DE1541977C3 - Magnetron - Google Patents

Description

Es ist ein Magnetron mit einer Mikrowellenleitung, deren Resonanzfrequenz die Schwingungsfrequenz bestimmt, einer Abstimmeinrichtung, die einen gegenüber der Mikrowellenleitung bewegbaren Teil aufweist, mit dem zur Frequenzabstimmung elektromagnetische Felder der Mikrowellenleitung verdrängt werden, einem an dem bewegbaren Teil befestigten Antriebsstab, und einer Frequenzmodulationseinrichtung, die auf einem auf das Magnetron aufgesetzten Stützkörper gehalten ist und die den Antriebsstab schnell um eine mittlere Position hin und her bewegt, bekannt (FR-PS 13 72 678; US-PS 25 89 885; »Electronics«, April 1964, S. 76 bis 79).

Eine spezielle Ausführungsform eines solchen Magnetrons ist Gegenstand eines älteren Vorschlages (DT-PS 15 41 056).

Bei derartigen Röhren ist es nicht möglich, die Frequenz, um die die Frequenzmodulationseinrichtung die durch die mittlere Position des bewegbaren Teils bestimmte Resonanzfrequenz moduliert (Mittenfrequenz), durchzustimmen, so daß mehrere Radaranlagen getrennt auf verschiedenen Frequenzen arbeiten können, ohne sich gegenseitig zu stören. Es war auch nicht möglich, eine solche Röhre nachzustimmen, wenn sich etwa nach längerem Betrieb eine die Mittenfrequenz beeinflussende Änderung der Frequenzmodulationseinrichtung ergeben hat, wie das besonders bei mechanisehen Antrieben infolge Abnutzung und dadurch vergrößertes Spiel zwischen sich bewegenden Teilen der Fall sein kann.

Es ist bereits eine Vorrichtung zum Verstellen von Teilen, die innerhalb des Vakuumgefäßes einer elektrisehen Entladungsröhre für sehr hohe Frequenzen verstellbar angeordnet sind, bekanntgeworden, die einen Antriebsstab aufweist, der mit einem auf einer angetriebenen Welle sitzenden Exzenter hin und her bewegbar ist. Die angetriebene Welle sollte in verstellbaren Lagern gelagert werden (DT-PS 9 69 466). Bei einer Verstellung der Wellenlage durch Verstellen der Lager mußten alle Lager um exakt gleiche Wege verstellt werden, außerdem mußte auch der Antrieb um exakt den gleichen Weg verstellt werden, damit ein Schlagen der Welle im Betrieb und die damit verbundene Schädigung der Lager und/oder Welle vermieden wurden. Der dazu notwendige Justieraufwand ist so groß, daß die bekannte Vorrichtung keinen Eingang in die Praxis gefunden hat.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einem Magnetron mit einer Frequenzmodulationseinrichtung eine Möglichkeit zu schaff en, die Mittenfrequenz durchzustimmen oder nachzustimmen, ohne daß in der Praxis nicht durchführbare Justierungen erforderlich sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Magnetron der eingangs genannten Art aus, und löst die Aufgabe dadurch, daß der Stützkörper derart ausgebildet ist, daß die Lage der Frequenz-Modulations-Einrichtung in Richtung der Achse des Antriebsstabes bezüglich der Mikrowellenleitung veränderbar ist.

Durch Änderung der Lage der Frequenzmodulationseinrichtung wird die mittlere Position des bewegbaren Teils verschoben, so daß eine Veränderung der Resonanzfrequenz der Mikrowellenleitung möglich ist, die von der Modulation durch die Frequenzmodulationseinrichtung unabhängig ist.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen; die Erfindung wird näher an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Das in der Zeichnung dargestellte Magnetron 1 weist einen rohrförmigen evakuierten Röhrenkörper 2 auf. Eine ringförmige Mikrowellenleitung 3 bildet mit einer zentral angeordneten Kathode 4 einen ringförmigen elektronischen Wechselwirkungsbereich 5. Ein Magnet 6 ist außerhalb des Röhrenkörpers 2 angeordnet; dieser erzeugt ein axial gerichtetes Magnetfeld B im elektronischen Wechselwirkungsbereich 5. Magnetpolschuhe 7 und 8 bilden einen Teil des Röhrcnkörper.s und sind an den externen Magneten 6 angepaßt.

