cimp nagnetic axial cu catodul (magnctronul) poate fnnc-
liona ca oscilitor li frccvenle foarte inaite gi in microunde (cscilafii
c'lectronice) ; E. Habann (1924) a folosit un magnctron cu attochll
secliorrat in doul pentru realizarea unui oscilator cu rezistenlii r,c'-
gativ5. Funclionarea magnetronului in regim de undl progre sivi csle
propu-.h de K. Posthumous (1935) ; acest regim este larg utilizat in
magnetroanele cu cavitdlile rezonante practicate intr-un bloc anc clic
rnasiv. Menliuni despre magnctronul cu cavitlli multiplc sint cu-
prinse irrtr-un patcnt din 1936 a lui A. L. Samucl ; insd toate con-
strucliile artrtalc se bazcazi pe principiile claboratc de N. F. Alckstcrv
;i Il. E. 'Ia11-arov in pcrioada 1936-1940. Contribulii importante
in accast[ dircc]ie att mai adus H. Gutton;i S. Bcrline (1936-19119).
R. Tubul cu, mtdii 'frogresit:d de tip M (TUPM)
Funclionarea accstor tuburi, la fel ca ;i TUPO, se bazeaz:i pe:
interacliunea prclungitir a fluxului clectronic cu cimpul de r.1'. a
rrnci undc progrrsir.e care se propagl in lungul unui sistenr c1c' ir.r-
tirziete. InsiL corrstrnclia TUP{ ca ;i modul dc irrteracliune dil'r-rii
csenlial falir de TUPO.
Construclia trrbrriui TUI'II cste ariLtati schcnratic in figura l. i9
;i rrorist[ clirr : turiul c'lectorrric fornrat dirr catodul 1{ ;i electrodLtl iic
rrcccleratc si iocaliz.arc. EA; catodul negativ (rnasiv), /iN; sist,:rrrul
dc intirziere, LI, rtptezentat schenratic printr-o lirric intrcr.rririi;
colectorul de clectrori, CE; buciele c1e cu1rlaj, br, b.r, pcrrtrn rrirli-
carea ;i extragereeL scrnnalului de rnicrcilrnde, plicule dc natcrirtl
irbsorbant A7' 1>entttt inli.tnrarrcti rcacliei interuc , asllfra intregrrlui
39

