Μικροκυματικό φάσμα και είδη πηγών

Σχετικά έγγραφα
Μικροκυματικές Πηγές και Εφαρμογές

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΙΚΡΟΚΥΜAΤΩΝ ΜΕ ΔΙΟΔΟ GUNN

& Εφαρμογές. (εργαστήριο) Μικροκύματα

Λυχνία Κλύστρον Ανακλάσεως

Q2-1. Η Φυσική του Φούρνου Μικροκυμάτων. Theory. Μέρος Α: Δομή και λειτουργία του μάγνητρον (6.6 points) Greek (Greece)

ιαγώνισμα στη Φυσική Γ Λυκείου Κατεύθυνσης Επαναληπτικό Ι

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

Διάλεξη 10: Ακτίνες Χ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΠΑΛ (ΟΜΑ Α Β ) 2010

Α3. Σε κύκλωμα LC που εκτελεί αμείωτες ηλεκτρικές ταλαντώσεις η ολική ενέργεια είναι α. ανάλογη του φορτίου του πυκνωτή

Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n

Όλα τα θέματα των εξετάσεων έως και το 2014 σε συμβολή, στάσιμα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα, ανάκλαση - διάθλαση Η/Μ ΚΥΜΑΤΑ. Ερωτήσεις Πολλαπλής επιλογής

Γκύζη 14-Αθήνα Τηλ :

Φυσική ΘΕΜΑ 1 ΘΕΜΑ 2 ΘΕΜΑ 3

Γενικές εξετάσεις Φυσική Γ λυκείου θετικής και τεχνολογικής κατεύθυνσης

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: ΚΥΜΑΤΑ

Ηλεκτρική Ενέργεια. Ηλεκτρικό Ρεύμα

δ. έχουν πάντα την ίδια διεύθυνση.

1ο Επαναληπτικό Διαγώνισμα Φυσικής Γενικής Παιδείας Β τάξης Λυκείου.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ Φυσική Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου ΓΡΑΠΤΕΣ ΔΟΚΙΜΑΣΤΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ 2009

ΘΕΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 2013 ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ LASER ΤΜΗΜΑ ΟΠΤΙΚΗΣ & ΟΠΤΟΜΕΤΡΙΑΣ ΑΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ

Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ. B κύματος. Γνωρίζουμε ότι το σημείο Α έχει μικρότερη φάση από το x x σημείο Β. Συνεπώς το σημείο Γ του

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 1 ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ - ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

1 ο ΤΕΣΤ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

Ακτίνες Χ. Θέμα Δ. Για διευκόλυνση στους υπολογισμούς σας να θεωρήσετε ότι: hc J m

Γκύζη 14-Αθήνα Τηλ :

(Β' Τάξη Εσπερινού) Έργο Ενέργεια

p - n επαφή και εκπομπή φωτονίων

Εισαγωγή γή στη Φυσική των Επιταχυντών II Γ. Παπαφιλίππου Τμήμα Επιταχυντών -CERN

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2016

ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ

ΟΡΟΣΗΜΟ ΘΕΜΑ Δ. Δίνονται: η ταχύτητα του φωτός στο κενό c 0 = 3 10, η σταθερά του Planck J s και για το φορτίο του ηλεκτρονίου 1,6 10 C.

ΟΕΦΕ 2009 Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Ακτίνες Χ - Lasers Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ Φυσική Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου

είναι τα μήκη κύματος του φωτός αυτού στα δύο υλικά αντίστοιχα, τότε: γ. 1 Β) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΟΕΦΕ 2013 ΤΑΞΗ: Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Συµβολή - Στάσιµα κύµατα.

