DE1565845C3 - Microwave oven - Google Patents
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Description
4040
Die Erfindung betrifft ein Heizgerät mit einem Arbeitsraum zur Aufnahme zu garender Speisen, einer elektrischen Energiequelle sowie einem daran angeschlossenen Ultrahochfrequenzgenerator, welcher einen evakuierten Raum, eine Elektronenkanone sowie Elektronenauffangeiririchtungen zur Bildung eines Elektronenstrahls innerhalb des evakuierten Raumes aufweist. 'The invention relates to a heating device with a work space for receiving food to be cooked, a electrical energy source and an ultra-high frequency generator connected to it, which an evacuated room, an electron gun, and electron trapping devices to form one Having electron beam within the evacuated space. '
Heizgeräte dieser Art, die allgemein als Mikrowellenherde bezeichnet werden, sind bekannt. Üblicherweise umfassen die bekannten Mikrowellenherde'eine Vielzahl von jeweils unterschiedliche Funktionen ausübenden elektronischen Bauteilen, von denen die meisten außerhalb des Ofen- oder Arbeitsraumes angeordnet sind. Diese bekannten Mikrowellenherde weisen in Abhängigkeit davon, ob sie mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom betrieben werden, üblicherweise· einen komplizierten Gleichrichter, Filter, einen Hochspannungstransformator und Hochspannungsleitungen auf. Diese Ausstattung ist notwendig, um die normale Netzspannung in die für die Erregung einer üblichen Magnetronröhre notwendige Hochspannung umzusetzen. Die außerhalb des Arbeitsraumes angeordnete Magrie- ■ tronröhre ist ein wesentliches Bauelement der bekannten Mikrowellenherde.' Das Magnetron dient dazu, elektrische Hochspannungsehergie in Mikrowellenenergie umzuwandeln; Im Betrieb hat die Magnetronröhre einen beträchtlichen Energieverbrauch und erzeugt sehr viel Wärme. Bekannte Ofen- oder Herdarten benötigen daher ein Gebläse zur Luftumwälzung oder eine Pumpe zur Flüssigkeitsumwälzung, um die Magnetronröhre kühlen zu können.-Derartige Einrichtungen sind teuer, führen zu elektrischen Störungen und steigern die Größe der bekannten Mikrowellenherde ioder -öfen in solchem Ausmaß, daß sie sich für den Haus- oder Industriegebräuch als ungenügend und unpraktisch erwiesen haben.Heaters of this type, commonly called microwave ovens are known. The known microwave ovens usually include one Variety of electronic components each performing different functions, most of which are arranged outside the furnace or work space. These known microwave ovens have in Depending on whether they are operated with direct current or alternating current, usually one complicated rectifiers, filters, a high voltage transformer and power lines. This equipment is necessary for the normal mains voltage to convert it into the high voltage necessary to excite a conventional magnetron tube. The Magrie- ■ arranged outside the work area tron tube is an essential component of the known microwave ovens. ' The magnetron is used to convert high voltage electrical energy into microwave energy; The magnetron tube is in operation consume a considerable amount of energy and generate a great deal of heat. Well-known types of ovens or stoves therefore require a fan to circulate the air or a pump to circulate the liquid in order to achieve the To be able to cool the magnetron tube.-Such devices are expensive, lead to electrical interference and increase the size of the known microwave ovens ioder ovens to such an extent that they are unsatisfactory for domestic or industrial use and have proven impractical.
Üblicherweise ist die Magnetronröhre bei den bekannten Herden oder Öfen an einen Wellen- bzw. Hohlleiter angeschlossen, dessen Dimensionen sehr genau bestimmt und gearbeitet sind, damit die durch die Magnetronröhre erzeugte Mikrowellenenergie zum Ofenraum geleitet werden kann. Dieser Wellenleiter endet im allgemeinen an einer Stichleitung oder einer punktförmigen Quelle, die an einer kleinen Öffnung in einer Wand des Ofenraumes angeordnet ist. In der Nähe dieser Öffnung ist ein rotierender oder schwingender Rührer bzw. Ventilator angeordnet, der zum gleichmäßigen Verteilen der abgestrahlten Mikrowellenenergie über den Ofenraum dient. Diese Rührer bzw. Ventilatoren bekannter Mikrowellenherde verteilen die Mikrowellenenergie im Ofen nur ungenügend, so daß die Heizenergie im Ofen nicht gleichmäßig verteilt wird und örtlich heiße bzw. kalte Stellen auftreten. Außerdem steigern derartige mechanische Bauteile die Kosten und sind relativ unzuverlässig, so daß sie dem Einsatz bekannter Mikrowellenofen bisher im Wege standen.The magnetron tube is usually attached to a shaft or oven in the known stoves or ovens. Waveguide connected, the dimensions of which are very precisely determined and worked so that through The microwave energy generated by the magnetron tube can be conducted to the furnace chamber. This waveguide generally ends at a stub or point source that opens at a small opening in a wall of the furnace chamber is arranged. Near this opening is a rotating or oscillating one Stirrer or fan arranged to distribute the radiated microwave energy evenly is used via the furnace chamber. Distribute these stirrers or fans of known microwave ovens the microwave energy in the oven is insufficient, so that the heating energy is not evenly distributed in the oven and hot or cold spots occur locally. In addition, such mechanical components increase the Cost and are relatively unreliable so that they hitherto in the way of the use of known microwave ovens stood.
Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die bekannten Mikrowellenherde bzw: -öfen kompliziert aufgebaut, kostspielig und normalerweise für viele Anwendungszwecke ungeeignet sind, da sie viel Raum beanspruchen, und viele außerhalb des Herdgehäuses angeordnete elektrische Komponenten sowie gefährliche Hochspannungsanschlüsse aufweisen, so daß sie für den Gebrauch im Haushalt ungeeignet sind.In summary it can be said that the known microwave ovens or ovens have a complicated structure, are expensive and usually unsuitable for many uses because they take up a lot of space, and many electrical components located outside the cooker housing, as well as dangerous ones Have high voltage connections, so that they are unsuitable for household use.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizgerät der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welches sich auf Grund seines einfacheren und kompakteren Aufbaus für die Verwendung auch im Haushalt eignet, einfach und kostengünstig hergestellt werden kann und mit wesentlich geringerem Energieverbrauch auskommt als die bekannten Einheiten.The invention is based on the object of a heater of the type mentioned to create, which is due to its simpler and more compact Structure suitable for use in the household, can be produced easily and inexpensively can and gets by with significantly lower energy consumption than the known units.
'Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Heizgerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der evakuierte Räum durch zwei einander gegenüberliegend angeordnete* an ihrem Umfangsrand luftdicht miteinander verbundene, ebene, dielektrische Platten gebildet ist, welche einen im wesentlichen flachen, langgestreckten evakuierten Raum begrenzen, daß auf die ebenen Oberflächen der einander gegenüberliegend angeordneten dielektrischen Platten, die dem Elektronenstrahl zugewandt sind, elektrostatische Fokussiereinrichtungen zum Fokussieren des Elektronenstrahls in einen flachen Fächer im Zwischenraum zwischen den dielektrischen Platten aufgedruckt sind und daß auf eine der dielektrischen Platten, die zugleich mindestens einen Teil einer Wand des Arbeitsraumes bildet, eine elektromagnetische Einrichtung aufgedruckt ist, welche mit den sich bewegenden Elektronen im Fächerstrahl derart zusammenwirkt, daß dessen 'Elektronen-Tränslätionsenergie in Mikrowelienertergie umgewandelt wird.'According to the invention, this object is achieved in a heating device of the type mentioned in the introduction, that the evacuated space is airtight by two oppositely arranged * at its peripheral edge interconnected, flat, dielectric plates are formed, which have a substantially flat, elongated evacuated space that limit to the flat surfaces of the opposite one another arranged dielectric plates facing the electron beam, electrostatic Focusing devices for focusing the electron beam in a flat fan in the space are printed between the dielectric plates and that on one of the dielectric plates, which at the same time forms at least part of a wall of the work space, an electromagnetic device is printed on is, which interacts with the moving electrons in the fan beam in such a way that its 'Electron transmission energy in micro-electrical energy is converted.
