DE1491446A1 - Magnetron with internal magnet - Google Patents

Magnetron with internal magnet

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DE1491446A1
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tube
magnet
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cold cathode
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Joseph Feinstein
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    • HELECTRICITY
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    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/34Travelling-wave tubes; Tubes in which a travelling wave is simulated at spaced gaps
    • H01J25/42Tubes in which an electron stream interacts with a wave travelling along a delay line or equivalent sequence of impedance elements, and with a magnet system producing an H-field crossing the E-field
    • H01J25/44Tubes in which an electron stream interacts with a wave travelling along a delay line or equivalent sequence of impedance elements, and with a magnet system producing an H-field crossing the E-field the forward travelling wave being utilised
    • HELECTRICITY
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    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/02Electrodes; Magnetic control means; Screens
    • H01J23/10Magnet systems for directing or deflecting the discharge along a desired path, e.g. a spiral path

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  • Microwave Tubes (AREA)

Description

Prioritäti 13. März I964 - V. St. v. Amerika, Ser. No, 351,749Priority March 13, 1964 - V. St. v. America, Ser. No, 351,749

Die Erfindung betrifft allgemein Kaltkathoden-Magnetron-Oazillatoren und -Verstärker und insbesondere ein Magnetron mit einem verbesserten Magneten, durch den Gröase und Gewicht der Magnetronröhre wesentlloh herabgesetzt werden. Solche verbesserten Magnetrone sind besonders brauchbar als Senderöhren in Radaranlagen, Radar-Störsendern, Radioastronomie, Funkverbindungen und als Rauschgenerator.The invention relates generally to cold cathode magnetron oscillators and amplifiers, and in particular a magnetron with an improved magnet, due to the size and weight of the magnetron tube be reduced. Such improved magnetrons are particularly useful as transmitter tubes in radar systems, radar jammers, radio astronomy, Radio links and as a noise generator.

Es sind bereits Kaltkathoden-Kreuzfeld-Yerstärker- oder -Oszlllatorröhren von kreisförmigem Aufbau, im Folgenden Magnetrons genannt, gebaut worden. Im Folgenden soll unter "Kaltkathode" eine Kathode ver«They are already cold cathode cross-field amplifier or oscillator tubes of circular structure, hereinafter referred to as magnetrons, have been built. In the following, a cathode is to be used under "cold cathode"

909824/ÖS24 "/2 909824 / ÖS24 " / 2

_2_ U9H46_ 2 _ U9H46

standen werden, die im Betrieb auf einer Temperatur unterhalb der typisohen Glühemissionstemperatur für den Kathodenwerkatoff arbeitet, so dass, wenn die Kathode gleichzeitig der Emitter ist, der überwiegende Eraissionsmeohaniemus ein anderer als Glühemiesion ist, beispielsweise Sekundäremission oder Feldstärkeemission usw. Die bekannten Kaltkathodenmagnetrona enthielten Permanentmagnete zur Erzeugung des Magnetfeldes im Strahl-Feld-Weohselwirkungebereioh. Diese Permanentmagnete sind bisher ausserhajb des Röhrengefässes angeordnet worden und überspannten den Wechselwirkungsspalt. Einige dieser bekannten Magnete sind zylinderförmig, andere C-förmig und weitere waren schüsseiförmig ausgebildet und umgaben den ganzen V/echselwirkungsspalt. Wegen der hohen Flußstreuung sind alle diese Magnete relativ schwer und massig gewesen, sie waren hauptsächlich für die Grosse und das Gewicht der ganzen Röhre maßgebend. will stand at a temperature below during operation the typical glow emission temperature for the cathode material works, so that when the cathode is also the emitter, the predominant emission mechanism is other than glow emission is, for example secondary emission or field strength emission, etc. The known cold cathode magnetrona contained permanent magnets to generate the magnetic field in the beam-field interaction. These permanent magnets have so far been outside of the tubular vessel were arranged and spanned the interaction gap. Some of these well-known magnets are cylindrical, others C-shaped and others were bowl-shaped and surrounded the entire gap. Because of the high flow dispersion are all these magnets were relatively heavy and bulky, they were mainly decisive for the size and weight of the whole tube.

Erfindungsgemäss ist der Permanentmagnet zur Erzeugung des Magnetfeldes im Weohselwirkungsraum eines Kaltkathodenmagnetrons innerhalb der Kaltkathode angeordnet, so dass die Grosse und das Gewicht des Permanentmagneten wesentlich herabgesetzt ist, beispielsweise um einen Faktor 10.According to the invention, the permanent magnet is used to generate the magnetic field in the interaction space of a cold cathode magnetron within the cold cathode arranged so that the size and weight of the Permanent magnets is significantly reduced, for example by a factor of 10.