Die Mikrowellenleitung 3 besteht aus einer Reihe von Fahnenresonatoren 9, die von einer rohrförmigen Anodenwand 11 aus nach innen auf die Kathode 4 zu

vorstehen. Ein kreisförmiger Hohlraumresonator 12 für den elektrischen Modus umgibt die Anodenwand 11 und kommuniziert mit jedem zweiten der Fahnenresonatoren 9 über eine Reihe von axial gerichteten Schlitzen 13 in der Anodenwand 11. Der Hohlraumresonator 12 ist zum Betrieb im T£oii-Modus bei der Betriebsfrequenz der Mikrowellenröhre 1 dimensioniert. Eine ringförmige Abstimmplatte 14, beispielsweise aus Kupfer, ist an einem axialen Ende des Hohlraumresonators 12 angeordnet und definiert dieses axiale Ende. Eine axiale Bewegung der Abstimmplatte 14 stimmt die Mikrowellenleitung 3 dadurch durch, daß der Hohlraumresonatorteil 12 abgestimmt oder verstimmt wird.

Ein länglicher Betätigungsmechanismus 15 ist mit der Abstimmplatte 14 gekuppelt und ragt weg von der Mikrowellenleitung 3 in einer zur Röhre 1 koaxialen Richtung durch den Röhrenkörper 2. Der Betätigungsmechanismus 15 enthält eine Zentrierplatte 16 mit einer Anzahl axial gerichteter Schenkel 17, beispielsweise aus kaltgewalztem Stahl, die durch mit ihnen ausgefluchtete Bohrungen 18 im Polschuh 7 hindurchreichen und mit der Abstimmplatte 14 verbunden sind.

Die Zentrierplatte 16, die beispielsweise aus Eisen besteht, weist einen länglichen hohlzylindrischen Kolben 19 auf, der axial aus dem Röhrenkörper 2 hervorsteht. Eine dünne, flexible Axial-Antriebsstange 21, beispielsweise ein Messingstab von 2,28 mm Durchmesser, ist am innersten Ende in den Kolben eingeschraubt. Ein Haltestopfen 22, beispielsweise aus Nylon, verrastet die Gewinde der axialen Antriebsstange 21 mit dem Kolben 19. Das andere Ende der flexiblen Axial-Antriebsstange 21 weist ein Joch 23 auf, das konzentrisch auf einen exzentrisch verdrehbaren Teil 24 einer quergerichteten rotierenden Antriebswelle 25 montiert ist. Ein Kugellager 26 ist im Joch 23 untergebracht, damit der exzentrisch verdrehbare Teil der Antriebswelle sich frei im Joch drehen kann. Das Kugellager weist einen inneren zylindrischen Kranz 27 auf, der mit der rotierenden Welle 25 fest verbunden ist, und einen äußeren zylindrischen Kranz 28, der fest mit dem Joch verbunden ist.