Fig. 1.19. Tubul cu undi progresivir de tip If (TUpn!.
ansamblu. aclioneazd. i'ducfia magnetice statici, B-, perpend.icurard.
pc direclia de mi;carea a
-electrJnilor.
. Spaliul de interacliune este cuprins intre sistemul de intirziere
de altul. Fluxul electronic format d.e citre catod si electrodul de
ac-celerare este deviat spre spaliul cLe i'teracpiune dJ-"tir" inducfia
d' q" ql"g" 9 astfel de configura,tie geometricE si
'aroare
a tensiunii,
vr, incit,la intrarea-in.spafiur d'e iriteracliune iascicuili; fie pai.-lel cu eiectrozii 1{{ :l-f
'(electronii
paicurg aproximatir, lor-r'atut.dintr-un arc de cicloidi). _l_n lnaliul'de iniericpiune Jnt prezenlc
cirnpulelectric -Eo : (v.o
! vu)ld';iinduclia B. s;i, i;irr""1u acestor
do'5. cimpuri statice ;i in abibnfa cimpirlui de ,.i. ii;;i etectronic
se deplaseazd in lungul spaliurui cle intericliune cu
"ii")i i, : E ol B ;
totodati electronii eJectueaz[ o miscare de rotalie
"o
-,it""" orrglirr-
lard" au
7 38lrn, undg ? ;i nt,.reprezinti sarcina,',"rp""ti"-masa elec_
tronului. {aptul c6 electronii.sddepraseazl rectilinid are o explica]ie
fizici imediat|: forla electrici aata ae cimpul ii"".""rr"l bo
"Jt"anuiati. de c6tre forla I,orentz datoit6. inducliei 3.
Presupunem cd" in sistemul de intirziere se propagd o undi pro_
gresivi cu viteza de 1iaz6.
?p 7 uo; in spaliuf a"'irit"r"cliunc'esie
prczcrrt. un cimp,dc r.f. a cbrui configuraiie este de a$a natur.L irr_
crt ra.nlvclul.de deplasare a fasciculului existb atit componenta trans_
ver-sal5. cit ;i componerrta.longitudinalb. ln porliunii"' ;;"
"orrrpo_netrta transversalb are acela;i sens cu ,Eo, electionii sint accelerali,
1it Ir porliunile r1nde. componenta transversali are scns opus falidr a o. eicctronii sint lri'ali ; grupurile d.e electroni se forrncaz5 i'porliurrile u'de componenta lorigituclinald este trinania pcntru elec-
troni gi are valoare maxim6. Astfel are loc transferul de' energie de
la llux spre cimpul.de r.f. Dar componenta longitudinale mJdiiica
traiectoriile electronilor in sensul ca pentru ciripuri lo'gitudinale
fri':inte clectro'ii sint deviali spre sis'temul a" iitiiri"re, adicn isi
nrociificS. e'er gia potenlial d. i' c?npur static'nr;-ii"iiurrnare' procesul de grupare se reaTtzeazd in pri'cipal prin'modiii-
carea corrfiguraliei geonetrice a fasciculului gi' nu frin'rrrodificarea
40
densit[fii salc. in general, procesul de interacliune dintre flux ;icimpnl de r.f. este similar cu cel din magnctron.
Fali de tuburile TuPo trebu ie subliniate urrnitoarele : 1) Efici-
cnla rnaxirri de interacliune fascicul-und5 are loc cind.viteza nredie
a electronilor este egal5 cu vitcza de fazd. a undei progresive (1a
TUIO an 7 a).2) Interacliunea prelungitb a fluxului cu componenta
longittr.dinal5 frinanti a cirnpului de r.f. face ca electronii si-;i nro-
dilice energia potenfiali; astfel transferul de errergie flux-uridl se
reahzeazb._ pe seama surselor V, ;i Vu, in timp ce energia cinetici"
a electronilor datorati sursei I/1 rirmine neschimbati. Daioriti aces-
to.r .particularittlt, spre deosebiie de TUPO, condilia de transfer cu
clicienla rnaximh este realizati tot timlrul interacfiunii, astfel Tuplr
all ul1 randamerrt supcrior.
Pentru micgorarea dimensiunilor gcometricc ;i a spaliului in cnre
trebuie s[ aclioneze induclia E au fost proprlsc construcfii circulare
neinchise (ie;irea este izolatii de intrare) . Existi exemplarc de TUPI
cu puteri cuprinse intre l()0 kW gi B 1I' (regim de imprrlsuri in
banda undelor centimetrice) cu randarnerrtul 1 ... 50 - 70o1,. irr limba
englezS, tuburile TUPM sirrt notate IIFWA (M-t1-pe Forrvard-War-c
Amplifier).
C. Tuburi cu undd. 'inuersii dc ti'p lI (Z'Llll)
Construclia tubului cu undl inversi de tip Xtt (fig. 1.20) cstc:
asenr[nitoare cu cea a tubului TUPIII. Existi dou[ deosebiri mai
importante : plicula de matcrial absorbant, ^47- (sarcinb adaptati),
este situat[ pe capltul dinspre colector al sistemului de intirzierc ;
condilia de sincronistr se reaTtzeazb. pentru urrda invers5, care se
propag6 de la colector spre tunul electronic. Ca urmare a celei de
a doua particularitili in tub existl o reaclie 1:'ozitlh., astfel TUI{
funclioneaz5. ca generator; energia se extrage din sistemul de intir-
ziere, 7a capbtul dinspre tunul electronic. Datoritl faptului ci elec-
tronii incep interacliunea 1ing6 catodul cald, cu un cimp de r.f. de
./-t-=:=7-4====.==.==.=.=:...:!:--
Figura 1.20. Tul;ul cu undi invers:i cle tip ,11 (TUIM).
41