Bei dem erfiridungsgemäßen Mikrowellenherd ist dasIn the case of the microwave oven according to the invention, that is
eigentliche Heizgerät innerhalb des Herdgehäuses derart angeordnet, daß es eine Seite des Ofenraumes bildet. Beim Heizgerät handelt es sich um eine Niederspannungseinheit, die direkt mit der üblichen Haushalts-Netzspannung arbeitet und daher keine außerhalb des Ofens angeordnete Magnetrons oder äußere Kühleinrichtungen benötigt. Nahezu alle Bauteile des erfindungsgemäßen Heizgerätes verwenden gedruckte Schaltungen auf dielektrischen Platten, Beispielsweise sehen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung vor, daß die Bauelemente zum Erzeugen und Auffangen des Elektronenstrahls, die Einrichtung zum Bündeln des Elektronenstrahls, die Mikrowellenkopplungseinrichtung, die Mikrowellenstrahler und die Rückkopplungsschaltungen als gedruckte Schaltungen ausgeführt sind. Eine Vielzahl von Heizgeräten bzw. Mikrowelleneinheiten, die bei individuellen und verschiedenen Betriebsfrequenzen arbeiten, können nebeneinander in einem gemeinsamen Vakuummantel an einer Wand des zu beheizenden Arbeits- oder Ofenraumes angeordnet sein, jede Einheit hat dabei ihren eigenen gedruckten Strahler. Diese Strahler können von beliebiger Form sein, wobei, bei Verwendung mehrerer Strahler, entweder alle einheitliche Form oder auch verschiedene Formen haben können. Die Mikrowellensignale von den verschiedenen Einheiten sind bewußt nichtkohärent, wodurch die Mikrowellenenergie einheitlich über den zu beheizenden Raum abgestrahlt wird und jedwede mechanische Umwälzung überflüssig wird. Die gemäß der Erfindung vorgesehenen gedruckten Bauelemente erlauben eine automatische Fertigung, so daß das Heizgerät nach der Erfindung nicht nur eine Verminderung der Ofenausmaße und eine Lenkung der Betriebsspannung erlaubt, sondern auch eine Verringerung der Herstellungskosten im Vergleich zu den bisher bekannten Mikrowellenherden mit sich bringt.actual heater arranged within the stove housing in such a way that it forms one side of the furnace space. The heater is a low-voltage unit that connects directly to the usual household mains voltage works and therefore does not require a magnetron or external cooling devices arranged outside the furnace. Almost all components of the heater according to the invention use printed circuits on dielectric plates, for example provide preferred embodiments of the invention that the components for generating and collecting of the electron beam, the device for bundling the electron beam, the microwave coupling device, the microwave radiators and the feedback circuits are printed circuit boards are. A variety of heating devices or microwave units for individual and different Operating frequencies can work side by side in a common vacuum jacket on one Wall of the work or furnace room to be heated, each unit has its own printed emitter. These radiators can be of any shape, with, when using several Radiators, either all of the same shape or of different shapes. The microwave signals of the different units are deliberately non-coherent, making the microwave energy uniform is radiated over the room to be heated and any mechanical circulation is superfluous will. The printed components provided according to the invention allow automatic production, so that the heater according to the invention not only a reduction in furnace dimensions and a Control of the operating voltage allowed, but also a reduction in manufacturing costs in comparison brings with it to the previously known microwave ovens.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Heizgerätes läßt sich erkennen, wenn man bedenkt, daß bisher bekannte Geräte dieser Art relativ komplizierte Vorrichtungen zum Messen der Spannung auf der Ausgangsleitung und zum Rückführen der Meßsignale benötigen, um die Versorgungshochspannung der Magnetronröhre auf einem konstanten Wert zu halten. Gemäß der Erfindung werden derart aufwendige Schaltkreise und zusätzliche Einrichtungen durch Verwendung einer einfachen und verläßlichen Steuerschaltung bei einer bevorzugten Ausführungsform vermieden. Wenn sich die Ausgangsleistung der Mikrowelleneinheit ändert, ändert diese Leistungssteuerschaltung die Kopplung zwischen dem Elektronenstrahl und einer mit diesem in Wechselwirkung stehenden Vorrichtung, so daß eine konstante Leistung und konstante Arbeitsweise der Mikrowelleneinheit unabhängig von Kurzoder Langzeitänderungen in der Spannungsversorgung oder abnehmender Elektronenemission auf Grund von Alterungserscheinungen sichergestellt ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Steuerschaltung einen Differential-Ablenkverstärker auf, der einen bestimmten Teil des Hauptelektronenstrahls als seinen Verstärkerstrahl verwendet. Ein gedrucktes Mikrowellenstrahlungs-Meßgerät bildet Teil eines gedruckten Brückenkreises, der Spannungen an auf einander gegenüberliegenden Seiten des Hauptelektronenstrahls angeordnete Ablenkelektroden gibt. Diese Ablenkspannungen sind von geeigneter Polarität und Größe, um den Elektronenstrahl automatisch auf die Kopplungsschaltung zu oder von der Kopplungsschaltung weg zu bewegen, wodurch eine konstante Mikrowellen-Ausgangsleistung gesichert wird.Another advantage of the heater according to the invention can be seen if one considers that so far known devices of this type have relatively complex devices for measuring the voltage on the output line and need to feed back the measurement signals to the high voltage supply of the magnetron tube to keep it at a constant value. According to the invention, such complex circuits and additional facilities by using a simple and reliable control circuit avoided in a preferred embodiment. When the output power of the microwave unit changes, this power control circuit changes the coupling between the electron beam and a with this interacting device, so that a constant performance and constant operation of the microwave unit regardless of short or long-term changes in the power supply or decreasing electron emission is ensured due to aging phenomena. At a preferred embodiment, the control circuit comprises a differential deflection amplifier, the uses a certain part of the main electron beam as its amplifier beam. A printed microwave radiation meter forms part of a printed bridge circuit that separates voltages on opposite sides of the main electron beam arranged deflection electrodes are. These deflection voltages are of suitable polarity and Size in order to automatically transfer the electron beam to or from the coupling circuit away, thereby ensuring a constant microwave output power.
Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß das Heizgerät nach der Erfindung von einem Mikrowellenherd bekannter Bauart, bei dem ein Klystron verwendet wird, vollkommen verschieden ist. Der Unterschied beruht im wesentlichen darauf, daß der Generator beim erfindungsgemäßen Heizgerät zwei dielektrische Platten aufweist, welche einen evakuierten Arbeits- oder Ofenraum bilden, wobei zusätzlich auf beide Platten elektrostatische Fokussiereinrichtungen sowie eine elektromagnetische Einrichtung zum Umwandeln der Elektronen-Translationsenergie in Mikrowellenenergie aufgedruckt sind. Indem die dielektrischen Platten beim Erfindungsgegenstand verschiedene Funktionen erfüllen, nämlich einmal den Arbeitsraum zu bilden, außerdem aber als Träger für die aufgedruckten Strahlfokussiereinrichtungen sowie auch als Träger für die aufgedruckte elektromagnetische Einrichtung und andere gedruckte Verbindungen zu dienen, wie Strahler od. dgl., ergibt sich ein gegenüber den bekannten Mikrowellenherden vollkommen neues Konzept. Das erfindungsgemäße Heizgerät ist einfach in der Herstellung und wegen des einfachen Aufbaus seiner Komponenten kostengünstiger als ein normales Klystron, außerdem weist es einen wesentlich geringeren Energiebedarf auf.In summary, it can be stated that the heater according to the invention of a microwave oven known type, in which a klystron is used, is completely different. The difference is based essentially that the generator in the heater according to the invention has two dielectric plates has, which form an evacuated work or furnace space, in addition to both plates electrostatic focusing devices and an electromagnetic device for converting the Electron translation energy in microwave energy are printed. By using the dielectric panels Subject matter of the invention fulfill various functions, namely to form the work space once, as well but as a carrier for the imprinted beam focusing devices and also as a carrier for the imprinted electromagnetic device and other printed connections to serve as radiators or the like, the result is a completely new concept compared to the known microwave ovens. The inventive Heater is simple to manufacture and because of the simple structure of its components cheaper than a normal klystron, it also has a much lower energy requirement on.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden beispielsweisen Be-Schreibung an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigtFurther advantages and details of the invention emerge from the exemplary description which follows on the basis of the drawing. In the drawing shows
F i g. 1 eine perspektivische und teilweise weggebrochene Ansicht einer einteiligen, Mikrowellen erzeugenden und abstrahlenden Einheit gemäß der Erfindung,F i g. Figure 1 is a perspective and partially broken away view of a one-piece microwave generating unit and radiating unit according to the invention,
F i g. 2 eine perspektivische Vorderansicht eines gemäß der Erfindung aufgebauten Ofens, bei dem die obere Ofenwand durch die Mikrowelleneinheit gebildet ist, wobei eine Mehrzahl von Mikrowellenstrahlern verwendet wird,F i g. 2 is a front perspective view of a furnace constructed in accordance with the invention, in which the upper furnace wall is formed by the microwave unit, wherein a plurality of microwave radiators is used,
F i g. 3 eine schematische Schaltungsansicht eines Spannungsvervielfachers,F i g. 3 is a schematic circuit view of a voltage multiplier;
F i g. 4A und 4B zeigen Draufsichten auf gedruckte Schaltungen, die als elektrostatische Fokussierreihen oder als Kopplungsschaltungen dienen,F i g. Figures 4A and 4B show plan views of printed circuit boards used as electrostatic focusing arrays or serve as coupling circuits,
F i g. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine zusätzliche Form einer gedruckten Kopplungsanordnung gemäß der Erfindung,F i g. 5 shows a top view of an additional form of printed coupling arrangement according to FIG the invention,
F i g. 6 zeigt eine geschnittene perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Mikrowelleneinheit
gemäß der Erfindung mit einer Elektronenkanone und Elektronenauffangplatten, die von der
Hauptachse des Elektronenstrahls desaxiert angeordnet sind,
F i g. 7 zeigt schematisch eine Leistungssteuerschaltung gemäß der Erfindung undF i g. 6 shows a sectional perspective view of an alternative embodiment of the microwave unit according to the invention with an electron gun and electron collecting plates which are arranged disaxed from the major axis of the electron beam;
F i g. 7 schematically shows a power control circuit according to the invention and FIG
F i g. 7A ein Diagramm der Ausgangsleistung als Funktion der Mikrowellenofen-Betriebszeit.F i g. 7A is a graph of output power as a function of microwave oven operating time.
In F i g. 1 ist eine erfindungsgemäße Mikrowellen-Ofeneinheit gezeigt, die eine kompakt aufgebaute einteilige Einheit 15 zur Leistungsumwandlung und zur Erzeugung und Abstrahlung von ultrahochfrequenten Wellen umfaßt. Diese Einheit 15 weist ein Paar einander gegenüberliegend angeordneter dielektrischer Platten 10 und 11 auf. Diese Platten können aus irgendeinem geeigneten dielektrischen Material, wie Keramik, Glas, Pyrokeramik oder einem anderen Material, aufgebaut sein, das als Träger für gedruckte Schaltungen geeignet ist. Die beispielsweise keramische Bodenplat-In Fig. 1 shows a microwave oven unit according to the invention, which is a compactly constructed one-piece Unit 15 for power conversion and for generating and radiating ultra-high frequencies Waves included. This unit 15 has a pair of dielectric plates arranged opposite to each other 10 and 11 on. These panels can be any suitable dielectric material, such as ceramic, glass, pyroceramic or another material which is suitable as a carrier for printed circuits. The ceramic floor plate, for example
te 11 ist kurzer gewählt als die keramische Deckplatte 10, und zwar um ein genügendes Maß, um die den Elektronenstrahl auffangenden Platten 21 und 22 freizulegen. te 11 is chosen to be shorter than the ceramic cover plate 10, to a sufficient extent to expose the plates 21 and 22 collecting the electron beam.
