Un amplificateur hyperfréquence est un dispositif permettant d’améliorer le signal de puissance de sortie d’un dispositif hyperfréquence, généralement en augmentant l’amplitude ou la hauteur de l’onde qui est directement liée à son niveau de puissance. Ceci est accompli en canalisant une puissance d’entrée supplémentaire vers le dispositif à micro-ondes afin que son rayonnement micro-ondes transporte plus d’énergie. De tels amplificateurs fonctionnent généralement à des fréquences basses du spectre des ondes radio, qui vont d’environ 300 mégahertz ou plus, et ils sont utilisés à diverses fins, des communications à large bande aux systèmes radar et à la guerre électronique par l’armée. Il existe plusieurs types différents d’amplificateurs micro-ondes, notamment le Gyrotron, le Klystron et l’Amplitron, également connu sous le nom d’amplificateur à champ croisé (CFA) ou Platinotron.
Dans les communications à large bande, un amplificateur micro-ondes est basé sur la technologie des transistors comme le transistor à jonction bipolaire (BJT) et le transistor à effet de champ (FET). De tels amplificateurs sont souvent des systèmes à plusieurs étages pour perpétuer la puissance d’un signal sur de longues distances où la technologie se concentre sur l’efficacité du signal transmis par rapport à tout bruit introduit en cours de route. De plus, bien que l’instabilité des circuits de polarisation soit commune aux amplificateurs, le développement de circuits intégrés pour le contrôle de la polarisation par rétroaction a agi comme une application tampon pour rendre la stabilité de ce type d’amplificateur hyperfréquence beaucoup plus fiable à partir de 2011.
Le Gyrotron est un amplificateur à micro-ondes qui fonctionne à des fréquences plus élevées dans le spectre radioélectrique, allant d’une plage de puissance de 20 gigahertz à 35 gigahertz. Il est utilisé pour des applications spécialisées telles que les tours de liaison montante vers des engins spatiaux et des satellites en orbite ou pour les systèmes d’émetteurs radar planétaires. Bien que les gyrotrons aient été conceptualisés pour la première fois à la fin des années 1950, les premiers modèles ne pouvaient atteindre des niveaux de puissance qu’en milliwatts. La Russie a été pionnière dans la recherche sur leur développement et atteignait des niveaux de puissance de 22 kilowatts à la fin des années 1970.
L’amplificateur à champ croisé ou amplitron est un autre type d’amplificateur hyperfréquence à large bande qui a des propriétés similaires à celles d’un magnétron, ce qui en fait un dispositif utile pour les accélérateurs nucléaires. Il peut produire des niveaux de puissance maximum de l’ordre du mégawatt à partir de 2011, mais fonctionne généralement au niveau du kilowatt, ce qui le rend utile dans bon nombre des mêmes applications que le Gyrotron. Bien que l’Amplitron puisse augmenter les taux d’efficacité des équipements micro-ondes à environ 70%, il est généralement utilisé comme amplificateur de signal intermédiaire dans les équipements.
Le Klystron est une sorte d’hybride entre des outils d’amplification comme le Gyrotron et l’Amplitron. Il s’agit d’un amplificateur hyperfréquence capable de produire des signaux d’onde porteuse de faible et de forte puissance, et est utilisé à la fois dans les systèmes de télécommunications et dans la recherche sur les accélérateurs de particules. Le Klystron est antérieur à la conception du Gyrotron, ayant été conçu pour la première fois en 1937 par deux frères, Russell et Sigurd Varian, à l’Université de Stanford aux États-Unis. La découverte par les deux hommes est créditée de l’avancement du développement des systèmes radar aux États-Unis et au Royaume-Uni avant le déclenchement de la Seconde Guerre mondiale, mais le Klystron a été incorporé dans les systèmes radar utilisés par l’Allemagne pendant la guerre alors que les puissances alliées comptaient plutôt sur des systèmes plus puissants. équipement magnétron développé pour la première fois en 1940.