Durch die Erfindung soll ein verbessertes Magnetron mit einem kleineren und leichteren Magnet geschaffen werden.The invention aims to provide an improved magnetron with a smaller one and lighter magnet can be created.

Erfindungsgemäss wird ein Permanentmagnet in einer Aushöhlung der Kathode eines Kaltkathoden-Magnetron-Oszillators oder -VerstärkersAccording to the invention, a permanent magnet is placed in a cavity in the cathode of a cold cathode magnetron oscillator or amplifier

909824/0524 .../3909824/0524 ... / 3

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

U91U6U91U6

zur Erzeugung des statischen Hagnetfeldes im StrahlwFeld-Wechselwirkungsraum angeordnet, so dass die Grosse und das Gewicht der Röhre wesentlich herabgesetzt wird.arranged to generate the static magnetic field in the jet field interaction space , so that the size and weight of the tube is significantly reduced.

Veiter wird erfindungsgemäss ein Rauschgenerator verfügbar gemaoht» bei dem die Anodenleitung zum Verstärken und Auskoppeln von Rausch« Signalen in einem breiten Frequenzband dient, die in den Raumladungs· Speichen innerhalb der Magnetronröhre erzeugt worden sind.Veiter, according to the invention, a noise generator is made available » in which the anode line for amplifying and decoupling noise « Signals in a wide frequency band, which in the space charge Spokes have been created inside the magnetron tube.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigern Fig· 1 einen Längsschnitt durch ein Magnetron mit Merkmalen der ErfindungιFurther features and advantages of the invention emerge from the following description in conjunction with the drawing; show it 1 shows a longitudinal section through a magnetron with features of the invention

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1} Fig. 3 eine Abwicklung gemäße Linie 3-3 in Fig. 2j i'ig. 4 ein o-Ä-Diagramm zur Darstellung der Dispersionskurve derFig. 2 is a cross-section along the line 2-2 in Fig. 1} FIG. 3 shows a development according to line 3-3 in FIG. 2j i'ig. 4 is an O-A diagram to illustrate the dispersion curve of FIG

Verzögerungsleitung der Röhre nach Fign. 1 und 2} und Fig. 5 die Abhängigkeit der magnetischen Feldstärke H in Abhängigkeit vom Abstand längs der axialen Mittellinie des Weohselwirkungsspaltes mit Darstellung der Relativlage und der Formen von Anode, Kathode und der magnetischen H-Feldlinien für die Röhre nach Fign. 1 und 2.Delay line of the tube according to FIGS. 1 and 2} and 5 shows the dependence of the magnetic field strength H as a function the distance along the axial center line of the Weohsel action gap with representation of the relative position and the shapes of the anode, cathode and the magnetic H-field lines for the tube according to FIGS. 1 and 2.

In *'ign. 1 und 2 ist die erfindungsgemässe Verstärkerröhre dargestellt. Insbesondere ist ein hohlzylindrischer Hauptkörper 1, beispielsweise aus Kupfer, mit Endwänden, beispielsweise aus Kupfer, dargestellt; alle Teile zusammen bilden den Vakuumabschluss der Röhre.In * 'ign. 1 and 2 the amplifier tube according to the invention is shown. In particular, a hollow cylindrical main body 1, for example made of copper, with end walls, for example made of copper, shown; all parts together form the vacuum seal of the Tube.

909824/0524909824/0524

«4- U91U6«4- U91U6

Eine bogenförmige, unterteilte Doppelkamm-VerzögerungBleitung 2 ist koaxial im Hauptkäper 1 angeordnet. Die Verzögerungsleitung 2 besteht aus zwei ineinandergreifenden leitenden Kämmen, die ihrerseits aus axial entfernt voneinander angeordneten und einander gegenüber» liegenden leitenden Rückenteilen A und B bestehen, die eine Zweidrahtleitung bilden (vergl. Fig. 3) und einer Reihe von ineinander-, greifenden leitenden plattenartigen Zinken 3· ^ie Zinken 3 Bind bei 4 gegabelt, um eine induktive Blindbelastung in Reihe mit den beiden Leitern A und B einzuführen, während der Raum zwischen den benachbarten Zinken 3 von einander gegenüberliegenden Leitern eine kapazitive Spannung quer zu den Leitern A und B entwickelt. Die Anode besteht aus dem Zylinder 1 und der Anodenleitung 2.An arcuate, split double comb delay line 2 is arranged coaxially in the main body 1. The delay line 2 exists of two interlocking conductive combs, which in turn consist of axially spaced apart and opposite one another » lying conductive back parts A and B are made, which are a two-wire line form (see. Fig. 3) and a series of interlocking, interdigitated conductive plate-like prongs 3 · ^ ie prongs 3 bind at 4 forked to introduce a reactive inductive load in series with the two conductors A and B, while the space between the adjacent 3 prongs of opposing conductors a capacitive Tension developed across conductors A and B. The anode consists of cylinder 1 and anode lead 2.

