مضخم المجال المتقاطع

مضخم المجال المتقاطع ( CFA ) هو أنبوب مفرغ متخصص ، تم تقديمه لأول مرة في منتصف الخمسينيات من القرن الماضي ويستخدم بشكل متكرر كمضخم للموجات الدقيقة في أجهزة الإرسال عالية الطاقة للغاية .

يُعتبر عمل المهندس ويليام سي. براون من شركة رايثيون ، والذي ساهم في تكييف مبادئ المغنطرون لإنشاء مضخم نطاق عريض جديد، أول مضخم تردد ثابت (CFA)، والذي أطلق عليه اسم " أمبليترون ". ومن الأسماء الأخرى التي يستخدمها مصنّعو مضخمات التردد الثابت أحيانًا "بلاتينوترون" أو "ستابيلوترون" .

يتميز أنبوب CFA بكسب وعرض نطاق أقل من أنابيب مكبرات الموجات الدقيقة الأخرى (مثل أنابيب الكليسترون أو أنابيب الموجة المتنقلة )؛ ولكنه أكثر كفاءة وقادر على إنتاج طاقة خرج أعلى بكثير .

يمكن تحقيق قدرات إنتاج قصوى تصل إلى عدة ميغاواط ومستويات طاقة متوسطة تصل إلى عشرات الكيلوواط ، مع معدلات كفاءة تتجاوز 70%. ويُستخدم هذا النوع من المولدات حاليًا في محطات الأقمار الصناعية الأرضية وشبكات الاتصالات في الفضاء السحيق.

يكون المجالان الكهربائي والمغناطيسي في مضخم مرشح الترددات المترابطة (CFA) متعامدين ("مجالان متقاطعان"). وهذا هو نفس نوع تفاعل المجال المستخدم في المغنطرون ؛ ونتيجة لذلك، يتشارك الجهازان في العديد من الخصائص (مثل القدرة القصوى العالية والكفاءة)، ولهما مظهر فيزيائي متشابه. ومع ذلك، فإن المغنطرون مذبذب، بينما مضخم مرشح الترددات المترابطة (CFA) مضخم (على الرغم من أنه يمكن تحفيز مضخم مرشح الترددات المترابطة (CFA) على التذبذب عن طريق تطبيق فولتيات منخفضة غير مناسبة كما هو الحال مع أي مضخم)؛ ودائرة الترددات الراديوية (أو بنية الموجة البطيئة) في مضخم مرشح الترددات المترابطة (CFA) مشابهة لتلك الموجودة في أنبوب الموجة المتحركة ذي التجويف المزدوج .

تتميز وحدة CFA بخاصية مفيدة، وهي أنه عند انقطاع التيار الكهربائي، ينتقل الإدخال مباشرةً إلى الإخراج مع فقد ضئيل. وهذا يُغني عن الحاجة إلى مفتاح تجاوز الترددات اللاسلكية في حالة حدوث عطل.

يمكن توصيل مُضخِّمَي طاقة مُركَّبة (CFA) بالتتابع مع تزويد أحدهما فقط بالطاقة؛ وفي حال تعطل أحدهما، يُمكن فصل الطاقة عن الأنبوب الأساسي وتزويد الأنبوب الثانوي بالطاقة كنسخة احتياطية. وقد استُخدم هذا النهج، الذي يتميز بخاصية التكرار المُدمجة، في جهاز إرسال الوصلة الهابطة لنطاق S على متن وحدة أبولو القمرية ، حيث كانت الكفاءة العالية والموثوقية ضرورية. ^{[ 1 ]}

يُطبَّق جهد سالب كبير على القطب الأخضر في المركز، ويُوجَّه مجال مغناطيسي قوي عموديًا على الصفحة. يُشكِّل هذا قرصًا رقيقًا دوّارًا من الإلكترونات بنمط تدفق يُشبه تدفق الماء عند تصريفه من حوض أو مرحاض. يوجد هيكل موجي بطيء أعلى وأسفل قرص الإلكترونات الدوّار. تتدفق الإلكترونات بسرعة أبطأ بكثير من سرعة الضوء، ويُقلِّل الهيكل الموجي البطيء سرعة إشارة التردد اللاسلكي الداخلة بما يكفي لمطابقة سرعة الإلكترونات.

يُدخل مدخل الترددات الراديوية إلى بنية الموجة البطيئة. يتسبب مجال الميكروويف المتناوب في تسارع الإلكترونات وتباطؤها بالتناوب. تتزايد هذه الاضطرابات مع دوران الإلكترونات حول الجهاز، ويتباطأ الإلكترونات مع ازدياد طاقة الترددات الراديوية. ينتج عن ذلك تضخيم.

يوجد قدر ضئيل من التغذية الراجعة بترددات الراديو من المخرج إلى المدخل. وهذا يُحدث اضطرابًا طفيفًا وعشوائيًا في الطور عند تشغيل الجهاز بنبضات.