aln1)1itr1di1rc rnarc, ralldalnentrll T t.-Irrl estc nrai riclicat ciccit al
'rt-r']L Si la acestc tuburi, in scopul rnicsoririi climelsiulil6r si a
sistrrrnrhii_r.nagrrctic, s-arr realizat c6ristrucfii c.ircularc nerinclise.'La
orir. :rctrralir Turlr constituie sirrgurelc tubrrri dc rnicroundc carc
fr,rrrcfioncazi satisficitor in barrda=undelor srrbrnilimetrice (), z 0,2
r''r), c'puteri de ordinul zecilor <1e nrw;i randament acceptabii.
irr lirnb_a e'glezi tuburilc Turr,r si't irotate MBwo qfit-type
.Backu-ard-Wave Oscillator) sau MC (r11-t11;e Carcinotron).'Trebriie
srrbiiniat cL tuburile cu und[ progrcsivl ;i iu urrdl invcrsi., de am-
br1e. tiFrri, o qi x't, a'_ a.pirmt
"i utrrar" a ccrceti.rilor pcntru per-
feclionarea rrragnetrorrului cu undi. progresivi (crr cavitili rnultiple) .
Pe lingii tuburile descrise in iraragraful
nrlllleroase variatrtc, uncle care se utilizeazi.
cart .prrzint:i interes de persltectir.ii. Citeva
nral .los.
r.2.,1, liprrri de dispozitive [ascir.ril electrorrie
prccedent existS" inc5.
larg in practicS, aitele
dintre ele sint descrise
-. 7-ubu,ri cu fascicu,l multiplu ;i cu fascicul-l>lasmd
'cestc dou5, tipuri de dispozitive in rnulte privinfe si't asernini-
to.re, iair i' altele diferi. foarte mult. AmbeG tipuri pot fi pi-ir.i;"
cir cli-spozitive caractctizate prin interacliunea fasciculului eteitronic
c11 r11r sistcrrr de sarcini electrice,
.care pot fi in mipcare sau stationare.
corrstmcfia.unui tub cu doui fascicule este aritati in figura '1
.21, a:
un fascicul cilindric, .
tDr, de diarnetru mic, cste plasat -in interiorul
utttri iascicul cilindric, tDr, gol in interior ; r.itizele electronilor in
celc clorrir ftrscicule sint diferitc, prin urlnare intrc cele douh fasci_
cult t.'-xistir o vitezi relativl. Aceasti constrrrclie cste analoagi cu
,:cn a trrbnlui crr undii progresivi. Difcrenla coristl in faptul ci sis-
ter.ul oscilart rrerezo'a't. (sistemul de intirzicrc) estc irilocuit prin
fascir:ulrri tltctronic !D, llrin care de asemcnea se pct ptopagn .iod"
ritctrtiiirrirlncl.ice lcntc; astlcl in tuburile cu. doriii fasiicu]e-elcctro-
nict' -cr li.ritt ol-l1-irrt arnplificarca undci piogresil'e (directe). Scrnnalul
ci. int;arc sr: aplicir 1,r.iir irrterrncdiul fuciei br, iar scrnrialul ampli-
iicirt sr' ('triiqe cu aiutorul brrclei D, ; celc rloii. fascicule au turiuri
c'1t'cl roriit:t. si coltctori seirarali.
irr i.rrlrtrl cu fascicul-piasrni. (rig. 1.21, b) fasciculul cxterior cste
inlor-'lrit cri 1l1l cilindlu cle 1rl;rsrnir go1 irr iriicrior. plasma constituie
ttn sisttrn dr' sarciui clectrice .(ck'ctroni ;i ioni irr carrtiti.ti egalc)
carc, in gcrrcral, urr prezinti o vitezi dc drift, adicl se edsesc irrtr_o
sl.ilrr: ,,statiouar ir". irrtr:-o plasrrii. stafiorrarl se pot propaga atit
12
i
Iligitra 1.21. 'ali:urte rle ,lispozitive rlcctrotricc petrtm tliclorrnr,le:
lr trtlt cu fascictrl rrrrtltiplrr, prinr:ipiul constnrctiv; L tul cu fascicul-plasrrrii,
prirrcipiul crinstnrctir'.
urrde dirccte cit;i tr.ncle invcrse, prin Llr11lare trrbul cu fascicul-plas-
rnir poate funcliona ca arn.|lilicator;i crr gencriltor (irr. figilra t.zl, lr
cste reprezentat un a.uilililicator.).. in artahza functionr"rii sc presu-
ptlnc o plasm5" idcall: sc rreglijcazi. ciocnirilc, piocesele r1e intcr-
acliurre neliniar5., neurriforrnitifile, turbulerrtele ct^c. Se1r1a1il cle i1-
trarc se aplici prin intcrrnc.diui buclci &,, astlcl irr plasnrii se propagr.
o undi progresivd. directi ; condilia de sincronisn fiirrcl ,."tiiaie,
uncla progresivr este lnereu arrrplificatir datoritir energiei pe carc o
primc;tc de la fascicrrlul c1e elcclrorri, astfel la ie;irJ'se c,b1irr" .rn
scrnnal puternic aniirlilicat.
C) catcgorit: aparte tlc dispcizitir..e cu pl:rsrni utiiizatc irr rlicroundc
o ccrrrstitnie tuburilc ctt, J.tla15y11i dc dt,scrirr:a/rr; iiccstca joaci. rcilul d.e
cclnnrtatori c1c anterie in sisternelc de diplexare. .ccsie tubrui sint
1r1:isate Pc liriiilc de trausnrisic, ghiduri tL rrncli sar,r car.ititi rt:r.o-
. -#--l--r-r=*-
-l_lij___''-L: :::T+t!t
:J
I ; tl r-------:
--l*:Lrj-t--=--*-lL_-'.-:;:-:;-rI:r_-_.
I !_. i i. l= _1_-==_-_ jtj-=j
4s