Die Verzögerungsleitung 2 hat einen raumharmoniBchen Fundamental-Vorwärtswellen-Betriebsmodus, wie durch Kurve 5 im (^-^--Diagramm Fig· '4 angegeben.The delay line 2 has a spatially harmonious fundamental forward wave mode of operation, as shown by curve 5 in the (^ - ^ - diagram Fig. 4 indicated.

Eine hohlzylindrieohe Kaltkathode 6, beispielsweise aus Beryllium, Kupfer oder Aluminium, ist koaxial in der Verzögerungsleitung 2 angeordnet, so dass ein ringförmiger elektronischer Wechselwirkungen bereioh 7 im Raum zwischen der Kathode 6 und der Verzögerungsleitung 2 begrenzt wird·A hollow cylindrical cold cathode 6, for example made of beryllium, Copper, or aluminum, is arranged coaxially in the delay line 2, so that an annular electronic interactions bereioh 7 in the space between the cathode 6 and the delay line 2 is limited

Zwei Kathodenpolschuhe Θ, beispielsweise aus Eisen, schliessen die offenen finden dee Kathodenemittere 6 ab und dienen auch als Kathoden-Endkappen. Ein zylindrischer Kathodentragzapfen 9, beispielsweise aus unmagnetischem rostfreiem Stahl, ragt axial durch das Röhren-Two cathode pole shoes Θ, for example made of iron, close the open cathode emitters 6 and also serve as cathode end caps. A cylindrical cathode support pin 9, for example made of non-magnetic stainless steel, protrudes axially through the tube

90982W052490982W0524

U9!U6U9! U6

gefäss durch einen Hochspannungsisolator 11 üblicher Konstruktion, so das8 der Kathodenemitter koaxial hierzu gehaltert wird* Sie Stange 9 ist am Ende mit Seirinde versehen und die Kaltkathode mit ihren Endkappen θ wird auf der Stange mittels einer Mutter 12 gehalten. vessel through a high-voltage insulator 11 of conventional design, so that the cathode emitter is held coaxially with this * you Rod 9 is provided with silk bark at the end and the cold cathode with its end caps θ is held on the rod by means of a nut 12.

Eine Niederdruck-Gasfüllung, beispielsweise H2, Aroder Xe unter einem Druok von 1θ" mm Hg wird im Weohselwirkungsraum verwendet, um die Kaltkathodenentladung einzuleiten, wenn die Röhre als Rauachgenerator betrieben lird. Gasgefüllte Kaitkathoden-MagnetronosailIatoren sind beschrieben in "Crossed-Field Microwave Devices", Band 2, Okress, Seiten 3OI-313 (196I). Dieser Betriebsmodus wird eingehender später beschrieben. Wenn die Röhre als Verstärker betrieben wird, reicht die HP-Treibleistung aus, die Elektronenentwicklung für die Kaltkathode unter Hochvakuum einzuleiten. Die Kathode schliesst Emitter 6 zusammen mit den Endkappen θ ein.A low-pressure gas filling, for example H 2 , Ar or Xe under a pressure of 10 "mm Hg, is used in the Weohsel action space to initiate the cold cathode discharge when the tube is operated as a smoke generator. Gas-filled cathode magnetronosailizers are described in" Crossed-Field Microwave Devices ", Volume 2, Okress, pages 30I-313 (196I). This operating mode will be described in more detail later. If the tube is operated as an amplifier, the HP drive power is sufficient to initiate the development of electrons for the cold cathode under high vacuum. The cathode closes the emitter 6 together with the end caps θ.