Der exzentrische Teil 24 der rotierenden Antriebswelle 25 ist mit seiner Achse um etwa 0,032 mm gegen die Drehachse der Antriebswelle 25 versetzt. Mit einem Ende der Welle 25 ist ein Motor 29 verbunden, um diese mit etwa 12000 Umdrehungen/Min, zu verdrehen und damit den Betätigungsmechanismus 15 axial hin und her zu bewegen. Genauer gesagt, die axiale Antriebsstange 21 mit der daranhängenden Abstimmplatte 14 schwingt axial um einen Betrag gleich dem doppelten der Exzentrizität des Antriebswellenteils 24 hin und her, also im angegebenen Zahlenbeispiel um 0,064 mm. Bei einer Mikrowellenleitung 3, die auf Betrieb bei 16 bis 17GHz abgestimmt ist, liefert dieser Betrag der Schwingbewegung eine Frequenzabweichung von ± 10 bis 15 MHz um die Mittenfrequenz der Ausgangsspannung. Die Ausgangsspannung wird aus dem Hohlraum 12 der Leitung 3 über eine Auskoppelblende 31, Mikrowellenfenster 32 und Hohlleiter 33 ausgekoppelt. Ein Drehmelder 34 ist an das andere Ende der rotierenden Antriebswelle 25 angekuppelt, um eine Ausgangsspannung abzuleiten, die die momentane Frequenzabweichung repräsentiert, die durch die Wobbelung hervorgerufen wird.

Der Drehmelder 34 und der Motor 29 sind in einen Gehäuseblock 35 aus Aluminium montiert, der auf einen Stützkörper in Form einer ringförmigen bewegbaren Plattform 36 beispielsweise aus rostfreiem Stahl, mit Kopfschrauben 37 montiert ist. Die bewegbare Plattform 36 bildet ein Glied einer zweigliedrigen, axial dehnbaren Gewindekupplung. Die Plattform weist einen äußeren, axial gerichteten Schurz 38 mit Außengewinde auf. Dieses Gewinde greift in ein Innengewinde an einem beispielsweise aus Bronze bestehenden Ringzahnrad 39 ein. Das Ringzahnrad 39 weist außen Schneckenzähne 41 auf, die mit einer Schnecke 42 kämmen. Das Ringzahnrad 39 wird mit einem Drucklager

ίο 43 an einer Axialbewegung gehindert, das auf seinem Innenumfang zwischen dem Ringzahnrad 39 und einem axial gerichteten zylindrischen Wandteil 44 einer Montageplatte 45, beispielsweise aus Bronze, montiert ist. Ein langes, axial gerichtetes, zylindrisches Lager 46 liegt zentral zur Montageplatte 45 und dient dazu, den Kolben 19 des Betätigungsmechanismus 15 zu führen. Die Montageplatte dient dazu, das obere Ende des evakuierten Röhrenkörpers 2 abzuschließen und bildet einen Teil desselben. Die Platte 45 weist eine nach oben gerichtete Außenlippe 47 auf, die dazu dient, die Schnecke 42 auf einer Seite zu stützen und aufzunehmen und auf der anderen Seite ein Zahnrad 48 aufzunehmen. Das Zahnrad 48 wird vom Ringzahnrad 39 angetrieben und ist mit einer Welle 49 gekuppelt, die durch ein Lager 51 in der Platte 45 hindurchreicht. Die Welle 49 treibt ein Potentiometer 52 an, um ein Ausgangssignal izu erhalten, das die Mittenfrequenz der Mikrowellen-Ausgangsspannung repräsentiert. Eine axial gerichtete Führungszunge 53 ist auf die Montageplatte 45 oberhalb der Schnecke 42 montiert. Die Führungszunge 53 läuft in einer axialen Schlitznut 54 in dem Gehäuse 35, um die Verdrehung der Plattform.36 zu begrenzen. Die Plattform 36 weist auch ein axial gerichtetes Lager 55 auf, das an der Innenseite der Wand 44 der Montageplatte 45 gleitet, um die Plattform 36 zu führen und in Querrichtung zu stützen.

Bei einer Verdrehung der Schneckenwelle 42 ergibt sich eine Verdrehung des gefesselten Ringzahnrades 39, wodurch sich wiederum eine axiale Verschiebung der Plattform 36 ergibt. Daraus folgt eine axiale Verschiebung des Motors 29 und Betätigungsmechanismus 15 mit der daranhängenden Abstimmplatte 14. Dadurch wird die Mittenfrequenz der Ausgangsspannung verstimmt. In einem typischen Ausführungsbeispiel ist der Betätigungsmechanismus 15 relativ zum Röhrenkörper 2 um 2,24 mm verschiebbar, um die Mittenfrequenz der Ausgangsspannung von 16 bis 17GHz durchzustimmen.

