DE1081155B - Microwave tubes with crossed, static, electric and magnetic fields, which contain an electrode with an interdigital structure as an interaction circle - Google Patents
Microwave tubes with crossed, static, electric and magnetic fields, which contain an electrode with an interdigital structure as an interaction circleInfo
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- Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
Description
DEUTSCHESGERMAN
Bei verschiedenen Typen von Mikrowellenröhren mit gekreuzten, statischen, elektrischen und magnetischen Feldern werden Elektroden mit Interdigitalstruktur als Wechselwirkungskreise verwendet, z. B. bei Einkreismagnetronröhren und bei gewissen Wanderfeldröhren und Rückwärtswellenröhren. Meist müssen die genannten Elektroden einen erheblichen Teil des Arbeitsstromes der Röhren aufnehmen, bei den EinkreismaghetriOnröhren beispielsweise sogar den gesamten von 'der Kathode emittierten Elektronenstrom. Da sich diese Elektroden dabei auf positivem Gleichpotential gegenüber der die Elektronen liefernden Kathode oder einer Leitelektrode befinden, wird an den Elektroden mit Interdigitalstruktur durch den Elektronenaufprall eine unter Umständen erhebliche Leistung in Wärme umgesetzt, die von diesen abgeführt werden muß. Die Wärmeabfuhr ist aber gerädeT bei Elektroden mit Interdigitalstruktur schwierig, weil die ineinandergreifenden fingerförmigen Elemente solcher Elektroden meist relativ lang und schlank sind. Es wird so die zulässige Verlustleistung und damit auch die Nutzleistung derartiger Röhren durch die relativ schlechte Wärmeabfuhr der fingerförmigen Elemente entscheidend begrenzt, weil diese Elemente bei größeren Röhrenleistungen eine unzulässig hohe Temperatur annehmen würden.With different types of microwave tubes with crossed, static, electric and magnetic Electrodes with an interdigital structure are used as interaction circles in the fields, e.g. B. with single-circle magnetron tubes and with certain traveling wave tubes and reverse wave tubes. Most of time the electrodes mentioned must absorb a considerable part of the working current of the tubes For example, in the case of the single-circle triangular tubes, even the entire electron current emitted by the cathode. Since these electrodes are at a positive DC potential compared to the one supplying the electrons Cathode or a lead electrode are located on the electrodes with interdigital structure through the Electron impact converts a possibly considerable power into heat, which is dissipated by this must become. The heat dissipation is particularly difficult with electrodes with an interdigital structure, because the interlocking finger-shaped elements of such electrodes are usually relatively long and slender are. The permissible power loss and thus also the useful power of such tubes is determined the relatively poor heat dissipation of the finger-shaped elements is critically limited because these elements would assume an impermissibly high temperature with larger tube outputs.
Die Herstellung der Elemente aus Metallen mit hoher Schmelztemperatur bringt keine wesentliche Verbesserung, weil diese Metalle zugleich auch ein schlechteres Wärmeleitvermögen besitzen.The production of the elements from metals with a high melting temperature does not bring any significant Improvement because these metals also have poor thermal conductivity.
Es ist bekannt, beim Resonator einer Einkreismagnetronröhre die Elemente so auszubilden, daß ihre radiale Breite mit zunehmendem Abstand vom freien Elementende stark zunimmt und an der Elementwurzel in der Größenordnung der Elementlänge liegt. Eine derartige Maßnahme bringt zwar eine Verbesserung der Wärmeabfuhr mit sich, sie wird jedoch durch hochfrequenztechnische Nachteile, nämlich höhere Kapazität zwischen den Elementen und schlechtere Schwingmoduistrennung, erkauft.It is known to design the elements in the resonator of a single-circuit magnetron tube so that their radial width increases sharply with increasing distance from the free element end and at the element root is of the order of magnitude of the element length. Such a measure brings an improvement the heat dissipation with it, but it is due to high-frequency disadvantages, namely higher Capacity between the elements and poorer oscillation module separation, bought.
Die Erfindung baut nun auf dem Gedanken auf, nicht die Abfuhr der bei den bekannten Anordnungen ungefähr mit gleichmäßiger Verteilung über die Elementlänge erzeugten Wärme zu verbessern, sondern die Erzeugung der Verlustwärme örtlich so zu verteilen, daß ihre Abfuhr mit hochfrequenztechnisch einwandfreien Mitteln erfolgen kann. Es werden demgemäß die Elemente so ausgebildet, daß in den schlechter kühlbaren Partien nahe dem freien Ende jedes Elementes eine geringere Dichte der auf treffenden Elektronen herrscht als in den besser zu kühlenden Partien nahe der Elementwurzel. Eine Mikrowellenröhre mit gekreuzten, statischen, elektrischen und magnetischen Feldern, welche eine Elektrode mit Mikrowellenröhre mit gekreuzten,The invention is now based on the idea, not the discharge of the known arrangements rather, to improve heat generated with approximately even distribution over the element length to distribute the generation of the heat loss locally in such a way that its removal with high-frequency technology flawless means can be done. There are accordingly the elements formed so that in the less coolable areas near the free end of each element have a lower density of hitting Electrons prevail than in the areas that are better to be cooled near the element root. A microwave tube with crossed, static, electric and magnetic fields, which an electrode with Microwave tube with crossed,
statischen, elektrischen
und magnetischen Feldern,
■ welche eine Elektrode mit Interdigitalstruktur als Wechselwirkungskreis enthält
static, electrical
and magnetic fields,
■ which contains an electrode with an interdigital structure as an interaction circle
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Glarus (Schweiz)Glarus (Switzerland)
Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
-■ München 23, Dunantstr. 6Representative: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, patent attorney,
- ■ Munich 23, Dunantstr. 6th
Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 9. Mai 1958Claimed priority:
Switzerland from May 9, 1958
Dr. rer. nat. Dieter Weber, Killwangen, AargauDr. rer. nat. Dieter Weber, Killwangen, Aargau
(Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden(Switzerland),
has been named as the inventor
Interdigitalstruktur als Wechselwirkungskreis enthält, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die die Interdigitalstruktur bewirkenden ineinandergreifenden fingerförmigen Elemente so ausgebildet sind, daß im Wechselwirkungsbereich der Interdigitalstruktur der jeweilige Abstand der fingerförmigen Elemente von der der Interdigitalstruktur gegenüberliegenden Kathode oder Leitelektrode nach den freien Enden der fingerförmigen Elemente hin zunimmt.Contains interdigital structure as a circle of interaction, is characterized according to the invention in that the interdigitated finger-shaped elements which effect the interdigital structure are designed in this way are that in the interaction area of the interdigital structure, the respective distance between the finger-shaped Elements from the cathode or lead electrode opposite the interdigital structure to the free ones Increases towards the ends of the finger-shaped elements.