HP-Ausgangsleistung wird über eine Koaxialleitung 18 von der Röhre abgenommen und an einennicht dargestellten geeigneten Verbraucher weitergeleitet. Die Koaxialleitung 18 tritt bei 19 in den Röhrenkörper ein und wird in der Seitenwand des Hauptkörpers mittels einer axial gerichteten Bohrung 21 gebildet, und der Körper dient als Aussenleiter für die Koaxialleitung 18 innerhalb des Röhrenkörpers 1. Der Mittelleiter 22 der Koaxialleitung 18 greift axial durch die Bohrung 21 und wird elektrisch an den Aueeenleiter am Boden der Bohrung 21 angeschlossen, eo dass ein Kurzschluss gebildet wird.HP output power is supplied via coaxial line 18 from the tube accepted and forwarded to a suitable consumer not shown. The coaxial line 18 enters the tube body at 19 and is formed in the side wall of the main body by means of an axially directed bore 21, and the body serves as the outer conductor for the coaxial line 18 within the tube body 1. The center conductor 22 of the coaxial line 18 engages axially through the bore 21 and is electrically connected to the outer conductor Bottom of the bore 21 connected, eo that a short circuit is formed will.

90Ö824/Q524 .../690Ö824 / Q524 ... / 6

-6- U91U6-6- U91U6

Bin leitender finger 23 ragt vom Mittelleiter 22 radial in den Höhrenkörper hinein. Der Finger 23 ist eine viertel Wellenlänge vom Kurzschluasende der Koaxialleitung 18 entfernt angeordnet} so dass eine KOaX-11T11-Sekt ion gebildet wird, mit der eine hohe Impedanz an Welleimergie reflektiert wird, die zum Kurzschlussende der Koaxleitung am Pinger 23 vorbeiwandert. Eine Öffnung 24 ist in der Seitenwand des Aussenleiters der Koaxleitung angeordnet) so daBS der Finger 23 hindurchragen kann. Der Finger 23 ist über eine inpassungs-Viertelwellensektion gemäss Fig. 3 an die Verzögerungsleitung 2 angeschlossen. A conductive finger 23 protrudes radially from the central conductor 22 into the body of the ear. The finger 23 is arranged a quarter wavelength away from the short-circuit end of the coaxial line 18} so that a KOaX 11 T 11 section is formed with which a high impedance is reflected from wave energy that wanders past the pinger 23 to the short-circuit end of the coaxial line. An opening 24 is arranged in the side wall of the outer conductor of the coaxial line so that the finger 23 can protrude. The finger 23 is connected to the delay line 2 via an in-fitting quarter-wave section according to FIG.

Die Koaxleitung 18 hat eine gewisse Eigenimpedanz, beispielsweise 50 Ohm. Die Doppelkammleitung 2 hat eine gewisse Eigenimpedanz von beispielsweise 85 Ohm. Die Anpassektion ist in Richtung des Weges 1 eine elektrische viertel Wellenlänge lang, einschliesslich der Wirkung der Blindbelastung des Abschnittes 26. Die charakteristischeThe coaxial line 18 has a certain inherent impedance, for example 50 ohms. The double comb line 2 has a certain inherent impedance of, for example, 85 ohms. The adjustment is in the direction of the path 1 an electrical quarter of a wavelength, including the effect of the reactive load of section 26. The characteristic

Leiterimpedanz Z der Viertelwellensektion 25 ist gleich der omThe conductor impedance Z of the quarter-wave section 25 is equal to the om

Quadratwurzel aus dem Produkt der Eigenimpedanz Z_2 der Verzögerungsleitung und der Impedanz ZQ1 der Koaxleitung bemessen, d.h.The square root of the product of the inherent impedance Z_ 2 of the delay line and the impedance Z Q1 of the coaxial line, ie

Z -V Zn* χ Znri. Wenn diese Bedingung für die Sektion 25 einge-Om I Ui Od Z -V Z n * χ Z nri . If this condition is met for section 25- Om I Ui Od

halten wird und der Viertelwellen-Drosselträger am HT"-Abschnitt der Koaxleitung 18 vorgesehen ist, wird ein praktisch reflektionsfreier Energiefluss von der Verzögerungsleitung 2 zur Koaxleitung 18 erreicht»and the quarter-wave choke carrier is provided on the H T "section of the coaxial line 18, a practically reflection-free flow of energy from the delay line 2 to the coaxial line 18 is achieved»

Ein Leitungstrenner 27 ist am Absohlussende der Verzögerungsleitung und der Anpassung 25 vorgesehen. Das Trennstück 27 erstreckt sichA line separator 27 is at the bottom end of the delay line and the adaptation 25 is provided. The separator 27 extends