na.rlte ; in furrctie de scnsrrl de propagare a sennalrrlui de rnicrounde
arltcna este comutati la cmilitor .sau receptor, ca llrmare :r faptului
cii cirnpnl clc r.f. dccla'seazr. formarea drrci plasmc dc dcscilcare.
8.,1 cceler&toyul lin i ar
Dc;i _acceleratorul li'iar de particule (clcctroni, protoni) reprc-
zint:i o instalatie complicatS" cu rnai mrLltc subansamble rlc'dimen-
siruri aprcciabile ;i. cost ridicat, priuciirirrl de funclionare are la baz:a
inter-acJiunca fascicululni de particr-rle cr1 1111 cimp de nricrounde.
condilia nccesari. de
_existe'n!5.. a rrnor interacliuni efiiiente (un trans-
i'cr
'et
de. energie dc 1a fascicul sprc cimpirl de r.f. sau r.icer-ersa)
estt- ca viteza de fazb, up, a nnrlelor clin sistcmul dc intirziere sE
fic apioximativ egali crr viteza ao, a particulelor din fascicul.
r.a ttrburile de amplificare si gencrarc (T{Jpo, Turo etc.) viteza
'electronilor este rnai rnare ccl rnult egali" at up, astfel sint create
condiliile ca o parte din cncrgia electronilor si'fie transferatir cim-
pulni dc r.f. r.a acceleratorii liniari raportul dintre vitezele ao;i ao
se_ i'rlegc astfel incit are loc un transfer de energie de la cimi.tt a"
r.f. sprt particule, producind cresterea vitezei gi energiei parti&1e1or.
Dupir natura sistemului care suporti cimpul de microunde, acce-
lcratorii liniari sint de doui tipuri : cu undi progresivi. gi cu undi
stafionari; in cazul electronilor se utilizeazd. de regul5" acceleratori
cu undi progresivi. construclia unui accelerator liniar pentru elec-
trt,rni cste ar/atatl, schematic in figura r.22, conlinind
^urmrtoarele
pirti cornponerrte : 1) sursa de electroni, sE, care formeazb un fascicul
rnolroerergctic, de vrtezra uo ; de regu15 fasciculul nu este continuu,
elcctronii fiind injectali sub forma unor impulsuri de duratl relativ
mica. in raport cu perioada rr4T;; 2) sistemul de rnic;orare a vitezei
de faz/a a microundelor, format dintr-un ghid de unde incircat pe-
riodic, este prer'5zut la capS.tr-rl din dreapta cu un atewator, AT;
3) generatorul de microurrdc, GII ; 4) sistemul de extragere a elec-
tronilor accclcrati (sau finta), TE.
Iistc ;tiut cL in ghidurile dc rurdir viteza cle fazd" a undelor elec-
trornagrretice cstc nr.ai tnare decit viteza luminii, prin urmare este
rrecesari mic;orarea vitezei c1e fazir astfel incit si fie realizati corr-
clilia de interactiunc optimzi, r,f = i)0. in acest scop ghidul este incir-
