VÁLVULAS PARA ALTA FREQUÊNCIA - MICROONDAS

Por volta de 1930, a capacidade de geração das válvulas de transmissão estava limitada as freqüências de 30 - 400 Mhz, conhecidas como faixa de VHF - Very High Frequency. Assim, as primeiras pesquisas para

(a) triodo de UHF usado em Radar

transmissões simultâneas de sinais de áudio e vídeo estavam sujeitas a esta gama de freqüência.
Para atender a demanda destes novos canais de transmissão, o espectro de radio freqüência foi expandido para até 900 MHz originando a faixa de UHF - Ultra High Frequency. O triodo foi o primeiro tipo válvula para operação em freqüências até 4000 MHz. O triodo tinha boa performance para transmissões de sinais de vídeo. Entretanto, devido a várias deficiências como capacitância, auto-indutância, lentidão no deslocamento de elétrons entre o catodo e a grade, o triodo era limitado para operar dentro do conceito de densidade de modulação. (a)
Para contornar esta dificuldade inerente ao triodo, foram desenvolvidos novos tipos de válvulas para geração de altas freqüências, onde agora se considerava a velocidade de deslocamento dos elétrons entre o catodo e o anodo princípio este conhecido como velocidade de modulação. Assim foram desenvolvidas as válvulas conhecidas como

(b) válvulas KLYSTRON; a esquerda tipo 723A em bulbo metálico sintonizada por um tipo de cavidade interna; a direita tipo 726B, com potência de 150 mW para freqüências de 2,9  e 3.4 GHz.

KLYSTRON E MAGNETRON.
A válvula KlYSTRON é um amplificador de potência de microondas operando pelo principio de velocidade de modulação para transmissão de sinais de vídeo e radar em freqüências de até 3500 MHz.
Nesta válvula, a velocidade dos elétrons é submetida a oscilações periódicas de forma que os elétrons em seu percurso do catodo para o anodo atravessam por dois pares de grades ou cavidades ressonantes, adquirindo energia e, assim, conseqüentemente a válvula atua como elemento amplificador.
Entretanto, as primitivas válvulas KLYSTRON não eram capazes de fornecer alto ganho, bem como rendimento apropriado. Assim, logo em seguida, surgiu a válvula KLYSTRON de potência de múltiplas cavidades. Esta por sua vez tinha uma configuração mais robusta, permitindo maior emissão de elétrons através de um catodo de forma côncava, para facilitar a focalização do feixe de elétrons. Finalmente, no lugar de usar diversos ressoadores ou cavidades um novo conceito de válvula foi desenvolvido onde o fluxo de elétrons passava diversas vezes através de uma única cavidade surgindo, assim o KLYSTRON REFLEXO (b)

(c) moderno MAGNETRON usado em radares aeronáuticos onde: a)imã de alta coercitividade b) conectores c) saída de rádio-freqüência.

válvula Klystron, tipo WL-417 ou VT-277, para operação em faixas de freqüências de 2650-3330 MHz. Fornecida em base octal, com tomada para cabo coaxial e sistema de sintonia mecânica.

Em 1943, no auge da segunda guerra mundial, os alemães conseguiram capturar dos ingleses, um novo tipo de válvula de alta freqüência usada nos primeiros radares. Era o MAGNETRON de cavidade, criado pelo esforço de guerra inglês.
Apesar deste feito de espionagem, o alto comando alemão não considerou a possibilidade dos ingleses já estarem usando este tipo de válvula em aparelhos para detecção de objetos a longa distância, o então denominado radar centimétrico.
Este erro estratégico custou muito caro à marinha alemã pelo holocausto dos seus submarinos causados pelo emprego dos radares ASV - Airborne Detection of Surface Vessels - ou seja, radares instalados em aeronaves.
A história da válvula MAGNETRON, começou em 1918 com as pesquisas do físico americano Albert Hull para controlar o fluxo eletrônico em um diodo sob a influência de um campo magnético.
Basicamente, o MAGNETRON, é uma válvula termiônica de alto vácuo, consistindo de um filamento posicionado no centro de um anodo cilíndrico de forma que os elétrons ficam sujeitos à ação de um campo magnético produzido externamente por uma bobina que envolve a válvula e, assim, usada para controla o fluxo unidirecional da corrente.
Os primeiros MAGNETRONS produziam pouca energia de rádio-freqüência de forma que entre 1920 a 1936 muitos foram os estudos e pesquisas efetuados para melhorar os seu desempenho, dentre os quais se destacam a aquelas realizadas na Inglaterra por John Randal e Henry Boot trabalhando no departamento de Física da universidade de Birmingham. Assim surge o MAGNETRON de múltiplas cavidades baseado no conceito de cavidades ressonantes proposto originalmente pelo físico A. Samuel dos laboratórios Bell nos EUA. Neste novo tipo de válvula, o anodo consistia de um anel de cobre espesso no qual são conformadas as cavidades cilíndricas que se comunicam por meio de fendas com um filamento de tungstênio puro. Desta maneira, em cada cavidade fendida, ocorrem as oscilações em função da freqüência de ressonância de cada uma delas devido ao rápido movimento circular dos elétrons. A energia de alta freqüência é então armazenada por um anel colocado numa das cavidades. No início de 1940, já se dispunha este tipo de válvula com 6 cavidades usando filamento de tungstênio toriado a qual tinha capacidade de dissipação de 400 W operando em regime contínuo de frequências de 9.9 cm. Entretanto, a produção de vácuo era ainda feita por uma bomba externa. Devido à crescente pressão da guerra que eclodia em várias frentes, obrigou que os ingleses desenvolvessem armas cada vez mais precisas e sofisticadas. Assim, no final de 1941, o físico inglês E. Megaw, trabalhando em conjunto com o Almirantado e a General Electric britânica, desenvolve um MAGNETRON totalmente metálico, com imã permanente, usando filamento de tungstênio toriado capaz de produzir 1 kW em freqüência de 10 cm.
Desde então o MAGNETRON evolui rapidamente permitindo o desenvolvimento de uma nova arma, o Radar, e, assim, originando a chamada guerra eletrônica. (c )

Varias válvulas de alta freqüência para emprego militar: A) Tipo Jan CG 2C40 - triodo planar fabricado pela GE para operação em freqüências de até 3 GHz usadas em equipamentos de reconhecimento aéreo tipo IFF, Identification Friend or Foe. B) Tipo 717 a, pentodo de RF fabricado pela W. Electric usada em estágios de áudio-freqüência e alta e extremamente alta freqüência, para RADAR e altímetros. C) Tipo 404 - pentodo miniatura fabricado pela W. Electric, usada em amplificadores de VHF de alto ganho.

Válvulas tipo Acorn desenvolvidas originalmente pela RCA, EUA para uso em estágios de VHF e UHF. À esquerda tipo 954, pentodo e à direita tipo 955, triodo com potência de 1.6W ambas usadas em equipamentos de RADAR.