908824/0524 *"/7 908824/0524 * " / 7

-7- H9H46-7- H9H46

über einen Bogen von etwa 45 · Die Verzögerungsleitung 2 beginnt sun anderen Ende dee Trennetüokeβ 27· Sin Dämpfungselement 28, beispielsweise aus mit Kohlenstoff getränkter Tonerde, ist in der WUn des ersten Halbabsohnittes. der Verzögerungsleitung zwischen der Leitung 2 und der Innenwand des Gefässes 1 angeordnet, um Wellennergie zu absorbieren, die in Rückwärtsriohtung auf der Verzögerungsleitung 2 wandert, um eine Reflektion zu verhindern, die sonst unerwünschte Schwingungen in der Röhre hervorrufen könnte·over an arc of about 45 · delay line 2 begins At the other end of the partition 27 · Sin damping element 28, for example made of alumina soaked in carbon, is in the WUn of the first half-apprenticeship. the delay line between the line 2 and the inner wall of the vessel 1 arranged to To absorb wave energy moving in reverse direction on the delay line 2 moves in order to prevent a reflection that could otherwise cause undesired vibrations in the tube

Ein hohlzylindrischer Permanentmagnet 29 ist koaxial im Kathodenemitter 6 zwischen dem Kathodenträger 9 und dem Emitter 6 angeordnet. Ein Permanentmagnet 29» beispielsweise aus Alnico VIII, ist axial magnetisiert, so dass ein Hordpol N an einem Ende und ein Südpol 3 am anderen Ende des Magnetzylinder gebildet wird. Der Magnet 29 ist vorzugsweise in radialer Richtung von der Innenwand des Emitters 6 entfernt, um eine Wärmeabfuhr von der Kathode zum Magneten 29 herabzusetzen. Auf der Innenseite sitzt der Magnet 29 jedoch vorzugsweise gut wärmeleitend am Kathodenträger 9» um die Wärmeabfuhr vom Magneten zu einer ausserhalb des Röhrengei'ässee 1 angeordneten Wärmeableitung über den Kathodenträger 9 zu erleichtern. A hollow cylindrical permanent magnet 29 is coaxial in the cathode emitter 6 arranged between the cathode carrier 9 and the emitter 6. A permanent magnet 29 », for example made of Alnico VIII axially magnetized so that a Hordpol N is formed at one end and a South Pole 3 at the other end of the magnetic cylinder. Of the Magnet 29 is preferably removed in the radial direction from the inner wall of the emitter 6 in order to dissipate heat from the cathode Magnet 29 reduce. On the inside, however, the magnet 29 is preferably seated on the cathode carrier 9 with good heat conductivity around the Heat dissipation from the magnet to one outside the Röhrengei'ässee 1 arranged to facilitate heat dissipation via the cathode carrier 9.

Der zylindrische Innenmagnet 29 mit den Ilagnetpolschuhen B erzeugt ein axiales Magnetfeld der Stärke H im elektroaieo&en Wechselwirkungsbereioh 7» *?ie in Fig. 5 dargestellt. Die Feldstärke beträgt beispielsweise 900 Gauss in der Huermittelebene des Spaltes und wächst auf etwa 1000 Gauss an den Enden des Spaltes 7 in derThe cylindrical inner magnet 29 with the Ilagnetpolschuhe B is generated an axial magnetic field of strength H in the electroaieo & en interaction area 7 »*? As shown in FIG. The field strength is for example 900 Gauss in the middle plane of the gap and grows to about 1000 Gauss at the ends of the gap 7 in the

809824/0524 *" 809824/0524 * " / θ

U91U6U91U6

Nähe der Endkappen 8. Die Einsenkung in der Lütte des Feldes hilft dazu, die Raumladung auf den mittleren Y/echselwirkungsbereich der Verzögerungsleitung 2 einzuschränken, wo die elektronischen 'Jechselwifkungspannungen der Verzögerungsleitung 2 am stärksten sind.Proximity of the end caps 8. The depression in the fillet of the field helps to do this, the space charge on the mean area of action of the Delay line 2 to restrict where the electronic 'J Wechselwifkungsspannungen of delay line 2 are strongest.

Die Endkappen-Polschuhe 8 hängen radial beträchtlich über den Aussenumfang des Magneten 29 und der Kathode 6, um die magnetischen Plusslinien H zu führen und damit das Streufeld herabzusetzen, und gleichzeitig um das Feld im Wechselwirkungsbereich 7 zu formen« Die Endkappen-PolBchuhe 8 begradigen die durch den Wechselwirkungsbereich 7 laufenden Feldlinien im wesentlichen, so dass ein zu starkes Abfangen des Strahls an der Leitung 2 verhindert wird.The end cap pole pieces 8 hang radially considerably over the outer circumference of the magnet 29 and the cathode 6 to the magnetic To lead plus lines H and thus reduce the stray field, and at the same time to shape the field in the interaction area 7 « The end cap pole shoes 8 essentially straighten the field lines running through the interaction area 7, so that a strong interception of the jet on the line 2 is prevented.