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Προτεινόμενα θέματα Πανελλαδικών εξετάσεων. Φυσική Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης ΕΛΛΗΝΟΕΚΔΟΤΙΚΗ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 7 ΙΟΥΝΙΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2012

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Θ'εματα Γ Λυκείου. ΘΕΜΑ 1 ο

r r r r r r r r r r r

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΠΕΜΠΤΗ 3 ΙΟΥΝΙΟΥ 2004 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

[1] ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΤΑΞΗ : B ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2017

ΜΑΘΗΜΑ: ΟΠΤΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΑ ΙΚΤΥΑ - ΙΟ ΟΙ LASER

A4. Η δύναμη επαναφοράς που ασκείται σε ένα σώμα μάζας m που εκτελεί

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Φ Υ ΣΙΚ Η ΚΑ ΤΕ ΥΘ ΥΝ ΣΗ Σ

και προσπίπτει σε ακίνητο άτομο υδρογόνου που αρχικά βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ Φυσική Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου ΓΡΑΠΤΕΣ ΔΟΚΙΜΑΣΤΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ 2007

Διαγώνισμα Φυσική Κατεύθυνσης Γ Λυκείου

ΘΕΜΑ 1 ο. Φροντιστήριο «ΕΠΙΛΟΓΗ» Ιατροπούλου 12 & σιδ. Σταθμού - Καλαμάτα τηλ.: & 96390

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (14)

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

Γ.Κονδύλη 1 & Όθωνος-Μ αρούσι Τ ηλ. Κέντρο: , /

Μονάδες 5. Α2. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΑΡΧΗ ΤΗΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ-Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΑΡΧΗ 1 ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΘΕΩΡΙΑ ΚΑΙ ΠΡΑΞΗ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ: ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ - ΚΥΜΑΤΑ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Γενικά για µικροκύµατα. ηµιουργία ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων.

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (13)

ΘΕΜΑ Α Στις παρακάτω προτάσεις Α1-Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της πρότασης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ- ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝ. ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ

Α4. α. β. Μονάδες 5 Α5. Σωστό Λανθασμένο Σωστό Λάθος Μονάδες 5

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

Μοριακή Φασματοσκοπία I. Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 29 ΜΑΪOY 2015 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Κεφάλαιο 3 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ημιαγωγοί - ίοδος Επαφής 2

Διαγώνισμα Φυσικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

Σ Α Β Β Α Ϊ Η Μ Α Ν Ω Λ Α Ρ Α Κ Η. ΠΑΓΚΡΑΤΙ : Χρ. Σµύρνης 3, Πλ. Νέου Παγκρατίου τηλ:210/ /

Οδηγός Διόρθωσης εξεταστικού δοκιμίου Φυσικής 4ώρου Τ.Σ Παγκυπρίων εξετάσεων 2013

Ηλεκτρικη αγωγιµοτητα

Ασκήσεις Εμπέδωσης Μηχανικ ές ταλαντώέ σέις

Εργαστηριακή Άσκηση 14 Μέτρηση του λόγου e/m του ηλεκτρονίου.

r r r r r r r r r r r

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ - ΘΕΩΡΙΑ - ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

1. ΒΟΛΗ Προσομοιώνεται η κίνηση ενός σώματος κοντά στην επιφάνεια της Γης. Η αρχική θέση και ταχύτητά του επιλέγονται από το χρήστη.

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΤΕΛΟΣ 2ΗΣ ΑΠΟ 4 ΣΕΛΙΔΕΣ

Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες 5

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2009 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ 4. ΕΙ ΙΚΕΣ ΙΟ ΟΙ. ίοδος zener. Χαρακτηριστική καµπύλη διόδου zener. Χαρακτηριστική καµπύλη διόδου Zener

Ξεκινώντας από την εξίσωση Poisson για το δυναμικό V στο στατικό ηλεκτρικό πεδίο:

Διάφορες κεραίες. Μετάδοση ενέργειας μεταξύ πομπού-δέκτη

Transcript:

ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΔΙΠΛΩΜΑ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΡΑΔΙΟΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ (Ρ/Η) Δρ. Γεώργιος Λάτσας