cat pcriodic cu o serie de diafragrne dispuse periodic. Pe rniisura
crr;terii vitczci electronilor trcbuic yariatTa si viteza de fazA, astfel
pcriodicitajea disprrrrcrii difragrnelor trebuie modificatl pe lungirnea
giridului. In figura sint aritatc doui segrnente cu periodicitili dife-
rite , adcsea sccliunilc cu pcrioclicitili diferitc sint alimentate de la
gerreratori cu lurrgimi dc undl diferite : in apropierca S.E, urrdc uo
cstc nrici se t:tiTizeazii lungirni de und5" rnai nrari (I : 5 - 200 cm),
iar in apropierea lintci lungirui de und5" mai mici (I : 3 - 30 cm) ;
1re misura ce ). scadc este recomadabill si cresterea puterii, adiciL
a atnplitudinii cimpului dc r.f., care poate atinge 150
- 200 kV/crn.
Totodatl trebuie specificat c5. in cazul acceleratorilor de electroni
problema varialiei periodicitilii nu este atit de importanth, dcoarecr:
viteza electronilor atinge valoarea 0,9 c la energii de ciliva XfeV;
trrergia transmisl in continuare de 1a cimpul de r.f. spre fascicul
e.ste cheltuiti in principal pentru varialia masei. Astfel, exceptind
o porliune initiale, periodicitatea de incS.rcare a ghidului poate r5,-
rnirre aproximativ constanti. Ajungind la capitul dinspre !int6, mi-
cronndele sint captate pe o sarcini adaptatl, astfel sint inl[turate
reflexiile nedorite. Energiilc de rnicrounde rnanipulate in acceleratorii
de particule au valori uriage , astfel puterea de impuls este cuprins[
intre sute de kW si zeci de I{W. Pentru oblinerea lor se :utrlizeazra
rrragnetoane de putere si clistroane de tranzit cu cavitili multiple.
Acceleratorii liniari actuali, in special cei pentru protoni, au lun-
gimi foarte mari ajungind pinl la ciliva km; totodatl sint necesare
sisterne complicate de focalizare a fascicuielor Ei de rnenlinere a vi-
dului.
C. Planotronul
in irrincipiu planotronul reprezintl un magnetron plan, la care
clcctrorrii din spaliul de interacliune provin nu de la catodul plan,
ci de la un injector de electroni. Construclia schematic6 este arb.-
tatl irr figura 7.23, a si conline: blocul anodic, A, ltrevb.zttt cu ca-
vitnli rezonantc cc cornlrrricb cu spaliul de interaclirrne prin inter-
rlrediui fantelor, catodui 1{, ;i injectorul de electroni, S-E; in spaliul
dc interacliule este pre.zcut cimpul Eo: Valct ;i incluclia staticl
R. Act'st dispozitiv cste analizat in detaliu de P. Kapila li6l prinF'igura 1.22.
41
Principiul constrr.rctiv al acccleratorului liniar.
45

