Barkhausen–Kurz-röret
Barkhausen –Kurz-röret, även kallat retarding-field tube , reflex triode , B–K oscillator och Barkhausen oscillator var en högfrekvent vakuumrör elektronisk oscillator som uppfanns 1920 av de tyska fysikerna Heinrich Georg Barkhausen och Karl Kurz. Det var den första oscillatorn som kunde producera radiokraft i den ultrahöga frekvensen (UHF) delen av radiospektrumet , över 300 MHz. Det var också den första oscillatorn som utnyttjade effekterna av elektrontransittid. Den användes som en källa för högfrekventa radiovågor i forskningslaboratorier och i några få UHF- radiosändare under andra världskriget. Dess uteffekt var låg vilket begränsade dess tillämpningar. Men det inspirerade forskning som ledde till andra mer framgångsrika rör för transittid, såsom klystron , vilket gjorde Barkhausen-Kurz-röret med låg effekt föråldrat.
Historia
Triodvakuumröret utvecklat av Lee de Forest 1906 var den första enheten som kunde förstärka och användes i de flesta radiosändare och mottagare från 1920 och framåt . Det visade sig att den högsta frekvensen vid vilken trioden kunde användas begränsades av avståndet mellan interna komponenter. Även med det minsta avståndet låg frekvensgränsen för tidiga trioder i det låga megahertzområdet . En teknik som kallas hastighetsmodulering var teoretiserad för att övervinna denna begränsning.
1920 använde Heinrich Barkhausen och Karl Kurz vid Technische Hochschule i Dresden , Tyskland, teorin om hastighetsmodulering för att utveckla en "retarderad-fält"-triod. De fann att det kunde fungera vid frekvenser i UHF- regionen, det första vakuumröret som gjorde det. Även om Barkhausen-Kurz-röret var kraftigt begränsat i uteffekt, användes snabbt över hela världen för UHF-forskning. Denna enhet kallas även oscillatorn med retarderad fält och positiv rutnät. Versioner av Barkhausen-oscillatorn användes i några av de första tillämpningarna av mikrovågor, som det första experimentella mikrovågsreläsystemet , en 1,7 GHz-länk över Engelska kanalen 1931 och i tidiga radarsystem som användes under andra världskriget.
Framgången för Barkhausen-Kurz-röret med att generera radiovågor vid mikrovågsfrekvenser inspirerade forskning att utveckla liknande rör som inte hade sina effektbegränsningar, vilket resulterade i uppfinningen av andra rör som var kända som "reflexoscillatorer". Det mest kända resultatet av denna forskning var klystron- röret som uppfanns 1937 av Russell och Sigurd Varian, som används i stor utsträckning som en högeffektskälla för mikrovågor fram till idag. Källor som klystron- och magnetronröret ersatte BK-röret runt andra världskriget och det blev föråldrat.
Hur det fungerar
Barkhausen-Kurz-röret var en triod som drevs med gallret (ett tunt nät av trådar) vid en positiv potential i förhållande till både katoden (eller glödtråden ) och anoden (eller plattan ). De negativa elektronerna som emitteras från katoden accelereras mot det positiva nätet. De flesta passerar mellan gallertrådarna och fortsätter mot anodplattan, men den negativa potentialen på anoden stöter bort dem och de vänder riktning innan de träffar anodplattans yta och accelereras tillbaka mot det relativt högre potentialnätet genom vilket de precis har passerade. Återigen passerar de flesta genom gallretrådarna, men de stöts sedan bort av katodens negativa potential och vänder om riktningen precis innan de når katodens yta. Elektronerna fortsätter att pendla fram och tillbaka genom gallret tills de en efter en träffar gallretrådarna.
Den oscillerande nätpotentialen som induceras av passagen av elektroner genom nätet exciterar svängningar i en tankkrets som är ansluten till nätet, vanligtvis bestående av en kvarts våglängd av parallell transmissionsledning kortsluten i slutet, kallad resonansstubb . I sin tur varierar den oscillerande spänningen på tankkretsen nätets potential, vilket gör att elektronerna samlas i ett moln av elektroner som rör sig fram och tillbaka genom nätet i fas med resonansfrekvensen.
Elektronmolnets oscillerande rörelse fortsätter; detta moln utgör växelutgångsströmmen. Vissa elektroner går förlorade till nätet vid varje pass, men elektrontillförseln fylls på kontinuerligt med nya elektroner som emitteras av katoden. Jämfört med en konventionell triodoscillator är antalet elektroner som faktiskt träffar anodplattan och gallret litet, så plattans och gallrets växelströmmar är små och BK-oscillatorns uteffekt är låg. Högre effektenheter som klystron utvecklades senare för att övervinna denna begränsning.
Svängningsfrekvensen beror på elektrodernas avstånd och potentialer och kan ställas in inom en begränsad bandbredd genom att ändra elektrodspänningarna.
externa länkar
-
Media relaterade till Barkhausen–Kurz-röret på Wikimedia Commons - Potapenko, G. (1932-02-13). "Undersökningar inom området ultrakorta elektromagnetiska vågor" (PDF) . Phys Rev. 39 : 625-638. doi : 10.1103/PhysRev.39.625 .