Die Fig. 1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel einen Axialschnitt durch eine Einkreismagnetronröhre. Der toroidförmige Hohlraumresonator A mit den abwechselnd an seinen beiden .Seitenwänden befestigten fingerförmigen Elementen 6* umgibt konzentrisch die zylinder förmige Kathode K. Erfindungsgemäß ist das freie Ende jedes Elementes S weiter von der Kathode K entfernt als die Elementwurzel, d. h. die Stelle, an der das Element an die Seitenwand des Resonators A stößt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die der Kathode zugewandte Seite des ungefähr trapezförmigen Elementes ,S1 längs der Geraden b, die mit der Achse α des Systems bzw. der Kathode einen Winkel von vorzugsweise höchstens 10° bildet.As a first exemplary embodiment, FIG. 1 shows an axial section through a single-circle magnetron tube. The toroidal cavity resonator A with the finger-shaped elements 6 * fastened alternately on its two side walls concentrically surrounds the cylindrical cathode K. According to the invention, the free end of each element S is further away from the cathode K than the element root, ie the point at which the Element on the side wall of the resonator A abuts. In the exemplary embodiment shown, the side of the approximately trapezoidal element S 1 facing the cathode runs along the straight line b, which forms an angle of preferably at most 10 ° with the axis α of the system or the cathode.
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' Dieselbe Elementform kann natürlich angewendet werden, wenn die Elektrode mit Interdigitalstruktur nicht toroidförmig in sich geschlossen, sondern beispielsweise langgestreckt gerade ist, wie z.B. bei Wanderfeldröhren. In solchen Röhren liegt meist an Stelle der Kathode eine Leitelektrode mit ebener Oberfläche der als Verzögerungsleitung dienenden Elektrode mit Interdigitalstruktur parallel gegenüber. Es sind in diesem Falle die der Leitelektrode zugewandten Seiten der Elemente um vorzugsweise höchstens 10° gegenüber der Ebene der Leitelektrode zu neigen.'The same element shape can of course be applied if the electrode has an interdigital structure is not closed in a toroidal shape, but is, for example, elongated and straight, as is the case with traveling wave tubes. In such tubes there is usually a guide electrode with a flat surface instead of the cathode parallel to the electrode with interdigital structure serving as a delay line. There are in In this case, the sides of the elements facing the lead electrode are preferably at most 10 ° opposite incline to the plane of the lead electrode.
Die Fig. 2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel einen Schnitt durch eine langgestreckte Elektrode (Verzögerungsleitung) mit Interdigitalstruktur, bei welcher die erfindungsgemäße Maßnahme durch stufenförmige Ausbildung der der Kathode oder Leitelektrode zugewandten Seiten der Elemente 5* realisiert ist. Die einzelnen Stufen (in der Figur besitzen die Elemente jeweils nur eine Stufe; selbstverständlich können beliebig viele Stufen pro Element vorgesehen werden) verlaufen parallel zur Kathode bzw. Leitelektrode. Zum Erreichen der vorgesehenen Wirkung muß die erfindungsgemäße Stufung innerhalb des Wechselwirkungsbereiches der Interdigitalstruktur angebracht sein, im Gegensatz zu einer bekannten, eine Verzögerungsleitung mit Interdigitalstruktur aufweisenden Wanderfeldröhre, bei welcher die Querschnittsänderungen der fingerförmigen Elemente außerhalb des Wechselwirkungsbereiches der Interdigitalstruktur vorgesehen sind, um eine Phasenver-Schiebung zu bewirken.As a second exemplary embodiment, FIG. 2 shows a section through an elongated electrode (Delay line) with interdigital structure, in which the measure according to the invention by step-shaped Implementation of the sides of the elements 5 * facing the cathode or lead electrode is. The individual levels (in the figure the elements only have one level; of course any number of steps can be provided per element) run parallel to the cathode or Lead electrode. To achieve the intended effect, the classification according to the invention must be within of the interaction area of the interdigital structure, in contrast to a known, a delay line with an interdigital structure having traveling wave tube, in which the cross-sectional changes of the finger-shaped elements outside the interaction area of the interdigital structure are provided to effect a phase shift.
Versuche haben ergeben, daß die erfindungsgemäße Gestaltung der Elemente in einer sonst unveränderten Einkreismagnetronröhre eine Erhöhung der Verlustleistung auf etwa den doppelten Wert zuläßt.Tests have shown that the inventive design of the elements in an otherwise unchanged Single-circuit magnetron tube allows the power loss to be increased to about twice the value.
Claims (3)
Deutsche Patentschrift Nr. 952 015.Considered publications:
German patent specification No. 952 015.
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