i
in {isura 1.23, a, elcctronii de faz" favorabili., cafe cedeazi energie
cirnpului de r.f., se mi;ciL pe curbe cicloidale (avind. concavitatctr
sprt catod), care se apropic treptat dc anod, ;i, dupi parcurgcrc:l
unui anurnit numir de cicluri, cad 1tc arrod; inainte cie a fi captali
dc anod clcctronii au ceclat sr-rficicnti errcrgie cirrrpului dc r.f., pen-
trll a rnenline oscilaliiic clin sistemui rezonant a1 blocului anodic.
'2i Presttpunenr ci. se irrr-crscaz5. scrrsurile cirnpului do (tcnsiunea
fl, r'a fi cu -:.pc catod si -- pc anod) ;i inducliei E, i^t in sistemul
rrzonant estc lrrczcr.rt un cimp c1e r.f. suficient de intens. Exist6 o
categorie de electroni pror-cnifi dc la injector care efectueaziL mi;-
cirri pc curbc cicloidaie, avind dc aceast[ datl concavitatea sprc
blocrrl anodic, carc sc apropic treptat de blocul anodic datorit[ ab-
sorbliei de errergie de ltr cinrpul de r.f . ; in cele din urmi clectronii
corrsiderali cad pe blocul anodic. Grupul de electroni s-a deplasat
in sens opus forlei electricc statice, astfel sistemul furrclioneazra ca
gc-nerator dc curcnt contirruu; randanrentrrl generatorului dc curent
continuu este c1e acela;i ordin dc mirime ca a generatorului de mi-
crounde.
Rer-crsibilitatea proccrsclor din dispozitivele de tip planotron des-
chicle perspectir-e atrigitoare in domeniul transportului de energii
mari la distarrlc aprcciabile, cu pierderi minime ; in condilii terestre
energia de rnicrounde cste transportatS. prin ghiduri de undl, in
condilii spaliale aceasti energie este transmisi prin intermediul fas-
ciculelor dc microunde.
(J r.ariantir posibili dc transport a energiei electrice prin ghiduri
dc urrd[ cu ajutorul a douii planotroane este arraLatra. schematic in
ligura 7.23, b. Planotronul I funcfioneaz,b" in regim de autooscilalie,
tiansformir cncrgia de curent continuu in energie de microunde;
ace astir energie este transrrrisl" printr-un ghid de unde pinb 1a pianotro-
nr-r1 II carc trarrsformS. crrergia dc microunde in energie de curerrt
corrtinuu.
'lrcbuic subliniat ciL prin ghiduri se pot transmite puteri foartc
Lnari, zeci de I{W, cu picrderi neglijabile gi, spre deosebire de relelele
eiectrice obi;nuite, nu. necesitS sisteme de izolare. Utilizarea plano-
tfoanelor poate constitui o cale interesant5. pentru transmiterea unor
1.ru.tcri importante dc 1a satelilii artificiali spre pS"rnint sarr irrvers.
De exernplu, errergia solarl translormati in energie electric[ de cu-
i:ent c--orr+;inurr de citre celulele solare plasate pe satelit este mai
iltii tian,.iorurati in encrgie de rnicrounde gi apoi transmisi spre
irirnirrt srrb i'ormir c1e fascicul puternic colirnat ; fasciculul este re-
crplionat la so1, rrnde cncrgia dc rnicrounde estc transformat[ in
cncrgic c1e crrrent continrru.
Figura 1.23. P1a'otronul :
a - principiul constructiv;
.b - utilizatea planotronului cu generator tle rlicr.u'uie ;
c - utilizarea planotronului pentru conveisia enetgici rlc rliicr.unrlc in errcrgie 4ecurent continuu,
rnetoda medierii in timp ; este demonstrat tt()r.rtir si rxDerimcntai
,a-i in. structurL pot lua na;terc arrtooscilatii, rlt.t.i 1,1,r'rr,,trorrul r,"rr.,{uncfiora ca _generator de microrrn<1c 1a i'c'1 ca si'rriagrrctroriul cir_
cular. Particularitatea deosebiti.a.plarrotronului constir in faptul cir
procesele au un caractcr reversibil: pc lingii procesrrl clc autoosci_
lalr.e care transJormi energia de curerni cc,ntinrrir in energic de rnicro-
urrde, este^ posibil ;i procesul irrl'crs, in ci-lrc encrgia 6tl lricrolrrcie
este transformatS. in cnergie de curent continurr.
Explicalia propnsh de r). Kapila pe scnrt cstc urr't-itoarc.: llProccsul de gencrarc a microundelor decurge sinrilar
"a
1" ,.,ragrr"-
tronul circular : fiincl prezente cinipurile E ;i B c1e sensurilc inclicatc
I Generotor de microunde
--*- trotectoriile electronilor
-
cimp electric continuu
47

D d Sandu - Dispozitive electronice pentru microunde

D d Sandu - Dispozitive electronice pentru microunde

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to D d Sandu - Dispozitive electronice pentru microunde

Similar to D d Sandu - Dispozitive electronice pentru microunde (15)

More from Robin Cruise Jr.

More from Robin Cruise Jr. (20)

D d Sandu - Dispozitive electronice pentru microunde