Come funziona il TWT

Agosto 2009. Il TWT (Travelling Wave Tube, o TOP) Tubo a Onda Progressiva è costituito da un lungo tubo a vuoto con un catodo incandescente che attraverso un cannone elettronico emette un fascio di elettroni.

In figura, la sua struttura interna.

Un solenoide avvolto intorno al tubo focalizza gli elettroni in un fascio inviato all'interno di un filo avvolto a spirale fino a colpire un collettore all'altra estremità.

Il segnale radio da amplificare è introdotto all'ingresso, in prossimità del tubo catodico, nella spirale a elica nella quale viaggia anche la corrente prodotta per induzione dal fascio di elettroni.

Il campo elettromagnetico prodotto dalla corrente indotta nella spirale interagisce con gli elettroni causandone un'oscillazione, alla frequenza del segnale d'ingresso, che a sua volta induce altra corrente nella spirale.

Il segnale amplificato da tale meccanismo di mutuo accoppiamento viene raccolto al termine della spirale.
Per evitare che l'oscillazione interna ritorni verso l'ingresso è presente un attenuatore in uscita che di fatto limita il valore del guadagno tipicamente di 40 dB, mentre la potenza in uscita è limitata dallo spessore del filo della spirale che limita la corrente sopportabile.

I TWT a spirale hanno potenze massime fino a 2,5 KW. Per potenze superiori si ricorre ai TWT a cavità nei quali la spirale è sostituita da una serie di cavità disposte intorno all'asse del raggio elettronico, che formano una specie di guida d'onda a spirale.
Nei TWT a cavità la potenza massima ottenibile è nell'ordine di 15 KW.

Le frequenze operative del TWT vanno da 300 MHz a 50 GHz. Dopo la scomparsa del cinescopio nei display dei TV e dei PC, il TWT, insieme a dispositivi similari come il Klystron dei grossi trasmettitori broadcasting e il Magnetron dei forni a microonde, è rimasto l'unico tubo a vuoto ancora impiegato in apparati civili e militari.

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