Μικροκυματικό φάσμα και είδη πηγών 2

Μικροκυματικές Πηγές και Εφαρμογές 3

Βασική δομή μικροκυματικής λυχνίας 4

Αρχή παραγωγής μικροκυμάτων Ακτινοβολία δέσμης ηλεκτρονίων Ισχύς δέσμης ηλεκτρονίων: P b =V b I b =(γ 0-1)mc 2 I b /e Μετατροπή της ισχύος αυτής σε μικροκυματική ακτινοβολία. Μηχανισμοί ακτινοβολίας Διαμήκη αλληλεπίδραση δέσμης κύματος (διατάξεις τύπου Ο) συνθήκη συντονισμού: Εγκάρσια αλληλεπίδραση δέσμης κύματος (διατάξεις τύπου Μ και CRM) συνθήκη συντονισμού: ω kv 0 ω kv Ω / γ 0 0 Συντονισμός μικροκυματικής διάταξης (κοιλότητας). 5

Ταξινόμηση Λυχνιών 6

Λυχνία Κλύστρον Ανακλάσεως Διαμόρφωση ταχυτήτων λόγω υπάρχοντος σήματος Πακετοποίηση Επιβράδυνση πακέτου ενίσχυση σήματος 7

Λυχνία Κλύστρον Ανακλάσεως Εξάρτηση ισχύος και συχνότητας από την τάση ανακλαστήρα. Διαφορετικοί τρόποι ταλάντωσης. 8

Επιδόσεις - εφαρμογές Συχνότητες: 1 30 GHz Ισχύς: 1W 150 MW (pulse, relativistic) Απόδοση: 30% 60% Εφαρμογές Ερευνητικά εργαστήρια Επιταχυντές Ραντάρ Δορυφορικές επικοινωνίες Επίγειες τηλεπικοινωνίες 9

Ενισχυτής Κλύστρον κάθοδος άνοδος πυκνότητα ηλεκτρονίων δέσμη ηλεκτρονίων Όμοια αρχή με ταλαντωτή κλύστρον. 1 ή περισσότερες κοιλότητες διαμόρφωσης ταχυτήτων από το ασθενές σήμα. Κοιλότητα πακετοποίησης και ενίσχυσης. 10

Μάγνητρον: Επιδόσεις - εφαρμογές Συχνότητες: <70 GHz Ισχύς: <10 MW (συμβατικές), 1GW (σχετικιστικές) Απόδοση: 30% 50% Εφαρμογές Ραντάρ Θέρμανση (φούρνοι μικροκυμάτων, επεξεργασία υλικών, κ.α.) 11

Λυχνία μάγνητρον 12

Αρχή λειτουργίας Ηλεκτρόνια επιταχύνονται από το δυναμικό καθόδου-ανόδου Εκτελούν κυκλικές κινήσεις λόγω κάθετου μαγνητικού πεδίου. Περιστροφική κίνηση σε φάση με το παραγόμενο πεδίο. Μετατροπή της ενέργειας των ηλεκτρονίων σε μικροκυματική (επιβράδυνση των ηλεκτρονίων από το πεδίο) 13

Τρόποι ταλάντωσης Ολική ολίσθηση φάσης Αριθμός τρόπου ταλάντωσης μ = 2 14

Τροχιές ηλεκτρονίων (χωρίς σήμα RF) Λόγω ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου τα ηλεκτρόνια εκτελούν κυκλική κίνηση. Ακτίνα Larmor: Όμως υ V, οπότε V r L B r L r L m eb 15

Συνθήκη ταλάντωσης Συνθήκη αποκοπής (Hull): Συνθήκη Hartree: V hartree rc ra e V e Br m 8 2 2 a 1 r 2 c 2 a r με: e e B m Hartree curve (μ=n/2) 16

Πακετοποίηση ηλεκτρονίων 17

Τύποι μάγνητρον Μάγνητρον με ραβδώσεις Μάγνητρον ανατέλλοντος ηλίου, κλπ. 18

Ρύθμιση συχνότητας Ηλεκτρική (ρύθμιση ανοδικής τάσης) Μηχανική (επαγωγική, χωρητική) Επαγωγική Χωρητική 19