Im Betrieb wird eine Kaltkathoden-Anoden-Spannung von beispielsweise 3 kV über eine Spannungsversorgung 31 und Zuleitungen 32 angelegt. Die angelegte Gleichspannung ist genügend stark, um einen Durchschlag in der Gasfüllung hervorzurufen und dadurch Raumladung zu erzeugen, die den Betrieb der Röhre einleitet. Der Dauerbetriebszustand ergibt sich durch Sekundäremission von der Kathode Raumladungs-Rauschspannungen im Wechselwirkungcspalt erregen eine Welle auf der Verzögerungsleitung 2. Die Rauschenergie auf der Leitung mit Frequenzen im Band von to* bis λλ, vcrgl. Fig. 4, werden duroh kumulative elektronische Wechselwirkung mit der Kaumladung verstärkt, so dass rotierende Speichen einer Raumladung gebildet werden, die mit synchroner Geschwindigkeit entsprechend einer Elektronenenergie von 500 V rotieren. Die verstärkte Rauschenergie in einem breiten Frequenzband, beispielsweise einer Oktave,During operation, a cold cathode-anode voltage of, for example, 3 kV is applied via a voltage supply 31 and supply lines 32. The applied DC voltage is strong enough to cause a breakdown in the gas filling and thereby generate space charge, which initiates the operation of the tube. The continuous operating state results from secondary emission from the cathode, space charge noise voltages in the interaction gap excite a wave on delay line 2. The noise energy on the line with frequencies in the band from to * to λλ, cf. 4, the cumulative electronic interaction with the barely charged charge is intensified, so that rotating spokes of a space charge are formed which rotate at a synchronous speed corresponding to an electron energy of 500 V. The amplified noise energy in a wide frequency band, for example an octave,

909824/0524 .../t>909824/0524 ... / t>

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wird über den Ausgangs-Anpassabschnitt 25 und die Koaxleitung 18 von der Leitung 2 abgenommen und an einen nicht dargestellten geeigneten Verbraucher weitergeleitet. Die elektronische Wechselwirkung ruft eine elektronische Rüokbombardierung der Kaltkathode 6 hervor, so dass eine Sekundäremission hervorgerufen wird, mit der die auf der Anode gesammelte Raumladung wieder aufgefüllt wird. Die Raumladung wird in Äquipotentialen in Gegenwart des axialen Magnetfeldes eingefangen und rezirkuliert weiterhin um die Kathode 6, bis sie aufgefangen wird. Das Trennstück 27 erstreckt sich über einen genügend lanzen Bogen, um eine Entbündelung der Raumladung hervorzurufen, die durch den Driftraum im Bereich des Trennstückes 27 läuft, so dass elektronische Rückkopplungsschwingungen verhindert werden.is via the output matching section 25 and the coaxial line 18 removed from the line 2 and forwarded to a suitable consumer, not shown. The electronic interaction causes an electronic Rüokbombardierung of the cold cathode 6, so that a secondary emission is caused with which is replenished with the space charge collected on the anode. The space charge is in equipotentials in the presence of the axial The magnetic field is captured and continues to recirculate around the cathode 6 until it is captured. The separator 27 extends over a sufficiently lance arc to cause the space charge to unbundle through the drift space in the area of the separator 27 runs so that electronic feedback oscillations are prevented.

Ein typischer Rauschgenerator dieser Art erzeugt ein Rauschen in einer Frequenzoktave mit der Mittenfrequenz von 1,5 GHz. Die Röhre kann auch als üblicher Vorwärts- oder Rückwärtswellen-Verstärker mit zwei öffnungen betrieben werden. In diesem Falle ist die Röhre im wesentlichen ähnlich aufgebaut wie die soeben beschriebene Röhre, nur dass keine Gasfüllung verwendet zu werden braucht und statt dessen ein Hochvakuum benutzt wird, und dass eine nicht dargestellte JSingangs-Koaxleitung verwendet wird, die identisoh zur Leitung 18 aufgebaut ist. Die Eingangsleitung wird in diesem Falle an den Anfang der Verzögerungsleitung 2 angeschlossen, über einen Viertelwell en-Stumpfabschnitt, wie oben beschrieben, und eine Viertelwellen-Impodanzanpassung 25ι «ie oben beschrieben·A typical noise generator of this type generates a noise in an octave frequency with the center frequency of 1.5 GHz. The tube can also be used as a standard forward or reverse wave amplifier can be operated with two openings. In this case the tube is essentially constructed similarly to the tube just described, only that no gas filling needs to be used and instead a high vacuum is used, and that one not shown JInput coaxial line is used, which is identical to line 18 is constructed. In this case, the input line is connected to the beginning of the delay line 2, via a quarter-wave en truncated section as described above and a quarter-wave impodance adjustment 25ι «as described above ·