Ein Federbalgen 57, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, ist zwischen die Plattform 36 und die Montageplatte 45 montiert, um die ineinandergreifenden Gewinde des Ringzahnrades 39 und der Plattform 36 mit 10kg Kraft federnd zu belasten, um ein Spiel zu verhindern. Zusätzlich dient der Balgen 57 als Öldichtung für

eine Ölfüllung 58 des Gehäuses 35. Die Ölfüllung 58 dient als Schmierung für den Betätigungsmechanismus 15 und liefert zusätzlich eine viskose Dämpfung der Frequenzmodulationsbewegung. Ein zweiter Balgen 59 aus rostfreiem Stahl ist vakuumdicht zwischen die Zentrierplatte 16 und die Montageplatte 45 eingesetzt, um den evakuierten Röhrenkörper 2 unter Vakuum zu halten, während gleichzeitig die Bewegung des Betätigungsmechanismus 15 durch die vakuumdichte Wand hindurch zugelassen wird.

Die feste Länge des Frequenzmodulations-Betätigungsmechanismus 15 vom Befestigungspunkt an der exzentrischen Welle 24 bis zur Platte 14 verhindert jede Veränderung dieses frequenzbestimmenden EIe-

mentes auch bei längerem Betrieb, was eintreten würde, wenn Gewinde-Kuppeleinrichtungen vorgesehen würden, um die Länge zu ändern, wenn die Mittenfrequenz abgestimmt werden soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Magnetron mit einer Mikrowellenleiuing, deren Resonanzfrequenz die Schwingungsfrequenz bestimmt, einer Abstimmeinrichtung, die einen gegenüber der Mikrowellenleitung bewegbaren Teil aufweist, mit dem zur Frequenzabstimmung elektromagnetische Felder der Mikrowellenleitung verdrängt werden, einem an dem bewegbaren Teil befestigten Antriebsstab, und einer Frequenzmodulationseinrichtung, die auf einem auf das Magnetron aufgesetzten Stützkörper gehalten ist und die den Antriebsstab schnell um eine mittlere Position hin und her bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (36, 38) derart ausgebildet ist, daß die Lage der Frequenz-Modulations-Einrichtung (24,25,29) in Richtung der Achse des Antriebsstabes (21) bezüglich der Mikrowellenleitung (3) veränderbar ist.

2. Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper Teil einer axial dehnbaren Gewindekupplung mit einem Gewindeelement ist, das auf ein zweites Gewindeelement aufschraubbar ist, daß eines der beiden Elemente verdrehbar ist und axial festgelegt ist, und daß das andere Element an einer Drehung gehindert ist und axial frei wandern kann, so daß bei Drehung des ersten Elementes das andere axial verschoben wird.

3. Magnetron nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Gewindeelement ein Zahnrad ist, und daß eine Schnecke zum Antrieb dieses Zahnrades vorgesehen ist.

4. Magnetron nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Wandler mit dem Zahnrad gekuppelt ist, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen, die die Mittenfrequenz der Mikrowellen-Ausgangsspannung repräsentiert.

5. Magnetron nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder zwischen die beiden Glieder der Gewindekupplung geschaltet ist, um die ineinandergreifenden Gewinde federnd zu belasten, so daß Spiel und Totgang verhindert werden.

6. Magnetron nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder ein Strömungsmitteldichter Balgen ist, und an einem Ende dicht an eine feste Wand des Röhrenkörpers und mit dem anderen Ende mit dem zweiten, axial verschiebbaren, gegen Verdrehung gesicherten Glied der Gewindekupplung verbunden ist.