Απαγωγή παραγόμενης ισχύος 20

Λυχνία οδεύοντος κύματος (Λ.Ο.Κ.) Διάταξη ενίσχυσης μικροκυμάτων. Μεταφορά ενέργειας από δέσμη ηλεκτρονίων σε οδεύον κύμα (επιβράδυνση ηλεκτρονίων). Αλληλεπίδραση στο άξονα διάδοσης της δέσμης ηλεκτρονίων (μεταξύ Ε z, υ z ). 21

Αρχή παραγωγής μικροκυμάτων Συνθήκη: υ φ υ z Πακετοποίηση ηλεκτρονίων κοντά στα σημεία ισορροπίας. Αν υ z > υ φ τότε συνολικό ισοζύγιο ενέργειας θετικό για το κύμα. Μεταφορά ενέργειας στο κύμα Ενίσχυση κύματος ω k / vz Απαιτείται διάταξη αργών κυμάτων (υ φ < c) ω k / vz 22

Λ.Ο.Κ. με έλικα Όδευση του κύματος σε έλικα. Η αξονική φασική ταχύτητα μικρότερη της ταχύτητας του φωτός. c 2 RN / L c c: ταχύτητα φωτός R: ακτίνα περιελίξεων Ν: πλήθος περιελίξεων L: μήκος έλικας 2πR: περιφέρεια μιας περιέλιξης 2πRN: συνολικό μήκος διαδρομής κύματος στην έλικα. 23

Άλλες μορφές Λ.Ο.Κ. Αξονικές αυλακώσεις Συζευγμένες κοιλότητες Η ΛΟΚ ως ταλαντωτής 24

Συχνότητα f Συχνότητα f Διατάξεις αργών κυμάτων Λείος κυματοδηγός Υπερβολικές καμπύλες διασποράς. υ φ > c Περιοδική γεωμετρία Περιοδικές καμπύλες διασποράς. Υπάρχουν περιοχές με υ φ < c Ρυθμοί κυματοδηγού Ευθεία φωτός 0 1 2 Κανονικοποιημένος κυματαριθμός kl/2 Ρυθμοί της διάταξης αργού κύματος Ευθείες φορτίων χώρου ω = kv Ευθεία του φωτός ω = kc 0 1 2 Κανονικοποιημένος κυματαριθμός kl/2 25

Γυροτρόνιο Απλή αρχή λειτουργίας Αξιοποιεί την κυκλοτρονική αλληλεπίδραση (CRM) Λειτουργία κοντά στην αποκοπή (ωω c /γ) Μεγάλο εύρος συχνοτήτων Υψηλή ισχύς (~MW) Υψηλή απόδοση (~50%) 26

Γυροτρόνιο 27

Γυροτρόνιο Δομή Τροχιές ηλεκτρονίων 28

Κυκλοτρονική αλληλεπίδραση Ομογενής ελικοειδής δέσμη ηλεκτρονίων σε ομογενές στατικό μαγνητικό πεδίο Β με v z, v φ. Κύμα που διαδίδεται στον άξονα z με φασική ταχύτητα /k. Συνθήκη αλληλεπίδρασης: ω Ω C Κυκλοτρονική συχνότητα: Αν γ τότε Ω C Αν γ τότε Ω C γ 0 Ω C eb mγ 29

Επιδόσεις Εφαρμογές Συχνότητα: 10 300 GHz Ισχύς: 2 ΜW (συνεχής λειτουργία) Εφαρμογές Θέρμανση πλάσματος (θερμοπυρηνική σύντηξη) Επιταχυντές Επεξεργασία υλικών Φασματοσκοπία Μικροκυματικά οπλικά συστήματα 30

Η δίοδος Gunn Ημιαγωγική πηγή μικροκυμάτων (GaAs). Βασίζεται στο φαινόμενο Gunn. Προβλέφτηκε το 1961 (Ridby και Wattkins) και 1962 (Hilsum). Επιβεβαιώθηκε πειραματικά το 1963 από τον J. B. Gunn. Όταν η εφαρμοζόμενη τάση στον κρύσταλλο ξεπεράσει μία κρίσιμη τιμή (Ε=1-2 kv/cm) εμφανίζεται ταλάντωση του ηλεκτρικού ρεύματος. Το φαινόμενο οφείλεται στην εμφάνιση αρνητικής διαφορικής αντίστασης. 31