Die keramischen Platten 10 und 11 sind durch eine Mehrzahl von metallischen oder keramischen Stützen getragen, wobei zwischen ihnen ein Zwischenraum zum Durchlaß des Elektronenstrahls vorgesehen ist. Eine solche Stütze 6 ist in F i g. 1 weggebrochen gezeigt. Die Stütze 6 weist einen Hohlzylinder mit einer Mikrowellenausgangsleitung 73 auf, die1 auf der Innenfläche aufgedruckt ist und als Verbindung zur Mikrowellenabstrahlantenne 81 dient. Nötigenfalls können elektrische Verbindungen in ähnlicher Weise an denselben oder anderen, nicht gezeigten Stützen vorgesehen sein.The ceramic plates 10 and 11 are supported by a plurality of metallic or ceramic supports with a space between them for the passage of the electron beam. Such a support 6 is shown in FIG. 1 shown broken away. The support 6 has a hollow cylinder with a microwave output line 73, which is printed 1 on the inner surface and serves as a connection to the microwave radiation antenna 81. If necessary, electrical connections can be provided in a similar manner on the same or different supports, not shown.
In der Kammer 12 wird der Elektronenstrahl erzeugt; sie nimmt eine Elektronenkanone 14, eine Heizwicklung 16 und eine Vielzahl von aufgedruckten Elektroden 18 auf, die den Elektrodenstrahl sammeln bzw. bündeln. An die Kammer 12 schließt sich eine längliche und flache Kammer 20 an, die ebenfalls zwischen den keramischen Platten 10 und 11 angeordnet ist. Diese flache Kammer 20 bildet einen Bereich zum Führen des Elektronenstrahls und weist auf ihren oberen und unteren Flächen aufgedruckte Fokussierschaltungen 23 und 24 auf, die den Elektronenstrahl 30 von der Elektronenkanone 14 bis in die Kammer 26 flach gebündelt führen. Die Kammer 26 bildet den Bereich zum Auffangen des Elektronenstrahls und nimmt die den Elektronenstrahl auffangenden Platten 21 und 22 auf. Diese den Strahl auffangenden Platten 21 und 22 sind aus dünnen Metallstreifen geformt, deren Flächen so ausgebildet sind, daß die Streifen eine wirksame Wärmeausbreitung durch die Glasverschalung 25, welche die gesamte Ofeneinheit umgibt, erzeugen können.The electron beam is generated in the chamber 12; she takes an electron gun 14, a heating coil 16 and a plurality of printed electrodes 18 which collect or collect the electrode beam. bundle up. The chamber 12 is followed by an elongated and flat chamber 20, which is also between the ceramic plates 10 and 11 is arranged. This shallow chamber 20 forms an area for guiding the Electron beam and has focusing circuits 23 and 23 printed on its upper and lower surfaces 24, which guide the electron beam 30 from the electron gun 14 into the chamber 26 in a flat bundle. The chamber 26 forms the area for collecting the electron beam and which receives the electron beam collecting plates 21 and 22 on. These beam-intercepting plates 21 and 22 are made of thin metal strips shaped, the surfaces of which are designed so that the strips have an effective heat dissipation through the glass cladding 25 which surrounds the entire furnace unit.
Die Glasverschalung 25 umgibt auch die keramischen Platten 10 und 11 und ist evakuiert und auf beliebige bekannte Weise luftdicht abgeschlossen. Daher sind die Kammern 12, 20 und 26 zwischen den keramischen Platten 10 und 11 auf einem hohen Vakuum gehalten, wie es erforderlich ist, um die Elektronen zu emittieren und in Form eines flachen Streifens zu bündeln. The glass cladding 25 also surrounds the ceramic plates 10 and 11 and is evacuated and on any known way hermetically sealed. Therefore, the chambers 12, 20 and 26 are between the ceramic Plates 10 and 11 are kept at a high vacuum as required to keep the electrons emit and bundle in the form of a flat strip.
Die Spannungsumwandlungsschaltung 17 soll im folgenden an Hand F i g. 3 beschrieben werden. Der Spannungsvervielfacher 17 gemäß F i g. 3 setzt die Wechselstromnetzspannung, die über die Klemmen 45 angelegt ist, in eine Welligkeitsspannung oder Gleichspannung beliebiger Größe um, die von der Anzahl der verwendeten Dioden abhängig ist. Wenn beispielsweise drei Diodenpaare verwendet werden, wie in F i g. 3 gezeigt ist, ergibt sich eine maximale Gleichspannung von 1000 Volt bei einer Eingangswechselspannung von 220 Volt. Wenn die Einheit bei einer Eingangsspannung von 110 Volt betrieben wird, sind 6 Diodenpaare notwendig, um eine maximale Gleichspannung am Ausgang von 1000 Volt zu erzeugen. Einige verschiedene Gleichspannungspegel werden durch jedes Diodenpäar 31 bis 36 gebildet. Zum Beispiel ergeben sich verschiedene Spannungspegel an den Ausgängen 60 bis 63, die als Spannungspegel Vb bis V3 bezeichnet sind. Diese Gleichspannungspegel werden gemäß der Erfindung in der vorliegenden Einheit verwendet, um den Elektronenstrahl zu erzeugen. Sie; werden ebenfalls in verschiedenen Spannungskombinationen verwendet, um den Elektronenstrahl in der Nähe einer Mikrowellen-Kopplungsvorrichtung (microwave interaction structure) zu fokussieren und werden auch in unterschiedlichen Spannungskombinationen dazu verwendet, um den Elektronenstrahl aufzufangen, sobald er an der Mikrowellen-Kopplungsvorrichtung vorbeigelaufen ist.The voltage conversion circuit 17 shall be described below on hand F i g. 3 to be described. The voltage multiplier 17 according to FIG. 3 sets the AC line voltage applied across terminals 45 into ripple voltage or DC voltage of any size depending on the number of diodes used. For example, if three pairs of diodes can be used, as in FIG. 3 shows a maximum DC voltage of 1000 volts with an AC input voltage of 220 volts. When the unit is at an input voltage is operated by 110 volts, 6 pairs of diodes are necessary, to generate a maximum DC voltage at the output of 1000 volts. Several different DC voltage levels are formed by each pair of diodes 31 to 36. For example, there are several Voltage levels at the outputs 60 to 63, which are designated as voltage levels Vb to V3. This DC voltage levels are used according to the invention in the present unit to generate the electron beam to create. She; are also used in various voltage combinations to the electron beam near a microwave interaction structure to focus and are also used in different tension combinations to Catch the electron beam as soon as it hits the microwave coupling device walked past.
In der Spannungsyervielfacherschaltung 17 ist jeweils die Anode der einen Diode mit der Kathode der anderen Diode eines Paares verbunden. Wie aus F i g. 3 zu sehen ist, sind die Paare miteinander in Serie geschaltet. Der Spannungsvervielfacher 17 gemäß F i g. 3 arbeitet in bekannter Weise und weist neben den Dioden 31 bis 36 Kapazitäten 41 bis 43 und Kapazitäten 51 bis 53 auf.In the voltage multiplier circuit 17 is in each case the anode of one diode is connected to the cathode of the other diode of a pair. As shown in FIG. 3 can be seen, the pairs are connected in series with one another. The voltage multiplier 17 according to FIG. 3 works in a known manner and, in addition to diodes 31 to 36, has capacitances 41 to 43 and capacitances 51 to 53 on.
Alle Eingangskapazitäten 41 bis 43 sind mit ihrem einen Pol gemeinsam an eine der Eingangsklemmen 45 angeschlossen. Die eingangsseitige Netzspannung ist über je eine Kapazität 41 bis 43 an je einen Verbindungspunkt zwischen einer Anode und einer Kathode der Verdopplerdiodenpaare 31, 32 bzw. 33, 34 bzw. 35, 36 angelegt. Jede der Verdopplerkreise umfaßt ferner Ausgangskapazitäten 51, 52 und 53, die parallel zu den Verdopplerdiodenpaaren 31, 32 bzw. 33, 34 bzw. 35, 36 geschaltet sind.One pole of all input capacitors 41 to 43 is connected to one of the input terminals 45 connected. The mains voltage on the input side is via a capacitance 41 to 43 each at a connection point between an anode and a cathode of the doubler diode pairs 31, 32 or 33, 34 or 35, 36 created. Each of the doubler circuits also includes output capacitors 51, 52 and 53, which are parallel to the Doubler diode pairs 31, 32 or 33, 34 or 35, 36 are connected.
Die Spannungsvervielfachereinheit 17 kann entweder innerhalb oder außerhalb der Mikrowelleneinheit 15 angeordnet werden. Wenn sie außerhalb angeordnet ist, sind die Ausgangsleitungen 60 bis 63 durch die Glasummantelung 25 durchgeführt und mit den entsprechenden Bauteilen in der Einheit 17 verbunden. Die Dioden 31 bis 36 sind beliebige konventionelle Dioden, z. B. Glühkathodenröhren oder Halbleiter.The voltage multiplier unit 17 can either be inside or outside the microwave unit 15 can be arranged. When placed outside, the output lines 60-63 are through the glass jacket 25 carried out and connected to the corresponding components in the unit 17. the Diodes 31 to 36 are any conventional diode, e.g. B. hot cathode tubes or semiconductors.