.../10... / 10

909824/0524 BAD ORIQINAt909824/0524 BAD ORIQINAt

-ίο- H9H46-ίο- H9H46

Das zu verstärkende HF-Signal ruft eine ausreichende Kathoden-Rückbombardierung und Sekundäremission hervor, um die Verstärkung und die Ausgangsleistung aufrechtzuerhalten. In einer solchen Röhre wird im L-Band eine Verstärkung von 20 dB über eine Frequenzoktave bei einer Ausgangsleistung von 1 kW erreicht. Ein üblicher externer Magnet für eine solche Röhre würde etwa 5 kg wiegen, während bei einer L-Band-Röhre der oben beschriebenen Art der Iiagnet ungefähr 0,5 kg wiegt, Magnetgröase und -gewicht also um eine Grössenordnung herabgesetzt sind.The RF signal to be amplified calls for adequate cathode backbombing and secondary emission to maintain gain and output power. In such a In the L-band, the tube has a gain of 20 dB over one frequency octave achieved at an output power of 1 kW. A common external magnet for such a tube would weigh about 5 kg, while in the case of an L-band tube of the type described above, the Iiagnet weighs about 0.5 kg, so magnet size and weight around an order of magnitude are reduced.

Die Erfindung ist in Verbindung mit einem speziellen Magnetrontyp beschrieben worden, bei dem die Kaltkathode auch der Kathodenemitter war. Das ist jedoch zur Durchführung der Erfindung nicht erforderlich. Die Kaltkathode, d.h. die auf Kathodenpotential arbeitende Elektrode, braucht nicht emissionsfähig zu sein, und die Elektronenemission kann vollständig von einem getrennten Glühemittcr kommen, wobei die Elektronen in den ringförmigen Eloktronenstrom in üblicher Weise injiziert werden. Die Röhre kann auch als Oszillator betrieben werden, wenn der Wellenleiter entsprechend gewählt wird, beispielsweise in üblicher Weise aus zusammengeychalteten Fahnen besteht, und das Trennstück 27 weggelassen wird.The invention has been described in connection with a special type of magnetron in which the cold cathode is also the cathode emitter was. However, this is not necessary to carry out the invention. The cold cathode, i.e. the electrode working at cathode potential, need not be emissive and the electron emission can come entirely from a separate incandescent emitter, the Electrons in the ring-shaped electron stream in the usual way injected. The tube can also be operated as an oscillator, if the waveguide is selected accordingly, for example in the usual way consists of interconnected flags, and that Separating piece 27 is omitted.

809824/0524 BAD ORIGINAL 809824/0524 BATH ORIGINAL

Claims (7)

