Un amplificador de campo cruzado ( CFA ) es un tubo de vacío especializado , introducido por primera vez a mediados de la década de 1950 y utilizado con frecuencia como amplificador de microondas en transmisores de muy alta potencia .
El trabajo del ingeniero de Raytheon William C. Brown para adaptar los principios del magnetrón para crear un nuevo amplificador de banda ancha se reconoce generalmente como el primer CFA, al que llamó Amplitron . Otros nombres que a veces utilizan los fabricantes de CFA incluyen Platinotron o Stabilotron .
Un CFA tiene menor ganancia y ancho de banda que otros tubos amplificadores de microondas (como los klistrones o los tubos de ondas viajeras ); pero es más eficiente y capaz de producir una potencia de salida mucho mayor .
Se pueden alcanzar potencias de salida máximas de muchos megavatios y niveles de potencia promedio de decenas de kilovatios , con índices de eficiencia superiores al 70 por ciento. Su uso actual se encuentra en estaciones terrestres de satélite y redes de comunicaciones del espacio profundo.
Los campos eléctricos y magnéticos de un CFA son perpendiculares entre sí ("campos cruzados"). Este es el mismo tipo de interacción de campo que se utiliza en un magnetrón ; como resultado, los dos dispositivos comparten muchas características (como alta potencia de pico y eficiencia), y tienen apariencias físicas similares. Sin embargo, un magnetrón es un oscilador y un CFA es un amplificador (aunque un CFA puede ser impulsado para oscilar mediante la aplicación de voltajes bajos inadecuados como cualquier amplificador); el circuito de RF de un CFA (o estructura de onda lenta) es similar al de un TWT de cavidad acoplada .
El CFA tiene la propiedad útil de que cuando se corta la energía, la entrada simplemente pasa a la salida con poca pérdida. Esto evita la necesidad de conmutación por derivación de RF en caso de falla.
Se pueden conectar dos CFA en secuencia y solo uno de ellos debe recibir alimentación; si falla, se puede quitar la alimentación del tubo primario y aplicarla al secundario como respaldo. Este enfoque con redundancia incorporada se utilizó en el transmisor de enlace descendente de banda S en el módulo lunar Apollo , donde se necesitaba alta eficiencia y confiabilidad. [1] [ página necesaria ]
Se aplica un voltaje negativo alto sobre el electrodo verde del centro y se dirige un campo magnético alto de forma perpendicular a la página. Esto forma un disco giratorio delgado de electrones con un patrón de flujo similar al del agua que gira al salir de un lavabo o inodoro. Una estructura de onda lenta se ubica por encima y por debajo del disco giratorio de electrones. Los electrones fluyen mucho más lento que la velocidad de la luz y la estructura de onda lenta reduce la velocidad de la RF de entrada lo suficiente como para igualar la velocidad de los electrones.
La entrada de RF se introduce en la estructura de onda lenta. El campo de microondas alterno hace que los electrones aceleren y desaceleren alternativamente. Estas perturbaciones se hacen más grandes a medida que los electrones giran en espiral alrededor del dispositivo y los electrones desaceleran a medida que aumenta la energía de RF. Esto produce amplificación.
Hay una pequeña cantidad de retroalimentación de RF de la salida a la entrada. Esto crea una ligera fluctuación de fase aleatoria cuando se pulsa el dispositivo.