Bestimmte Ausgangsspannungen Vb bis V3, wie sie von der Spannungsumwandlungsschaltung 17 gemäß F i g. 3 geliefert werden, sind mit der Heizwicklung 16 und der Elektronenkanone 14 verbunden. Sie sind ferner an die den Elektronenstrahl sammelnden Elektroden 18, an die Fokussierelektroden 23 und 24 und an die den Elektronenstrahl auffangenden Platten 21 und 22 angelegt. Die hier verwendete Elektronenkanone ist an sich bekannt; sie ist so ausgebildet, daß sie einen etwa streifenförmigen Elektronenstrahl aussenden kann. Beispielsweise kann die Elektronenkanone 14 aus einem gestanzten Nickelstreifen bestehen, auf den ein emissionsfähiger Überzug aufgesprüht ist, so daß die Elektronen von seiner konkaven Oberfläche emittiert werden können, wenn die Heizwicklung 16 erregt ist. Die Heizwicklung 16 besteht aus einem Draht hohen Widerstandes, z. B. aus Wolframdraht, und sie ist an den Kreis 17 oder an die Wechselstromnetzspannung angeschlossen. Der Wolframdraht ist um einen keramischen Stab, der in der Kammer 12 befestigt ist, gewikkelt. Die Spannung heizt in bekannter Weise die Wicklung 16 auf, die ihrerseits die Elektronenkanone 14 erwärmt. Ein ständiger Elektronenstrahl wird von dem emissionsfähigen Überzug der erwärmten Elektronenkanone 14 emittiert. Die von der gebogenen Oberfläche einer Elektronenkanone emittierten Elektronen werden zu einem flachen Elektronenstrahl 30 durch Sammelelektroden 18 gebündelt. Die hohe Stromdichte des Elektronenstrahls würde bewirken, daß der Strahl im Bereich 20 auf Grund der wechselseitigen Abstoßung der den Strahl 30 bildenden Elektronen streut und auseinanderläuft. In diesem Fall wird der Strahl 30 jedoch in Form eines flachen Streifens entsprechend den gestrichelten Linien der F i g. 1 durch ein Paar elektrostatischer Fokussierreihen 23, 24 gehalten, von denen jeweils eine oberhalb und eine unterhalb des Elektronenstrahls 30 angeordnet ist.Specific output voltages Vb to V3 as determined by the voltage conversion circuit 17 according to FIG F i g. 3 are connected to the heating coil 16 and the electron gun 14. You are further to the electron beam collecting electrodes 18, to the focusing electrodes 23 and 24, and on the electron beam intercepting plates 21 and 22 are applied. The electron gun used here is known per se; it is designed so that it emits an approximately strip-shaped electron beam can. For example, the electron gun 14 can consist of a stamped nickel strip onto which a emissive coating is sprayed so that the electrons are emitted from its concave surface can be when the heating coil 16 is energized. The heating coil 16 consists of a high wire Resistance, e.g. B. made of tungsten wire, and it is to the circuit 17 or to the AC mains voltage connected. The tungsten wire is wrapped around a ceramic rod that is secured in the chamber 12. The voltage heats the winding 16 in a known manner, which in turn heats the electron gun 14. A steady electron beam is emitted from the emissive coating of the heated electron gun 14 issued. The electrons emitted from the curved surface of an electron gun are bundled to a flat electron beam 30 by collecting electrodes 18. The high current density of the electron beam would cause the beam in region 20 due to the mutual repulsion of the electrons forming the beam 30 scatter and diverge. In this case, however, the beam becomes 30 in the form of a flat strip corresponding to the dashed lines in FIG. 1 through a pair of electrostatic Focusing rows 23, 24 held, each of which is one above and one below the electron beam 30 is arranged.
Es ist selbstverständlich, daß viele verschiedene Fokussierreihen verwendbar sind. Eine mögliche Ausfüh-It will be understood that many different series of foci can be used. A possible execution
609520/168609520/168
rungsform der Fokussierreihe ist teilweise in F i g. 1 und in F i g. 4A gezeigt. Die Fokussierreihe gemäß F i g. 4A ist in Form von zwei als Doppelkämme ineinandergreifenden Schaltungen 23 und 24 ausgeführt.Approximation form of the focusing row is partially in F i g. 1 and in FIG. 4A shown. The focus row according to F i g. 4A is in the form of two interlocking as double combs Circuits 23 and 24 carried out.
Jede der Schaltungen 23 und 24 ist mit unterschiedlichen Spannungsausgängen der Spannungsvervielfacherschaltung 17 verbunden. Der Elektronenstrahl 30 hat eine mittlere Spannung. Die Spannungen der Schaltungen 23 und 24 sind oberhalb und unterhalb dieser mittleren Spannung des Elektronenstrahls 30 gewählt.Each of the circuits 23 and 24 are different Voltage outputs of the voltage multiplier circuit 17 connected. The electron beam 30 has medium tension. The voltages of circuits 23 and 24 are above and below this mean voltage of the electron beam 30 selected.
Die Spannungen an den Elektroden 23 und 24 errichten Feldgradienten in der Kammer 20, die den Elektronenstrahl 30 alternativ bezüglich der auf den beiden keramischen Platten 10 und 11 angebrachten Fokussierreihen anziehen und abstoßen. Das Ergebnis dieses entwickelten Feldgradienten ist ein nach innen gerichtetes elektrisches Feld, das den Elektronenstrahl 30 etwa in Form eines flachen Streifens gebündelt hält. Um eine stärkere Fokussierung und eine höhere Stromdichte zu erzielen, kann eine Vielfachspannungs-Fokussierreihe, wie sie in Fig.4B gezeigt ist, verwendet werden. Dabei können die Spannungen Vo, Vi an die unteren Leitungswindungen 54 und 55 und die Spannungen Vi und Vz an die oberen Leitungswindungen 64 und 65 angelegt werden.The voltages at the electrodes 23 and 24 establish field gradients in the chamber 20, which alternatively attract and repel the electron beam 30 with respect to the focusing rows mounted on the two ceramic plates 10 and 11. The result of this developed field gradient is an inwardly directed electric field which keeps the electron beam 30 bundled approximately in the form of a flat strip. In order to achieve a stronger focus and a higher current density, a multi-voltage focusing array, as shown in Fig. 4B, can be used. The voltages Vo, Vi can be applied to the lower line windings 54 and 55 and the voltages Vi and Vz to the upper line windings 64 and 65.
Bekanntlich stellt der Elektronenstrahl 30 eine erhebliche kinetische Energie dar. Diese kinetische Energie wird durch die Beschleunigung der Elektronen von der Elektronenkanone 14 zu den Auffangelektroden im Bereich 26 erzeugt. Die kinetische Energie des Elektronenstrahls 30 wird innerhalb der Einheit 15 in Mikrowellenenergie umgewandelt. Um diese Umwandlung zu erreichen, ist eine Mikrowellen-Kopplungsvorrichtung 71 auf die Oberseite der keramischen Platte 10 aufgedruckt. Verschiedene Formen von Mikrowellen-Kopplungsvorrichtungen sind verwendbar. Die in F i g. 1 gezeigte Form ist eine Reihe von parallel aufgedruckten Drähten 72, die in der Mitte durch eine aufgedruckte Leitung 74 verbunden sind, so daß sie die Form einer flachliegenden Ringkette bilden. Diese Ringkette ist so angeordnet, daß ein Mikrowellensignal, das die Ringkette durchläuft, die gleiche Axialgeschwindigkeit wie der Elektronenstrahl besitzt. Die Mikrowellenfelder werden durch das Durchlaufen des Mikrowellensignals durch die Ringkette 71 erzeugt und erstrecken sich durch die keramische Platte 10 und stehen mit dem Elektronenstrahl 30 in Wechselwirkung (Kopplung). Diese Kopplung zwischen dem Signal in der Ringkette 71 und dem Elektronenstrahl 30 führt zur Erzeugung der Mikrowellenleistung.As is known, the electron beam 30 represents considerable kinetic energy. This kinetic energy is caused by the acceleration of the electrons from the electron gun 14 to the collecting electrodes in the Area 26 generated. The kinetic energy of the electron beam 30 is converted into microwave energy within the unit 15 converted. To accomplish this conversion is a microwave coupling device 71 printed on the top of the ceramic plate 10. Various forms of microwave coupling devices are usable. The in F i g. 1 is a series of printed in parallel Wires 72 which are connected in the middle by a printed line 74 so that they are in the shape of a Form flat ring chain. This ring chain is arranged so that a microwave signal that the ring chain has the same axial velocity as the electron beam. The microwave fields are generated by the passage of the microwave signal through the ring chain 71 and extend through the ceramic plate 10 and interact (coupling) with the electron beam 30. This coupling between the signal in the ring chain 71 and the electron beam 30 leads to the generation the microwave power.
Die Erzeugung von Mikrowellenleistung bzw. -energie aus einem Elektronenstrahl ist ein typischer Umwandlungsvorgang bei allen einen Elektronenstrahl verwendenden Mikrowellenröhren. Derartige Röhren können Wanderfeldröhren oder Klystrons sein. Beide Arten besitzen Mikrowellen-Kopplungsschaltungen und bewirken eine beträchtliche Verstärkung. Der Unterschied dieser zwei Röhrenarten liegt in der Art der verwendeten Kopplungsschaltung bzw. Wechselwirkungsschaltung. Zwei geeignete Ausführungsformen einer Kopplungsschaltung für beide Typen sind in den F i g. 4A und 5 dargestellt. Bei der Kopplungsschaltung gemäß F i g. 4A ist eine Reihe von parallel angeordneten Drähten 23 und 24 auf eine keramische Platte aufgedruckt. Dabei ist die Schaltungsanordnung so getroffen, daß die Leiteranordnungen 23 und 24 ein Mikrowellensignal in vorgesehener Weise mit gleicher Geschwindigkeit wie die des Elektronenstrahls ausbreiten.The generation of microwave power or energy from an electron beam is a typical conversion process in all microwave tubes using an electron beam. Such tubes can be traveling wave tubes or klystrons. Both types have microwave coupling circuits and cause a considerable gain. The difference between these two types of tubes lies in the type of coupling circuit or interaction circuit used. Two suitable embodiments a coupling circuit for both types are shown in FIGS. 4A and 5 shown. At the coupling circuit according to FIG. 4A is a series of parallel arranged wires 23 and 24 printed on a ceramic plate. The circuit arrangement is such that the conductor arrangements 23 and 24 receive a microwave signal propagate in the intended manner at the same speed as that of the electron beam.
In F i g. 4A sind die zwei voneinander getrennten.parallel angeordneten Reihen 23 und 24 miteinander verzahnt und bilden eine Doppelkammlinie.In Fig. 4A are the two separated.parallel arranged rows 23 and 24 interlocked with one another and form a double ridge line.