Ενεργειακές ζώνες GaAs Ενεργειακές ζώνες GaAs: 2 κοιλάδες στη ζώνη αγωγιμότητας. διαφορετική ενεργός μάζα m * σε κάθε κοιλάδα. Ενεργός μάζα: η μάζα που «φαίνεται» να έχει το ηλεκτρόνιο κατά την κλασσική θεωρία: m * 2 2 d E dk Μικρότερη ενεργός μάζα m * στη κεντρική κοιλάδα, οπότε μεγαλύτερη ευκινησία: μ = eτ/m* 2 32

Ενεργειακές ζώνες GaAs Ενεργειακές ζώνες GaAs: 2 κοιλάδες στη ζώνη αγωγιμότητας. διαφορετική ενεργός μάζα m * σε κάθε κοιλάδα. Ενεργός μάζα: η μάζα που «φαίνεται» να έχει το ηλεκτρόνιο κατά την κλασσική θεωρία: m * 2 2 d E dk Μικρότερη ενεργός μάζα m * στη κεντρική κοιλάδα, οπότε μεγαλύτερη ευκινησία: μ = eτ/m* 2 Μεγαλύτερη ευκινησία μεγαλύτερη αγωγιμότητα. Πυκνότητα ρεύματος παρουσία ηλεκτρικού πεδίου: J = neυ d = neμε 33

Περιοχή αρνητικής αντίστασης Πόλωση διόδου (Ε>Ε Τ ): e - μεταπηδούν στη δεύτερη (πλευρική) κοιλάδα: μείωση πλήθους e - υψηλής κινητικότητας, αύξηση πλήθους e - χαμηλής κινητικότητας, J e n n E L L U U συνολικά το ρεύμα που διαρρέει τη δίοδο μειώνεται αφού μ L > μ U 34

Δημιουργία ταλαντώσεων Στην κάθοδο δημιουργείται ένα πύκνωμα αρνητικού φορτίου. Τοπικά αυξάνεται η ένταση του πεδίου. Αρνητική αντίσταση: ασθενές πεδίο -> υψηλή ταχύτητα ισχυρό πεδίο -> χαμηλή ταχύτητα Δημιουργία παλμών ρεύματος που διαρρέουν τον κρύσταλλο. 35

Κατασκευή της διόδου Gunn Δεν αρκεί η δημιουργία παλμών ρεύματος για την παραγωγή ισχυρών ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων. Ο κρύσταλλος τοποθετείται μέσα σε κατάλληλο αντηχείο. 36

Ρύθμιση συχνότητας διόδου Gunn Μηχανική Μεταβολή διαστάσεων αντηχείου. Ηλεκτρονική Με ρύθμιση τάσης διόδου. Με δίοδο Varactor στο αντηχείο. Με μαγνητικό υλικό YIG στο αντηχείο. 37

Δίοδος IMPATT (IMPact Avalanche Transit Time) Δύο περιοχές: περιοχή χιονοστιβάδας περιοχή ολίσθησης Πόλωση στο δυναμικό κατάρρευσης + σήμα υψηλής συχνότητας Επιπλέον σήμα προκαλεί στιγμιαία κατάρρευση. Παλμός ρεύματος ολισθαίνει στη διάταξη. Η συχνότητα ταλάντωσης εξαρτάται από το χρόνο όδευσης (μήκος επαφής). Τοποθετημένη σε αντηχείο χρησιμοποιείται ως ταλαντωτής. 38

Η Δίοδος Varactor (Variable Reactance) Εμφανίζει μεταβλητή χωρητικότητα Ανάλογα με την τάση ανάστροφης πόλωσης Χρησιμοποιείται ως: Πολλαπλασιαστής συχνότητας (παραμετρικοί ενισχυτές) Μικροκυματικός διακόπτης Χωρητικότητα επαφής: C j K V Κ: σταθερά ανάλογη της συγκέντρωσης δοτών V: τάση πόλωσης Φ=0.7 V (sillicon) Φ=1.3 V (gallium arsenide) n: σχετίζεται με το πόσο απότομη είναι η επαφή. n 39

