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2026-04-14T08:31:40Z

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[[Datei:CFA L-4756A.jpg|mini|rechts|Wassergekühltes Amplitron L−4756A im Transportbehälter; zu sehen ist der symmetrische Dauermagnet, an dem die Tragegriffe angebracht sind, sowie links oben und rechts unten die Rechteck-[[Hohlleiter]]-Ports]]
Das '''Amplitron''' ist eine spezielle [[Elektronenröhre]], welche im [[Mikrowellen]]bereich als Leistungsverstärker eingesetzt wird. Sie gehört zur Gruppe der [[Laufzeitröhre]]n, bei denen die Elektronenströmung mit einer längs einer Verzögerungsleitung laufenden [[elektromagnetische Welle|elektromagnetischen Welle]] in Wechselwirkung tritt. Das Amplitron ähnelt in seinem Aufbau dem [[Magnetron]], ist aber so konstruiert, dass es nicht als [[Oszillator]] eingesetzt werden kann.

== Bezeichnungen ==
Für das Amplitron werden in der Literatur folgende Bezeichnungen verwendet, die manchmal auch unterschiedliche Einsatzzwecke markieren:

* '''Kreuzfeldverstärker''' ({{EnS|crossed field amplifier}}, kurz '''CFA''') ist der funktionsbezeichnende Oberbegriff für verstärkende Laufzeitröhren mit quer zum Elektronenstrom gerichteten Magnetfeld.
* '''Platinotron''' (von griechisch ''platino'' - Plateau) ist der ursprüngliche Oberbegriff für CFA.
* '''Amplitron''' CFA als schaltbarer Leistungsverstärker. Die Bezeichnung ''Amplitron'' ist ein [[Markenzeichen]] der [[Raytheon|Raytheon Manufacturing Company]].
* '''Stabilotron''': Sonderform des Amplitrons mit Rückkopplung und Resonanzkreis als stabiler HF-Generator.

Die Bezeichnung als '''Magnetronverstärker''' ist ein Trivialname.

== Aufbau und Funktion ==
[[Datei:Amplitron2.png|mini|Prinzipieller Aufbau eines Amplitrons, Ein- und Auskopplung erfolgt hier mittels [[Hohlleiter]]]]
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.

Als Kathode werden auch kalte Platinelektroden verwendet; sie arbeiten aufgrund von [[Sekundärelektronenemission]] und besitzen gegenüber [[Glühkathode]]n den Vorteil einer wesentlich höheren Lebensdauer (geringere Abdampfrate) und einer Unempfindlichkeit gegenüber dem Bombardement mit Restgasionen. Es werden Lebensdauern bis etwa 20.000 h erreicht.<ref>https://epaper.kek.jp/p65/PDF/PAC1965_0169.PDF Impuls-Amplitrons für [[Teilchenbeschleuniger]]</ref>

Wird die Anodenspannung (Hochspannung bis etwa 60 kV) des Amplitrons abgeschaltet, wird das Eingangssignal unverstärkt und leicht bedämpft an den Ausgang geleitet. Somit kann durch Schalten beziehungsweise Variation der Hochspannung die Leistung des Verstärkers moduliert werden. Das Schalten der Hochspannung kann mit [[Thyratron]]s oder Schalt-[[Triode]]n erfolgen.

Amplitrons haben ähnlich hohe Wirkungsgrade wie Magnetrons (22<ref>https://www.ostron.de/seiten/roehren_angebots_liste/magnetron/umi_201/umi_201.htm Typ UMI201 bei Fa. Ostron</ref> bis über 70 %) und besitzen als HF-Generator (Kombination Oszillator - Verstärker oder über einen Resonanzkreis rückgekoppelt) gegenüber jenen ein geringeres Phasen- bzw. Frequenz-[[Jitter]]<ref>https://epaper.kek.jp/p65/PDF/PAC1965_0169.PDF U. a. zum Phasenfehler von Amplitrons für [[Teilchenbeschleuniger]]</ref>.

Amplitrons können auf schlecht angepasste Lasten arbeiten (siehe [[Stehwellenverhältnis]]): während bei anderen Mikrowellengeneratoren von der Last reflektierte Wellen zu erhöhter Verlustleistung oder Phasenfehlern führen, passieren diese das Amplitron rückwärts und verlassen es über dessen Eingang. Vor diesem können sie mit einem [[Richtkoppler]] / [[Zirkulator]] ausgekoppelt und bedämpft werden.

== Verwendung ==
Amplitrons werden gepulst als Hochfrequenzverstärker (etwa 100 MHz bis über 10 GHz) in [[Radargerät]]en und [[Teilchenbeschleuniger]]n eingesetzt. Sie können Pulsleistungen von mehreren Megawatt und Dauerleistungen von mehreren 100 kW erzeugen und besitzen gegenüber Klystron-Verstärkern den Vorteil geringerer Frequenz- und Phasenabweichungen bei Änderungen der Anodenspannung, was ihre Modulierbarkeit erleichtert.

Modulierte Amplitrons (CFA) werden zur Datenkommunikation in der Raumfahrt eingesetzt.<ref>{{Webarchiv|url=http://www-ners.engin.umich.edu/labs/plasma/research/magnetron/brown9.pdf |wayback=20100606143849 |text=THE HISTORY OF THE REENTRANT BEAM CROSSED FIELD AMPLIFIER WITH EMPHASIS ON NOISE COMPARISON WITH THE MAGNETRON }}</ref>

Weiterhin werden sie im kontinuierlichen Betrieb für industrielle Zwecke eingesetzt (Heizzwecke, Plasmaanregung).

== Weblinks ==
* [http://www2.l-3com.com/edd/products/r_cfas.htm Hersteller L-3] - Daten von CFA mit Vergleichstabelle zu [[Raytheon]]-Typen

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Elektronenröhre]]
[[Kategorie:Hohlleiterkomponente]]
[[Kategorie:Elektronenstrahltechnologie]]
[[Kategorie:Markenname]]

Amplitron - Versionsgeschichte

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