F i g. 5 zeigt eine Kopplungsschaltung bzw. Wechselwirkungsschaltung, die geeignet ist, die Betriebsweise eines Klystrons zu entwickeln. Bei einem Klystron stehen die Elektronen nur in gewissen Intervallen entlang der Kopplungsschaltung in Wechselwirkung. Diese Intervalle bzw. Zwischenräume sind Abschnitte einer aus Ringen bestehenden Kette, die mit 56, 57 und 58 in F i g. 5 bezeichnet sind. Diese Abschnitte werden durch Kurzschlußbügel 50 abgeschlossen. Eine Wechselwirkung über die Kurzschlußbügel 50 zwischen den Abschnitten 56 bis 58 findet nicht statt. In diesen kurzgeschlossenen Abschnitten treibt der Elektronenstrahl ohne Wechselwirkung zwischen ihm und dem über die Kopplungsschaltung gemäß F i g. 5 verbreiteten Signal.F i g. 5 shows a coupling circuit or interaction circuit, which is suitable for developing the mode of operation of a klystron. Stand by a klystron the electrons only interact at certain intervals along the coupling circuit. These intervals and spaces, respectively, are sections of a chain of rings marked 56, 57, and 58 in F i g. 5 are designated. These sections are terminated by shorting straps 50. An interaction Via the shorting bar 50 between the sections 56 to 58 does not take place. In these short-circuited The electron beam drives over the sections without any interaction between it and the Coupling circuit according to FIG. 5 spread signal.
Zurückkommend auf die Reihen 23 und 24 derReturning to rows 23 and 24 of the
F i g. 4A, die auch eine doppelkammförmige Linie oder eine Fokussierreihe darstellen, muß bemerkt werden, daß keine Wechselwirkung zwischen einem Signal in der Fokussierreihe und dem Elektronenstrahl stattfindet, da die Ausbreitungsgeschwindigkeit in der Fokussierreihe bedeutend geringer gewählt ist als die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls. Wenn dagegen die in F i g. 4A gezeigte Reihe als Kopplungs- bzw. Wechselwirkungs-Schaltung dient, wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit in der doppelkammförmigen Leitung gleich der Geschwindigkeit des Elektronenstrahls gewählt, da dies eine wesentliche Voraussetzung für den Betrieb entweder in Art einer Wanderfeldröhre oder eines Klystrons ist. Trennt man die Fokussierreihe 23 und 24 und die Mikrowellenwellenkopplungsschaltung 71 und ordnet sie auf einander entgegengesetzten Seiten der keramischen Platte 10 (F i g. 1) an, so kann jede dieser Schaltungen unabhängig voneinander optimiert werden, wodurch ein höherer Wandlungswirkungsgrad und eine größere Verstärkung erreicht wird. Gegebenenfalls können diese Schaltungen auch in einer einzigen Schaltung kombiniert werden.F i g. 4A, which is also a double comb-shaped line or represent a focus row, it must be noted that there is no interaction between a signal in the focusing row and the electron beam takes place, since the propagation speed in the focusing row is chosen to be significantly lower than the speed of the electron beam. If against it the in F i g. 4A serves as a coupling or interaction circuit, the speed of propagation in the double-comb shape equal to the speed of the electron beam chosen because this is an essential requirement for the operation either in the form of a traveling wave tube or a klystron. Separate the focusing rows 23 and 24 and the microwave wave coupling circuit 71 and arranges them on opposite sides of the ceramic plate 10 (FIG. 1), so can each of these circuits can be optimized independently of one another, resulting in a higher conversion efficiency and greater gain is achieved. If necessary, these circuits can also be in a single circuit can be combined.
Unter Bezugnahme auf F i g. 1 muß betont werden, daß die Mikrowellenwechselwirkung nicht selbsterregend ist. Wenn eine Selbsterregung nicht vorgesehen ist, so ist eine die Mikrowellenenergie für die Mikrowellen-Kopplungsschaltung liefernde Quelle erforderlich. Die Notwendigkeit einer äußeren Mikrowellenenergiequelle entfällt bei Verwendung des gedruckten Rückkopplungsschaltkreises, wie er oben rechts in F i g. 1 gezeigt ist. Diese Rückkopplungsschaltung weist die in der strichpunktierten Linie gezeigte gedruckte Richtungsweiche bzw. das gedruckte Richtungsfilter 75 auf. Diese Richtungsweiche tastet induktiv einen schmalen Bereich des ausgangsseitigen Mikrowellensignals an der Ausgangsleitung 73 der Ringkette ab.Referring to FIG. 1 it must be emphasized that the microwave interaction is not self-exciting is. If self-excitation is not provided, then one is microwave energy for the microwave coupling circuit supplying source required. The need for an external source of microwave energy not applicable when using the printed feedback circuit as shown in the upper right corner F i g. 1 is shown. This feedback circuit has the printed one shown in the chain line Directional switch or the printed directional filter 75. This direction switch inductively probes you narrow range of the output-side microwave signal on the output line 73 of the ring chain.
Diese induktive Kopplung wird durch eine gedruckte J-förmige Stichleitung 74 erreichten die ein abgetastetes Signal, das durch die Pfeile 46 dargestellt ist, induziert ist. Dieser Abtastwert des Ausgangssignals wird durch die aufgedruckten rechteckigen Richtungsweichen 77 und 78 geleitet und durch eine weitere J-förmige aufgedruckte Stichleitung 79 und die Leitung 80 auf den Eingang der Ringkette 72 zurückgekoppelt. Die aufgedruckten rechteckigen Richtungsweichen 77 und 78 sind so ausgelegt, daß sie ein Durchlaßfilter mit einem sehr engen Durchlaßfrequenzbereich schaffen. Demgemäß schwingt die gesamte Mikrowellenofeneinheit nur bei der Durchlaßfrequenz der Richtungsweiche 75. Beispielsweise ist eine typische Durchlaßfrequenz,This inductive coupling is achieved by a printed J-shaped stub 74 which is scanned Signal shown by arrows 46 is induced. This sample of the output signal becomes passed through the printed rectangular direction switches 77 and 78 and through another J-shaped one The printed branch line 79 and the line 80 are coupled back to the input of the ring chain 72. the printed rectangular directional switches 77 and 78 are designed so that they are a filter with create a very narrow pass frequency range. Accordingly, the entire microwave oven unit vibrates only at the pass frequency of the direction switch 75. For example, a typical pass frequency is
die insbesondere für einen Mikrowellenofen geeignet ist, eine Schwingfrequenz von 915 oder 2450 MHz.which is particularly suitable for a microwave oven, an oscillation frequency of 915 or 2450 MHz.
In F i g. 2 ist ein Ofenraum 90 mit vier verschiedenen wahllos geformten Antennen 81 bis 84, die im wesentlichen die Deckwand 91 des Ofenraumes bzw. der Backröhre 90 bilden, gezeigt. Üblicherweise werden mehrere verschiedene Mikrowellenfrequenzmodi in einem typischen Mikrowellenofen vorgesehen. Diese verschiedenen Modi hängen von den Ofenraumabmessungen ab, wobei die Ofenraumabmessungen allgemein einige Wellenlängen betragen. Die Abmessungen der gedruckten Strahler bzw. Antennen sind so gewählt, daß der gewünschte Betrag an Mikrowellenenergie für alle Modi zur Verfügung steht, wodurch gleichmäßige Leistungs- und Heizdichte im Ofenraum geschaffen wird. Wie in der F i g. 2 gezeigt ist, kann in der Mikrowellen-Ofeneinheit 15 ein breiter, flacher Elektronenstrahl vorgesehen sein, der mit mehreren Kopplungsvorrichtungen mit jeweils zugeordneten Strahlern bzw. Antennen 81 bis 84 in Wechselwirkung steht. Jede Kopplungs- bzw. Wechselwirkungs-Vorrichtung kann auf einer Frequenz arbeiten, die sich von den Frequenzen der anderen Kopplungsvorrichtungen unterscheidet. Selbstverständlich kann eine Mehrzahl von getrennten Mikrowelleneinheiten an Stelle eines breiten Elektronenstrahls vorgesehen sein. Diese verschiedenen Einheiten können entweder in getrennten Gehäusen oder in einem gemeinsamen Vakuumgehäuse 100, Fig.2, angeordnet sein.In Fig. 2 is an oven space 90 with four different ones randomly shaped antennas 81 to 84, which essentially form the top wall 91 of the oven space or the oven 90 form, shown. Usually several different microwave frequency modes are used in a typical Microwave oven provided. These different modes depend on the furnace chamber dimensions with the furnace chamber dimensions generally being a few wavelengths. The dimensions of the printed Radiators or antennas are chosen to provide the desired amount of microwave energy for everyone Modes is available, whereby uniform power and heating density is created in the furnace chamber. As in FIG. 2, in the microwave oven unit 15, a wide, flat electron beam be provided, the one with several coupling devices, each with associated radiators or antennas 81 to 84 is in interaction. Each coupling or interaction device can operate at a frequency that is different from the frequencies of the other coupling devices. It goes without saying that a plurality of separate microwave units can be used instead of one broad electron beam be provided. These different units can either be in separate housings or in a common vacuum housing 100, FIG. 2, be arranged.