PATENTANWA-. DIPL-ING. H. KLAUS BERNHARDT l4c? IhAd 8000 MÖNCHEN 23 · MAINZERSTR.5 S2 P3 D PatentansprüchePATENT ANWA-. DIPL-ING. H. KLAUS BERNHARDT 14c? IhAd 8000 MÖNCHEN 23 · MAINZERSTR. 5 S2 P3 D patent claims 1. Mikrowellen-Magnetronröhre mit einer im allgemeinen zylindrischen Kaltkathode, einer Einrichtung zur Erzeugung eines bogenförmigen Stroms aus Elektronen in der Nähe der Kaltkathode, einer Anode, die koaxial zur Kathode im Abstand von dieser angeordnet ist und mit dieser einen elektronischen Wechselwirkungsbereich begrenzt, und die einen gebogenen Wellenleiter aufweist, der der zylindrischen Kathode gegenüberliegt und für eine elektronische Wechselwirkung zwischen Wellen auf der Leitung und dem Elektronenstrom sorgt, sowie einer Einrichtung zur Abnahme von Mikrowellenenergie von der Leitung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Permanentmagnet in der Kathode angeordnet ist, mit dem axial gerichtetes Magnetfeld im i.'echselwirkungsbereich erzeugt wird, durch das der Elektronenstrom veranlasst wird, sich tangential zum Wellenleiter zu bewegen, um eine kumulative elektronische Wechselwirkung zwischen dem Elelctronenstrom und Wellen auf der Anodenleitung hervorzurufen.1. A microwave magnetron tube with a generally cylindrical cold cathode, a device for generating an arc-shaped current of electrons in the vicinity of the cold cathode, an anode which is arranged coaxially with the cathode at a distance therefrom and with this delimits an electronic interaction region, and the has a curved waveguide, which is opposite the cylindrical cathode and provides for an electronic interaction between waves on the line and the electron flow, and a device for removing microwave energy from the line, characterized in that a permanent magnet is arranged in the cathode, with the axially directed magnetic field is generated in the interaction area, by means of which the electron flow is caused to move tangentially to the waveguide in order to produce a cumulative electronic interaction between the electron flow and waves on the anode lead. 2. Rohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode einen bogenförmigen Kaltkathodenemitter aufweist, der aus einem Werkstoff mit einem Sekunoäremissionsverhältnis merklich grosser als eins besteht, und der gleichzeitig als Einrichtung zur Erzeu-.-,1UH1-; der Elektronen in dem bogenförmigen Strom dient.2. Tubes according to claim 1, characterized in that the cathode has an arcuate cold cathode emitter which consists of a material with a secondary emission ratio noticeably greater than one, and which at the same time serves as a device for generating -.-, 1 UH 1 -; which serves electrons in the arcuate stream. ../A2../A2 909824/0524909824/0524 BADBATH H91U6 49. H91U6 49. 3. Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet! dass der Permanentmagnet radial vom Kaltkathodenemitter entfernt angeordnet ist, um den Wärmeübergang vom Emitter zum Magneten im Betrieb herabzusetzen.3. Tube according to claim 2, characterized! that the permanent magnet is arranged radially away from the cold cathode emitter in order to ensure the heat transfer from the emitter to the magnet during operation to belittle. 4. Röhre nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode zwei Endkappen an den beiden axialen Enden des Magneten aufweist, die über den Mantel der zylindrischen Kathode auf die Anode hin hervorstehen, und dass die Endkappen aus einem magnetisch permeablen Y/erkstoff bestehen, so dass sie als Polschuhe für den Magneten dienen.4. Tube according to claim 1, 2 or 3 »characterized in that the cathode has two end caps at the two axial ends of the magnet, which over the jacket of the cylindrical cathode protrude towards the anode, and that the end caps are made of a magnetically permeable material, so that they serve as pole pieces for the magnet. 5· Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, dass die Röhre ein Rauschgenerator ist und der Wellenleiter eine Verzögerungsleitung ist, der so dimensioniert ist, dass Raumladungs-Rauschsignale, die intern in der Röhre erzeugt sind, vergrössert werden.5 · Tube according to one of claims 1 to 4 »characterized in that that the tube is a noise generator and the waveguide is a delay line which is dimensioned so that Space charge noise signals generated internally in the tube are magnified. 6. Röhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungsleitung aus zwei leitenden Kämmen besteht, deren Zinken ineinandergreifen, und dass die Zinken gegabelt sind, so dass eine Doppelkamm-Verzögerungsleitung mit einer raumharmonischen Fundamental-Vorwärtswelle gebildet wird, um eine kumulative elektronische Wechselwirkung mit dem Elektronenstrom über ein breites Frequenzband zu erhalten.6. Tube according to claim 5, characterized in that the delay line consists of two conductive combs, the prongs of which interlock, and that the prongs are forked so that a double-comb delay line with a space harmonic Fundamental forward wave is formed to have a cumulative electronic interaction with the electron flow across a to get a wide frequency band. .../A3... / A3 909824/0524909824/0524 H91U6 -βH91U6 -β 7. Röhre naoh Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Kreuzfeld-Wechselwirkungsbereioh enthält, der mit einem Gas gefüllt ist, dae im Betrieb der Röhre ionisiert wird, um freie Elektronen und Ionen zu produzieren, durch die ein Starten der elektronischen Entladung in der Röhre verbessert wird.7. tube naoh claim 5 or 6, characterized in that it contains a cross-field interaction region, which with a Gas is filled because when the tube is in operation it is ionized to produce free electrons and ions that cause a start the electronic discharge in the tube is improved. 909824/0524909824/0524 ι Leι Le e rs eι tee rs eι te
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