لامپ
لامپ‌های ماکروویو
نخستین منبع عملی واقعی ماکروویو لامپ مگنترون بود که در دهه ۱۹۳۰ در انگلیس ساخته شد و سپس از آن در ساخت و توسعه سامانه رادار در خلال جنگ جهانی دوم استفاده شد. در سال‌های گذشته قطعات نیمه‌رسانا به‌طور فرآینده‌ای جایگاه لامپ‌های ماکروویو را پر نموده و مزایای بسیار هم دارند. اما هنوز هم لامپ‌ها برای تولید توان‌های بسیار بالا (۱۰ کیلو وات تا ۱۰ مگا وات) و فرکانس‌های بالاتر امواج میلی‌متری (۱۰۰ گیگا هرتز و بالاتر) لازم و ضروری می‌باشند. گونه‌های بسیار گوناگونی از شکل لامپ‌ها در کنار مفاهیم مختلفی که بر اساس آن عملکرد لامپ بنا گذاشته شده‌است وجود دارند. اما همگی لامپ‌ها جنبه‌های مشترک پرشماری دارند. نخست آنکه در همگی لامپ‌ها برهم‌کنش اشعه با یک میدان مغناطیسی در داخل روکش خلأ شیشه‌ای یا فلزی را داریم؛ بنابراین می‌بایست به طریقی انرژی RF در خارج این روکش به آن تزویج نماییم این کار را معمولاً با پنجره‌های سطحی یا حلقه‌ها و پروب‌های تزویجی هم محور انجام می‌دهیم.کلایسترون انعکاسی یک لامپ کلایسترون تک حفره‌است که به عنوان یک تشدیدکننده با به‌کارگیری یک الکترود انعکاس دهنده پس از حفره برای ایجاد فیدبک مثبت از طریق اشعه الکترونی عمل می‌نماید، این کلایسترون را می‌توان به صورت مکانیکی و با تنظیم اندازه حفره به صورت دلخواه تنظیم نمود. عیب بزرگ کلایسترون‌ها پهنای باند نازک آن‌ها می‌باشد که نتیجه حفره‌ها با Q بالا مورد نیاز برای خوشه‌بندی الکترون می‌باشد. کلایسترون‌ها برای سطوح نویز AMو FM بسیار پایین می‌باشند. پهنای باند کم تقویت‌کننده کلایسترون در لامپ با موج حرکتی (TWT) بر طرف گردیده‌است. یک تقویت‌کننده با اشعه خطی است که از یک تفنگ الکترونی و یک آهنربای متمرکزکننده برای شتاب بخشیدن به اشعه الکترون‌ها در خلال یک ناحیه برهم کنش استفاده می‌کند. معمولاً ناحیه برهم کنش از یک ساختار هیلیکس با موج آهسته با یک ورودی RF در انتهای تفنگ الکترونی و یک خروجی RF در انتهای کلکتور تشکیل می‌شود. ساختار هیلیکس سرعت انتشار موج RF را کاهش داده بنابر این، این موج با همان سرعتی حرکت می‌کند که موج و اشعه در ناحیه برهم کنش حرکت می‌نمایند و اثر تقویت‌کنندگی به‌دست می‌آید. سپس سیگنال تقویت شده از انتهای هیلیکس تزویج می‌گردد.TWT بالاترین پهنای باند را در میان لامپ‌های تقویت‌کننده دارد که مقدار آن ار ۳۰٪ تا ۱۲۰٪ متغیر است. در نتیجه این لامپ برای استفاده در سامانه‌های جنگ الکترونیک بسیار مفید است چرا که در این سامانه‌ها نیاز به تئانی بالا در پهنای باند هی وسیع داریم. ابن لامپ‌ها دارای توان نامب چند صد وات (به‌طور اسمی) استاما می‌توان این مقدار را تا چند کیلو وات نیز افزایش داد که این کار توسط ایجاد یک ناحیه برهم کنش با به‌کارگیری مجموعه‌ای از حفره‌های تزویج شده انجام می‌شود البته در عوض پهنای باند کاهش خواهد یافت. راندمان TWT تقریباً پایین استو به‌طور اسمی بین ۲۰٪ و ۴۰٪ می‌باشد. نوع دیگری از لامپ نوسان ساز اشعه خطی، نوسان‌ساز با برهم کنش توسعه یافته (EIO) است. EIO بسیار مشابه یک کلایسترون است و از ناحیه برهم کنش شامل شماری حفره تزویج شده با یکدیگر با فیدبک مثبت برای انجام نویان استفاده می‌نماید. این لامپ دارای یک پهنای باند تنظیم شده نازک و یک راندمان متوسط است اما می‌توان توان‌های بالا نزدیک چند صد گیگا هرتز را تأمین نماید. تنها ژیراتون است که می‌تواند توان بیشتری را تحویل نماید. لامپ‌هایی با میدان متقاطع شامل مگنترون، تقویت‌کننده با میدان متقاطع وژیراتون است. همان‌طور که از پیش فهمیدیم مگنترون نخستین منبع ماکروویو توان بالا است. مگنترون از یک کاتد استوانه‌ای تشکیل گردیده‌است که توسط یک آند استوانه‌ای با چندین حفره تشدیدکننده در طول قطر داخلی آن احاطه گردیده‌است. یک میدان مغناطیسی بایاس به صورت موازی با محور کاتد-آند اعمال می‌گردد. در عمل ابری از الکترون‌ها تشکیل گردیده که حول کاتد در ناحیه برهم کنش می‌چرخد. مشابه با قطعات اشعه خطی، خوشه بندی الکترون رخ داده و انرژی از اشعه الکترونی به موج RF منتقل می‌شود. توان RF می‌تواند خارج از لامپ با یک پروب، حلقه یا پنجره روزنه دار تزویج گردد. مگنترون‌ها می‌توانند توان‌های خروجی بسیار بالا-در حد چند صد کیلو وات را فراهم نمایند. همچنین مگنترون دارای راندمانی در حدود ۸۰٪ یا بیشتر می‌باشد. اما یک عیب بزرگ آن این است که مگنترون نویز بسیاری را تولید می‌کند و نمی‌تواند فرکانس یا ارتباط فاز را تثبیت نماید در حالی که در حالت پالسی عمل می‌نماید. این فاکتورها برای عملکرد بالای رادارها ی پالسی بسیار مهم هستند که درآن‌ها فنون پردازش بر روی مجموعه‌ای از پالس‌های بازگشتی عمل می‌نمایند. (رادارهای مدرن از این گونه امروزه عموماً از منابع نیمه‌رسانا با نویز کم به همراه یک TWT برای تقویت‌کنندگی توان استفاده می‌نمایند) حال کاربرد مگنترون‌ها عموماً برای پخت‌وپز با مایکروویو می‌باشد.