Die Verwendung mehrerer Strahler und mehrerer verschiedener Frequenzen kann verschiedene Vorteile mit sich bringen, obwohl eine solche Anordnung keine kohärente Mikrowellenenergie abgibt. Verschiedene bekannte Konstruktionen von Wanderfeldröhren erstrebten Kohärenz. Die Erfindung zeigt jedoch, daß ein besonderer Vorteil in Nichtkohärenz liegt. Durch die Anordnung in vielen Mikrowellen-Strahlerschaltungen nebeneinander, z. B. 81 bis 84 in F i g. 2, wird eine Kohärenz beseitigt, jedoch die Energiekopplung im Ofenraum 90 für viele Speisen optimiert. Durch die Verwendung von Antennen, die in wahlloser Form aufgedruckt sind, wird die Mikrowellenenergie von verschiedenen Punkten im Ofen abgestrahlt, und es wird sogar eine gleichmäßigere Energieverteilung erreicht. In F i g. 1 ist die Antenne 81 auf die Unterseite der dielektrischen Platte 11 aufgedruckt. Die Dicke der dielektrischen Platte ist geeignet gewählt, damit die Fokussierreihe 23 und 24 die notwendige Grundebene für die Antenne bilden kann. Die Antenne 81 strahlt die Mikrowellenenergie durch die Glashülle 25 ab. Es ist zu bemerken, daß die Strahler 81 bis 84 auch auf die Unterseite der Glashülle bzw. Glasummantelung 25 aufgedruckt werden können, wobei sie dann durch bekannte Techniken mit der Ausgangsleitung 73 (F i g. 1) verbunden werden können. Es liegt ebenfalls auf der Hand, daß die Antennen gegebenenfalls völlig getrennt von der Mikrowelleneinheit angeordnet werden können, wobei die Verbindungsleitungen in bekannter Weise vom Ausgang der Kopplungsschaltung zu den einzelnen Antennen geführt werden.The use of multiple radiators and multiple different frequencies can have various advantages entail, although such an arrangement does not give off coherent microwave energy. Different known constructions of traveling wave tubes sought coherence. However, the invention shows that a particular advantage lies in non-coherence. Due to the arrangement in many microwave radiator circuits next to each other, e.g. B. 81 to 84 in FIG. 2, a coherence is eliminated, but the energy coupling in the furnace chamber 90 optimized for many dishes. Through the use of antennas that are printed in random fashion the microwave energy is radiated from different points in the oven, and it even becomes one more even energy distribution achieved. In Fig. 1, the antenna 81 is on the bottom of the dielectric Plate 11 imprinted. The thickness of the dielectric plate is selected appropriately so that the focusing row 23 and 24 can form the necessary ground plane for the antenna. The antenna 81 radiates the microwave energy through the glass envelope 25. It should be noted that the radiators 81 to 84 are also on the underside of the Glass envelope or glass cladding 25 are printed on can then be connected to output line 73 (Fig. 1) by known techniques be able. It is also obvious that the antennas may be completely separate from the microwave unit can be arranged, the connecting lines in a known manner from the output the coupling circuit to the individual antennas.
Generell läßt sich sagen, daß die Erzeugung von Mikrowellenenergie etwa die Hälfte der kinetischen Energie des Elektronenstrahls 30 verbraucht. Durch den Kopplungs- bzw. Weehselwirkungsvorgang werden Elektronengruppen unterschiedlicher Geschwindigkeit geschaffen. Die verschiedenen Spannungen Vi bis Vi der Spannungsvervielfacherschaltung sind jeweils getrennt an Auffangplatten 21 und 22 angelegt, um einen möglichst großen Wirkungsgrad zu erzielen. Langsame Elektronengruppen werden durch diejenigen Auffangplatten aufgefangen, die auf höherer Spannung liegen, und Elektronen höherer Geschwindigkeit laufen zu den Auffangplatten, die auf einem niedrigeren Potential liegen. ■In general it can be said that the generation of microwave energy consumes about half the kinetic energy of the electron beam 30. The coupling or mutual action process creates groups of electrons at different speeds. The various voltages Vi to Vi of the voltage multiplier circuit are each applied separately to collecting plates 21 and 22 in order to achieve the greatest possible efficiency. Slow electron groups are captured by those trapping plates that are at a higher voltage, and electrons at higher speeds travel to the trapping plates that are at a lower potential. ■
Im folgenden wird die Sammelelektrode unter Bezugnahme auf F i g· 1 genauer beschrieben: Eine Mehrzahl von Elektronenstrahl-Ablehkplatten 85 bis 87 sindThe following describes the collecting electrode in more detail with reference to F i g · 1: A plurality of electron beam deflector plates 85 to 87 are
ίο den Auffang- bzw. Sammelelektroden 21 und 22 zugeordnet. Diese Platten 85 bis 87 sind nahe der Verbindung der Kammern 20 und 26 auf den Keramikplatten 10 und 11 aufgedruckt und an geeignete Spannungen der Spannungsvervielfacherschaltung 17 angeschlossen, um den Elektronenstrahl 30 nach oben in Richtung der desaxiert angeordneten Auffangplatte 21 und 22 abzulenken.ίο assigned to the collecting or collecting electrodes 21 and 22. These plates 85 to 87 are near the junction of the chambers 20 and 26 on the ceramic plates 10 and 11 are printed and connected to suitable voltages of the voltage multiplier circuit 17, around the electron beam 30 upwards in the direction of the disaxially arranged collecting plates 21 and 22 distract.
Die Elektronenkanone 14 gemäß F i g. 1 ist etwa axial zu der Hauptachse des Elektronenstrahls 30 angeordnet. Bei der Bildung des Elektronenstrahls 30 können kleine Teilchen der emittierenden Oberfläche zusammen mit den Elektronen von der elektronenemittierenden Oberfläche der Elektronenkanone 14 emittiert werden. Diese kleinen Teilchen von emissionsfähigern Material können zwischen den Elektroden der den Elektronenstrahl sammelnden und fokussierenden Reihen 23 und 24 steckenbleiben. Solche Ablagerungen können einige der den Elektronenstrahl führenden und formenden Elektroden kurzschließen und so die Lebensdauer der Röhre und den Röhrenwirkungsgrad verringern. Dieser mögliche Nachteil wird durch Verwendung einer Elektronenkanone anderer Ausbildung, wie sie beispielsweise bei 66 in F i g. 6 gezeigt ist, vermieden werden. Diese Elektronenkanone 66 ist ähnlich aufgebaut und gelagert wie die Elektronenkanone 14 der Fig. 1, ihre elektronenemittierende Elektrode ist jedoch bezüglich der Hauptachse des Elektronenstrahls 30 desaxiert angeordnet.The electron gun 14 according to FIG. 1 is arranged approximately axially to the main axis of the electron beam 30. When the electron beam 30 is formed, small particles can hit the emitting surface emitted along with the electrons from the electron emitting surface of the electron gun 14 will. These tiny particles of emissive material can get between the electrodes of the Electron beam collecting and focusing rows 23 and 24 get stuck. Such deposits can short-circuit some of the electrodes guiding and shaping the electron beam and thus the service life of the tube and reduce the tube efficiency. This potential drawback is made possible by using an electron gun of a different design, such as that shown, for example, at 66 in FIG. 6 is avoided will. This electron gun 66 is constructed and supported in a manner similar to that of the electron gun 14 of Fig. 1, however, its electron-emitting electrode is with respect to the major axis of the electron beam 30 arranged disaxed.
Der Elektronenstrahl 30 wird, wie schon in Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben, gesammelt und zusätzlich in die Elektronenstrahlachse des Raumes 20 gebogen. Die Bündelung und Abbiegung, wie sie zur Führung des Strahls in der flachen länglichen, den Strahl führenden Öffnung 20 erforderlich sind, wird durch eine Mehrzahl von metallischen Elektroden, 95, 96,97 und 98 erreicht. Diese Elektroden sind hart gelötet oder auf andere Weise mit den keramischen Platten 9 und 10 verbunden und sind über geeignete Ausgangsleitungen des aufgedruckten Spannüngsvervielfacherkreises 17 gemäß Fig.3 an Spannungen gelegt. Das Abbiegen des Elektronenstrahls 30 in der in F i g. 6 gezeigten Weise stellt sicher, daß alle emittierten Teilchen der emissionsfähigen Elektrode gegen die Unterseite der keramischen Platte 10 geschleudert werden und nicht in den den Strahl führenden Bereich 20 eindringen können. Dadurch ist die Möglichkeit eines Elektrodenkurzschlusses mit Sicherheit ausgeschaltet, da die die Elektronen emittierende Fläche schräg zur Hauptachse des Elektronenstrahls angeordnet ist.The electron beam 30 is, as already in connection with FIG. 1 described, collected and additionally bent into the electron beam axis of the space 20. The bundling and turning as they are used to Guiding the jet in the shallow elongated jet guiding opening 20 is required achieved by a plurality of metallic electrodes, 95, 96, 97 and 98. These electrodes are hard soldered or otherwise connected to the ceramic plates 9 and 10 and are via suitable output lines of the printed voltage multiplier circuit 17 according to FIG. The The electron beam 30 is bent in the direction shown in FIG. 6 ensures that all emitted particles the emissive electrode are thrown against the underside of the ceramic plate 10 and cannot penetrate into the area 20 guiding the beam. This makes the possibility of one Electrode short-circuit is switched off with certainty, since the electron-emitting surface is inclined to the The main axis of the electron beam is arranged.
Wie bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnt sinkt die Ausgangsleistung bekannter Mikrowelleneinheiten mit der Betriebszeit der Röhre, wenn nicht komplizierte Spannungsyersorgungseinheiten verwendet werden, um diese Änderung zu kompensieren. In Fig. 7A ist in einem Diagramm die Ausgangsleistung über die Röhrenbetriebszeit aufgetragen; diese Auftragung ergibt die Kurve 130, wenn eine ungeregelte 220-Volt-Eingangs-Wechselspannung verwendet wird.As already mentioned in the introduction to the description, the output power of known microwave units drops with the operating time of the tube, unless complicated voltage supply units are used to compensate for this change. In Fig. 7A, there is a diagram of the output power plotted over the tube operating time; this plot gives the curve 130, if an unregulated 220 volt AC input voltage is used.
Aus der Leistungskurve 130 geht hervor, daß die Ausgangsleistung einer Einheit zunächst bei 2000 Watt liegt, jedoch mit der Betriebszeit sinkt. Eine solche Reduzierung der Ausgangsleistung bewirkt eine entsprechende Änderung der Koch- bzw. Backzeit, die für verschiedene Speisen erforderlich ist.From the power curve 130 it can be seen that the output power of a unit is initially 2000 watts but decreases with operating time. Such a reduction in output power has a corresponding effect Changing the cooking or baking time required for different dishes.
F i g. 7A zeigt auch eine geregelte Leistungskurve 115. Kurve 115 stellt die Ausgangsleistung der Mikrowelleneinheit gemäß der Erfindung bei einem konstanten Wert von 1000 Watt dar, die bei der erfindungsge- jo mäßen Einheit unabhängig von der Betriebsdauer vorliegt. Diese konstante Ausgangsleistung stellt eine konstante Koch- bzw. Backzeit für beliebige zu kochende bzw. zu backende Speisen trotz Alterung der Mikrowelleneinheit sicher.F i g. 7A also shows a regulated power curve 115. Curve 115 represents the output power of the microwave unit according to the invention at a constant value of 1000 watts, which in the case of the invention appropriate unit is available regardless of the operating time. This constant output represents a constant Cooking or baking time for any food to be cooked or baked despite the aging of the microwave unit secure.