Η Varactor ως μικροκυματικός διακόπτης Ανάστροφη πόλωση Όλη η ισχύς ανακλάται. Πρακτικά δεν περνάει σήμα προς το φορτίο. Ορθή πόλωση Η ισχύς διέρχεται προς το φορτίο. Ορθή πόλωση Ανάστροφη πόλωση R p R p μεγάλο Rs μικρό 40

Η δίοδος PIN (Positive-Intrinsic-Negative) Ανάστροφη πόλωση: Μεγάλη αντίσταση Ορθή πόλωση: Μικρή αντίσταση Χρησιμοποιείται ως: Μικροκυματικός διακόπτης Διαμόρφωση τετραγωνικών παλμών Περιοριστής, εξασθενητής 41

Εφαρμογές της διόδου PIN Διακόπτης - Διαμόρφωση Η PIN ως περιοριστής Με κατάλληλη ρύθμιση της τάσης πόλωσης περιορίζεται η διερχόμενη ισχύς που παραδίδεται στο φορτίο. Η PIN στο RADAR Αλλαγή φάσης με PIN 42

MASER Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation Παραγωγή σύμφωνης ακτινοβολίας μέσω της ενίσχυσης με εξαναγκασμένη εκπομπή. (Παρόμοια αρχή λειτουργίας με LASER) Αποδιέγερση υλικού (μετάπτωση σε χαμηλότερη ενεργειακή στάθμη) Το ενεργειακό χάσμα να δίνει μικροκυματική συχνότητα. Τύποι: Δέσμης ατόμων Αμμωνίας Υδρογόνου Ελεύθερων ηλεκτρονίων Στερεού σώματος Ρουβινίου 43

Παραμετρικός ενισχυτής P Παραμετρική in (f 1 ) P Διάταξη out (f mn ) f 2 Παραμετρική: Διάταξη της οποίας οι παράμετροι λειτουργίας μεταβάλλονται με το χρόνο. Συχνότητα εξόδου: f mn =mf 1 +nf 2 Περιπτώσεις: Παραμετρικός ενισχυτής: f mn =f 1. Ισχύς από την f 2 ενισχύει την f 1. Μίκτης: m=1, n>1. Τότε f mn >f 1. Πολλαπλασιαστής συχνότητας: m>1, n=0. Τότε η f mn είναι πολλαπλάσια της συχνότητας εισόδου. Ενδοδιαμόρφωση: m >1, n>0. Χρήση μη γραμμικών στοιχείων (π.χ. Varactor). 44

Παραμετρική Ενίσχυση Βασικό στοιχείο η μεταβλητή χωρητικότητα. Εάν η χωρητικότητα αλλάζει όταν η τάση V C είναι σε ακρότατο, τότε προσφέρεται ενέργεια (παράγεται έργο). Η κατάλληλα συγχρονισμένη μεταβολή της χωρητικότητας προκαλεί ενίσχυση. Η μεταβλητή χωρητικότητα υλοποιείται από μια varactor. 45

Βιβλιογραφία Κ. Λιολιούση, Μικροκύματα Ι, Εκδόσεις Ίων, 2000. Ι. Λ. Βομβορίδη, Μικροκυματικές Πηγές Ισχύος, Εκδόσεις Συμεών, 2000. A. S. Gilmour, Klystrons, Travelling Wave Tubes, Magnetrons, Crossed-Field Amplifiers, and Gyrotrons, Artech House, 2011. M. L. Sisodia, G. S. Raghuvanshi, Basic Microwave Techniques and Laboratory Manual, John Wiley & Sons, 1987. R. Collin, Foundations for Microwave Engineering, 2nd Edition, McGraw-Hill, 1992. J. Benford, J. Swegle, High-Power Microwaves, Artech House, 1992. 46