Das Amplitron ist eine Hochleistungsröhre im Mikrowellenbereich und gehört zur Gruppe der Laufzeitröhren, bei denen die Elektronenströmung mit einer längs einer Verzögerungsleitung laufenden elektromagnetischen Welle in Wechselwirkung tritt. Es ähnelt in seinem Aufbau stark dem Magnetron.
Für das Amplitron werden in der Literatur auch andere Bezeichnungen verwendet, die manchmal auch unterschiedliche Einsatzzwecke markieren:
- Platinotron Oberbegriff für Rückwärtswellenröhre mit geschlossenem Elektronenstrom und unterbrochenem Verzögerungssystem;
- Amplitron Platinotron als nichtlinearer Leistungsverstärker;
- Stabilotron Sonderform des Amplitrons mit Rückkopplung und Resonanzkreis als stabiler HF-Generator;
- Magnetronverstärker (Trivialname);
- Kreuzfeldverstärker älterer, funktionsbezeichnender Name.
Arbeitsprinzip
1. Kathode
2. Anodenblock
3. Elektronenwolke im Laufraum
4. Verzögerungsleitung
Resonator
Der wesentliche Unterschied zwischen Magnetron und Amplitron besteht darin, dass das Amplitron eine ungerade Anzahl von Resonatoren an der Anode aufweist und kein geschlossenes Verzögerungssystem mit nur einem Ausgang hat, sondern sowohl über einen Eingang als auch einen Ausgang verfügt.
Der Raum zwischen Kathode und Anode wird Laufraum genannt. Parallel zur Kathode befindet sich ein kräftiges magnetische Feld eines Permanentmagneten. In dem Laufraum wirken das elektrostatische Feld der Anodenspannung und das magnetische Feld des Permanentmagneten auf die Elektronen. Da dessen magnetische Kraftlinien senkrecht auf die elektrostatischen Kraftlinien zwischen Anode und Kathode zeigen, diese also kreuzen, heißt diese Röhre auch Kreuzfeldverstärker.
Auf Grund der Ablenkung durch das magnetische Feld bewegen sich die Elektronen nicht auf dem kürzesten Weg zur Anode, sondern auf mehr kreisförmigen Bahnen etwa parallel zu der Verzögerungsleitung. Die zu verstärkende Hochfrequenz ist nun so hoch, dass die Elektronen trotz ihrer Beschleunigung durch das elektrostatische Feld zu langsam sind, um innerhalb einer Periode der Schwingung die Anode zu erreichen.
Die am Eingang angelegte Hochfrequenz überlagert sich mit ihrer Spannung der Hochspannung. Die Elektronen werden nun abhängig von der momentanen Amplitude der Hochfrequenz mal gebremst (negative Halbwelle der Schwingung), mal zusätzlich beschleunigt (positive Halbwelle). Deshalb existieren im Laufraum nun Elektronen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Die langsameren Elektronen werden durch die schnelleren eingeholt und so bilden sich starke Elektronenpakete, welche nun Energie im Takt der Hochfrequenz an die Verzögerungsleitung abgeben können. Am Ausgang kann nun das verstärkte hochfrequente Signal abgegriffen werden.
Wird das Amplitron in den Signalweg geschaltet, ohne dass eine Versorgung mit Hochspannung erfolgt, dann wird das Eingangssignal entlang der Verzögerungsleitung mit nur geringer Dämpfung an den Ausgang geleitet. Somit kann durch einfaches Abschalten der Hochspannung die Leistung des Verstärkers reduziert werden.