Die konstante Ausgangsleistung gemäß der Kurve 115 wird durch eine neuartige Leistungssteuerschaltung HO(Fig.7)erreicht. Die Steuerschaltung 110 mißt die Mikrowellenausgangsleistung der Röhre entsprechend der durch die Mikrowellenleistung erzielten Heizwirkung und wandelt diesen Meßwert auf überraschend einfache Weise um in eine Ablenkspannung, die den Kopplungs- bzw. Wechselwirkungsgrad automatisch ändert, um die Wärme, d. h. den Leistungsverlust, zu kompensieren. Bei der neuen Mikrowelleneinheit 15 legt die Leistungssteuerschaltung den Elektronenstrahl 30 zunächst in die Nähe der Boden-Fokussierreihe, wie es in F i g. 6 gezeigt ist. Wenn die Mikrowelleneinheit bzw. -röhre altert, bewegt sich der Elektronenstrahl 30 nach oben in Richtung der Kopplungsschaltung 71, so daß er in stärkere Wechselwirkung mit der Kopplungsschaltung tritt und eine größere Mikrowellenausgangsleistung erzeugt wird. Das oben gesagte gilt für langzeitige Leistungsherabsetzung; kurzzeitige Änderungen oder Fluktuationen der Eingangsspannung werden durch die Steuerschaltung 110 gemäß der Erfindung ebenfalls kompensiert, wie die folgende Beschreibung zeigen wird.The constant output power according to curve 115 is achieved by a novel power control circuit HO (Fig.7) reached. The control circuit 110 measures the Microwave output power of the tube corresponding to the heating effect achieved by the microwave power and converts this measured value into a deflection voltage that is surprisingly simple Coupling or interaction efficiency changes automatically to the heat, d. H. the loss of performance, too compensate. In the new microwave unit 15, the power control circuit sets the electron beam 30 first in the vicinity of the floor focusing row, as shown in FIG. 6 is shown. When the microwave unit or tube ages, the electron beam 30 moves up towards the coupling circuit 71, so that it interacts more closely with the coupling circuit and has a greater microwave output power is produced. The above applies to long-term reductions in benefits; temporary changes or fluctuations in the input voltage are controlled by the control circuit 110 according to the invention also compensated, as the following description will show.
Die Leistungssteuerschaltung 110 ist, wie die meisten in der Mikrowelleneinheit 15 verwendeten Bauelemente, vorteilhafterweise eine gedruckte Schaltung. F i g. 7 zeigt der Einfachheit halber die Leistungssteuerschaltung in einer bildlichen und schaltungsmäßigen Schemaansicht. Die Leistungssteuerschaltung 110 weist die in F i g. 6 gezeigten Strahlablenkplatten 104 und 105 auf, die auf den flachen keramischen Platten 10 und 11 auf einander gegenüberliegenden Seiten des Elektronenstrahls 30 angeordnet sind. Diese Ablenkplatten 104 und 105 bewegen den Hauptelektronenstrahl 30 in Richtung des Doppelpfeils 106 (F i g. 7), also senkrecht zur Hauptachse 107 des Elektronenstrahls. Es versteht sich, daß der Elektronenstrahl durch die Fokussierelektroden 23, 24 (F i g. 6) beim Durchlaufen der Führungskammer 20 in der Stellung gehalten wird, in die er bei seinem Eintritt in die Kammer 20 abgelenkt worden ist. Wenn der Elektronenstrahl 30 also anfänglich durch die Ablenkspannungen an den Platten 104 und 105 nach unten auf die Boden-Fokussierreihe abgelenkt worden ist, behält er diese Stellung beim Durchlaufen des Führungsbereiches 20 bei, wenn nicht die Ablenkspannung an den Platten 104 und 105 die anfängliche Lage des Elektronenstrahls 30 ändert.The power control circuit 110, like most of the components used in the microwave unit 15, is advantageously a printed circuit. F i g. 7 shows the power control circuit for simplicity in a pictorial and circuit-like schematic view. The power control circuit 110 has the in Fig. 6, the beam deflection plates 104 and 105 shown on the flat ceramic plates 10 and 11 are arranged on opposite sides of the electron beam 30. These baffles 104 and 105 move the main electron beam 30 in the direction of the double arrow 106 (FIG. 7), that is to say perpendicularly to the major axis 107 of the electron beam. It goes without saying that the electron beam passes through the focusing electrodes 23, 24 (FIG. 6) when passing through the guide chamber 20 is held in the position in which it is at its entry into chamber 20 has been diverted. So when the electron beam 30 initially passes through the Deflection voltages on plates 104 and 105 have been deflected down onto the bottom focusing array is, it maintains this position when passing through the guide region 20, if not the deflection voltage on the plates 104 and 105, the initial position of the electron beam 30 changes.
F i g. 7 zeigt, daß zusätzlich zu den Ablenkplatten 104 und 105, die die Stellung des Elektronenstrahls bezüglich der Mikrowellenvorrichtung 71 steuern, eine Wheatstonesche Widerstandsbrücke 140 vorgesehen ist, deren einer Arm durch ein die Mikrowellenausgangsleistung messendes Element 141 gebildet ist. Ein gestrichelt umrandeter Verstärker 150 liegt zwischen den Ausgangsklemmen 143 und 145 der Brücke 140 und den Ablenkplatten 104 und 105. Das Bauelement 141 mißt alle Änderungen der Heizleistung der Einheit 15. Dieses Bauelement 141 kann vorzugsweise in bekannter Weise durch einen Widerstand gebildet werden, der sich proportional zu der ihn umgebenden Temperatur ändert. Das Bauelement 141 kann z.B. ein Bolometer sein, das die Mikrowellenleistung durch seinen Heizeffekt mißt. Wie in F i g. 6 gezeigt ist, kann das Bolometer 141 vorzugweise an einem Abschnitt der von der Ringkette 72 abgehenden Ausgangsleitung 73 angeordnet sein und als aufgedruckter veränderlicher Widerstand oder als dünner Wolframdraht ausgebildet sein. Die Mikrowellenheizeffekte im Wolframdraht ändern den Drahtwiderstand, wodurch sich eine Spannungsänderung der Widerstandsbrücke 140 ergibt. Jeder Widerstand 146 der Widerstandsbrücke 140 ist ein wärmekompensierter Festwiderstand. Das Bolometer 141 der F i g. 6 besitzt einen Widerstand, der sich entsprechend der Mikrowellenleistung ändert, wie schematisch durch den strichliert gezeichneten Pfeil in dem einen Arm der Brücke angedeutet ist.F i g. Fig. 7 shows that in addition to baffles 104 and 105 that control the position of the electron beam with respect to of the microwave device 71, a Wheatstone resistance bridge 140 is provided one arm of which is formed by a microwave output measuring element 141. A Amplifier 150 surrounded by dashed lines is located between output terminals 143 and 145 of bridge 140 and the baffles 104 and 105. The component 141 measures any changes in the heating power of the unit 15. This component 141 can preferably be formed in a known manner by a resistor which changes in proportion to the temperature surrounding it. Component 141 may, for example, be a bolometer which measures the microwave power through its heating effect. As in Fig. 6, the bolometer 141 preferably arranged on a section of the output line 73 extending from the ring chain 72 and be designed as a printed variable resistor or as a thin tungsten wire. The microwave heating effects in the tungsten wire change the wire resistance, causing a voltage change the resistance bridge 140 results. Each resistor 146 of the resistor bridge 140 is a thermally compensated one Fixed resistance. The bolometer 141 of FIG. 6 has a resistance that changes accordingly the microwave power changes, as shown schematically by the dashed arrow in the one Arm of the bridge is indicated.
Bei der Kurve 115 in F i g. 7A war angenommen, daß eine konstante Ausgangsleistung der Mikrowelleneinheit 1000 Watt betragen würde. Diese Ausgangsleistung entspricht einem vorgegebenen Anfangswiderstandswert im Bolometer 141, der mit Bezug auf die Widerstandswerte der festen Widerstände 146 so gewählt wurde, daß die Brückenschaltung 140 anfänglich abgeglichen ist. Die Eingangsspannungen Vo und V3 werden an die Schaltung 140 angelegt, und wenn die Brückenschaltung 140 abgeglichen ist, tritt kein Ausgangssignal an den Brückenausgangsklemmen 143 und 145 auf.At curve 115 in FIG. 7A was believed to be a constant output power of the microwave unit would be 1000 watts. This output power corresponds to a predetermined initial resistance value in the bolometer 141 which, with reference to the Resistance values of the fixed resistors 146 was chosen so that the bridge circuit 140 initially is balanced. The input voltages Vo and V3 are applied to the circuit 140, and if the Bridge circuit 140 is balanced, no output signal occurs at the bridge output terminals 143 and 145 on.
Die Eingangsspannungen Vo und V3 dienen ebenfalls als Spannungen, die sowohl den Hauptelektronenstrahl 30 als auch den Sekundärelektronenstrahl 130 bilden. Dieser Sekundärelektronenstrahl 130 kann durch eine Außenkante des Hauptstrahls 30 oder durch einen völlig getrennten Elektronenstrahl gebildet sein. Beiden Elektronenstrahlen 30 und 130 sind strahlbündelnde und fokussierende Elektroden 95 bis 98 zugeordnet. Auf diese Sammelelektroden wurde im Zusammenhang mit der Besprechung der Arbeitsweise der Einheit 15 (F i g. 6) eingegangen, so daß sich eine Wiederholung an dieser Stelle erübrigt. Ihre Funktion liegt darin, den auf Grund der Spannungsdifferenz zwischen der Elektronenkanone 66 und den Anoden 97 und 98 emittierten Elektronen die flache, streifenförmige Bündelung und Form der Elektronenstrahlen 30 und 130 zu geben.The input voltages Vo and V3 also serve as voltages that are both the main electron beam 30 and the secondary electron beam 130. This secondary electron beam 130 can through a Outer edge of the main beam 30 or be formed by a completely separate electron beam. Both Electron beams 30 and 130 are assigned to beam-bundling and focusing electrodes 95 to 98. These collecting electrodes were referred to in connection with the discussion of the operation of the unit 15 (Fig. 6) so that a repetition is not necessary at this point. Their function is to provide the due to the voltage difference between the electron gun 66 and the anodes 97 and 98 Electrons give the flat, stripe-shaped focus and shape of electron beams 30 and 130.
Der Sekundärelektronenstrahl 130 läßt es zu, daß ein Differenzverstärker 150 auf richtige Weise und ökonomisch als einteiliges Bauelement in die Mikrowelleneinheit 15 eingegliedert werden kann. Es versteht sich, daß jeder geeignete Verstärker an Stelle eines Differential-Ablenkverstärkers 150 Verwendung finden kann. Zum Anlegen der der Korrektur der Ausgangsleistung dienenden Spannungen an die Ablenkplatten 104 und 105 ist jedoch der Ablenkverstärker 150 für den Rückkoppluhgs-Servobetrieb gemäß der vorliegenden Erfindung besonders günstig, da geringe Änderungen des Ausgangssignals der Brückenschaltung 140 auf eine hohe Differential-Korrekturspannung verstärkt werden, die von Fehlern unabhängig ist, die bei üblichen Verstärkern zumeist auftreten, insbesondere wenn zwei gewöhnliche Verstärker verwendet werden sollen.The secondary electron beam 130 allows a differential amplifier 150 to be properly and economically can be incorporated into the microwave unit 15 as a one-piece component. It goes without saying that any suitable amplifier in place of a differential deflection amplifier 150 can be used. To the The output power correction voltages are applied to the baffles 104 and 105 however, deflection amplifier 150 is for feedback servo operation particularly favorable according to the present invention, since there are only slight changes in the output signal of the bridge circuit 140 can be boosted to a high differential correction voltage, the is independent of errors that usually occur in conventional amplifiers, especially when two ordinary amplifiers Amplifiers are to be used.
Bei Betrieb des Differential-Ablenkverstärkers 150When the differential deflection amplifier 150 is operating
teilt sich der Elektronenstrahl 130 gleichmäßig auf die obere und untere Auffangplatte 151 und 152 auf, wenn die Brückenschaltung 140 abgeglichen ist und somit an den Leitungen 143 und 145 kein Ausgangssignal anliegt. Ein Widerstand 155 ist zwischen die obere Ablenkplatte 151 und die Eingangsspannung V3 geschaltet. Die Eingangsspannung V3 liegt auch an der Ablenkplatte 105 des Hauptelektronenstrahls. Der Widerstand 155 ist so gewählt, daß sein Widerstandswert, der einen vorgegebenen Spannungsabfall darstellt, mit der Brükke 140 abgeglichen ist. Die Ausgangsleitung 156 des Verstärkers 150 verbindet die Platte 151 direkt mit der Ablenkplatte 104. Diese Verbindung führt zu einem anfänglichen Spannungsgefälle zwischen den Platten 104 und 105, wodurch der Elektronenstrahl 130 in die in F i g. 6 gezeigte Lage nach unten abgelenkt wird.The electron beam 130 is evenly divided between the upper and lower collecting plates 151 and 152 when the bridge circuit 140 is balanced and therefore no output signal is applied to the lines 143 and 145. A resistor 155 is connected between the upper baffle 151 and the input voltage V3. The input voltage V3 is also applied to the deflector plate 105 of the main electron beam. The resistor 155 is selected such that its resistance value, which represents a predetermined voltage drop, is balanced with the bridge 140. The output lead 156 of the amplifier 150 connects the plate 151 directly to the baffle 104. This connection creates an initial voltage gradient between the plates 104 and 105, causing the electron beam 130 to move into the position shown in FIG. 6 position shown is deflected downwards.
Zum weiteren Verständnis der Arbeitsweise der Steuerschaltung 110 sei angenommen, daß die durch den Widerstand des Bolometers 141 dargestellte Ausgangsleistung entweder auf Grund von Alterungser- ao scheinungen oder einer Änderung der Eingangsspannung der Mikrowellenofeneinheit sinkt. Die gesunkene Ausgangsleistung ergibt eine niedrige Temperatur im Bolometer 141, die sich in Form einer Änderung des Widerstandes des Bolometers 141 auswirkt. Demgemaß ist die Brücke 140 unabgeglichen, und es ergibt sich ein Ausgangssignal auf den Leitungen 143 und 145, das zu einem Spannungsgefälle zwischen den Ablenkelektroden 147 und 148 des Differenzverstärkers 150 führt. Diese Spannung stört die normale Aufteilung des Elektronenstrahls 130 auf die Platten 151 und 152, so daß sich der Strom durch den Widerstand 155 ändert, wodurch sich die Spannung zwischen den Ablenkplatten 104 und 105 ändert. Diese neue Spannung zwischen den Platten 104 und 105 lenkt den gesamten Elektronenstrahl 30 nach oben ab, so daß der Kopplungsgrad zwischen dem Elektronenstrahl 30 und der Mikrowellen-Kopplungsschaltung 71 (F i g. 6) anwächst. Selbstverständlich vergrößert eine verstärkte Kopplung die Ausgangsleistung der Mikrowelleneinheit 15, wodurch auch der Widerstand des Bolometers 141 geändert wird, so daß die Brückenschaltung 140 wieder in den ausgeglichenen Zustand überführt wird.For a further understanding of the operation of the control circuit 110, it is assumed that the through output power represented the resistance of the bolometer 141 either due to aging phenomena or a change in the input voltage the microwave oven unit sinks. The decreased output power results in a low temperature in the Bolometer 141, which has the effect of changing the resistance of the bolometer 141. Accordingly the bridge 140 is unbalanced, and there is an output signal on the lines 143 and 145, that results in a voltage gradient between deflection electrodes 147 and 148 of differential amplifier 150 leads. This voltage disturbs the normal division of electron beam 130 between plates 151 and 152, see above that the current through resistor 155 changes, thereby changing the voltage between the baffles 104 and 105 changes. This new voltage between plates 104 and 105 directs the entire electron beam 30 upwards, so that the degree of coupling between the electron beam 30 and the microwave coupling circuit 71 (Fig. 6) increases. Of course, increased coupling increases this Output power of the microwave unit 15, thereby also changing the resistance of the bolometer 141 so that the bridge circuit 140 is brought back into the balanced state.
Die Leistungssteuerschaltung 110 kompensiert auch ein periodisches Anwachsen der Mikrowellenausgangsleistung durch Verringerung des Kopplungsgrades zwischen dem Elektronenstrahl 30 und der Mikrowellenkopplungsschaltung 71 (F i g. 6). Diese Arbeitsweise braucht hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden, da sie aus der obigen Beschreibung klar hervorgeht^ Kurz gesagt, ändert, d. h. steigert oder vermindert die Leistungssteuereinheit 110 den Kopplungsgrad zwischen der Mikrowellenvorrichtung 71 und dem Elektronenstrahl 30 in der Weise, daß eine konstante Ausgangsleistung über die gesamte Röhrenlebensdauer gesichert wird.The power control circuit 110 also compensates for a periodic increase in microwave output power by reducing the degree of coupling between electron beam 30 and the microwave coupling circuit 71 (Fig. 6). This working method does not need to be described in detail here, as it is clear from the above description ^ In short, changes, i.e. H. increases or decreases the Power control unit 110 determines the degree of coupling between the microwave device 71 and the electron beam 30 in such a way that a constant output power is ensured over the entire service life of the tube will.
Es leuchtet ein, daß bei der Mikrowelleneinheit 15 gemäß den F i g. 1 und 2 eine Mehrzahl von versetzten Strahl-Auffangplatten als Alternative für gestanzte Metallplatten 21, 22 und 92 bis 94 auf entweder die obere oder die untere Fläche der zum Auffangen des Strahls dienenden Kammer 26 aufgedruckt sein kann. Diese aufgedruckten Platten können ebenfalls durch aufgedruckte Schaltelemente mit den Ausgangsleitungen 60 bis 63 des Spannungsvervielfachers (F i g. 3) verbunden sein. Wenn der Elektronenstrahl 30 mit der Mikrowelienvorrichtung 71 in Wechselwirkung steht, werden unterschiedlich beschleunigte Gruppen von Elektronen im Elektronenstrahl 30 erzeugt. Langsamere Elektronen werden früher abgelenkt als schnellere Elektronen. Alle Auffangplatten besitzen unterschiedliche Flächen und verschiedene Potentiale, so daß diese verschiedenen Gruppen von Elektronen durch die Platten aufgefangen werden, die eine geeignete Wärmeübertragung erzeugen. Die durch das Auffangen des Elektronenstrahls erzeugte Wärme wird durch Leitung durch die keramische Platte 10, durch Strahlung und durch natürliche Konvektion der Glasummantelung der Einheit 15 vernichtet.It is evident that in the microwave unit 15 according to FIGS. 1 and 2 a plurality of staggered Beam intercepting plates as an alternative to stamped metal plates 21, 22 and 92-94 on either the upper one or the lower surface of the chamber 26 used to collect the jet may be printed. This Imprinted plates can also be connected to the output lines 60 by means of imprinted switching elements to 63 of the voltage multiplier (Fig. 3). When the electron beam 30 with the microwaving device 71 interacts, groups of electrons are accelerated differently generated in electron beam 30. Slower electrons are deflected earlier than faster electrons. All collecting plates have different areas and different potentials, so that these are different Groups of electrons are trapped by the plates, providing appropriate heat transfer produce. The heat generated by collecting the electron beam is conducted through the ceramic plate 10, by radiation and by natural convection of the glass jacket of the unit 15 destroyed.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US50286765 | 1965-10-23 | ||
DES0106658 | 1966-10-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1565845C3 true DE1565845C3 (en) | 1977-01-13 |
Family
ID=
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