DE1566025C3 - Mikrowellenröhre mit frequenzmodulierter Abstimmung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrowellenröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist eine Mikrowellenröhre mit frequenzmodulierter Abstimmung bekannt, bei der die Frequenzmodulation mit Hilfe von Ferritelementen erreicht wird, die im äußeren Hohlraumresonator angeordnet sind, und denen Abstimmeinrichtungen zugeordnet sind. Für die einmalige feste Abstimmung auf eine Mittenfrequenz, um die herum frequenzmoduliert wird, ist ein getrennter mechanischer Abstimmmechanismus vorgesehen (US-PS 33 33 148).

Bei bekannten Röhren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 war es nicht möglich, die Mittenfrequenz, um die herum die Frequenzmodulation erfolgt, einzustellen. Bei einer bekannten Röhre dieser Art (US-PS 89 885) bestand der Abstimmechanismus aus einer Zylinderspule und einem zugehörigen Anker. Theoretisch wäre es zwar möglich, durch die Zylinderspule einen Gleichstrom zu schicken, mit dem die Mittenfrequenz des Frequenzmodulationsbandes festgelegt wird, und diesem Gleichstrom einen Wechselanteil zu ^r> überlagern, der die Frequenzmodulation bewirkt. Die Nachteile einer solchen Anordnung bestehen darin, daß ein Abstimmechanismus mit Zylinderspule nur einen begrenzten Bewegungsbereich hat, so daß der auf diese Weise erreichbare Einstellbereich für die Mittenfre-

K) quenz unzureichend ist. Die Mittenfrequenz wandert darüber hinaus infolge von Variationen des Stroms durch die Zylinderspule, Variationen der magnetischen Eigenschaften mit sich ändernder Temperatur usw. Vor allem aber ist auch die Mittenfrequenz einer solchen Anordnung unstabil, und zwar aufgrund von Vibrationen innerhalb des Abstimmechanismus, der notwendigerweise leicht und flexibel sein muß, damit er mittels einer Zylinderspule bei vertretbarem Energieaufwand überhaupt angetrieben werden kann.

Bei einer anderen bekannten Röhre dieser Art (FR-PS 14 92 677) treten diese Nachteile nicht auf, es ist jedoch bei dieser bekannten Röhre überhaupt nicht möglich, die Mittenfrequenz des Frequenzmodulationsbandes einzustellen, diese muß vielmehr einmal bei der Herstellung der Röhre festgelegt werden, eine spätere Änderung ist nicht möglich.

Es ist bereits eine Vorrichtung zum Verstellen von Teilen, die innerhalb des Vakuumgefäßes einer elektrischen 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).

3^r> 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

4(j 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.
Gemäß einem älteren Vorschlag wird bei einem Magnetron mit einer Frequenzmodulationseinrichtung, die auf einem auf das Magnetron aufgesetzten Stützkörper gehalten ist, eine Möglichkeit, die Mittenfrequenz, um die herum frequenzmoduliert wird, durchzustimmen oder nachzustimmen, dadurch geschaffen, daß der Stützkörper derart ausgebildet ist, daß die Lage der Frequenzmodulationseinrichtung in Richtung der Achse ihres Betätigungsstabes bezüglich der Mikrowellenleitung des Magnetrons veränderbar ist (DE-AS 15 41 977).

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Röhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß die Röhre auf mehrere auswählbare Frequenzen innerhalb eines Frequenzbandes abgestimmt werden kann, um die dann die Betriebsfrequenz innerhalb eines schmaleren Frequenzbandes als das Betriebsband der Röhre frequenzmoduliert wird, unabhängig davon, ob ein Stützkörper für die Frequenzmodulationseinrichtung vorgesehen ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale

h^r) des Kennzeichenteils des Anspruchs 1 gelöst.

Spezielle Ausführungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher

erläutert werden; es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Magnetrons,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2 und

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 2.

In F i g. 1 ist ein Magnetron 1 mit Merkmalen nach der Erfindung dargestellt. Die dargestellte Röhre ist ein üblicher Koaxialtyp und enthält einen zylindrischen Röhrenkörper 2 mit einem Kathodenisolator 3, der koaxial vom Hauptkörper 2 nach unten reicht. Ein doppel-C-förmiger Magnet 4 ist an Polschuhen an einander gegenüberliegenden axialen Enden des Röhrenkörpers 2 befestigt, um ein axial gerichtetes Magnetfeld im Wechselwirkungsbereich des Magnetrons innerhalb des Hauptkörpers 2 zu erzeugen. Ein Tuner-Gehäuse 5 ist auf der Oberseite des Körpers 2 angeordnet und enthält den Tuner-Betätigungsmechanismus zum Abstimmen des Magnetrons 1 über das durchstimmbar Frequenzband von beispielsweise 16 —17 GHz. Ein Tuner-Antriebsmotor 6 ist auf der Oberseite des Tuner-Gehäuses 5 angeordnet, um die Ausgangsfrequenz des Magnetrons um irgendeine ausgewählte Frequenz innerhalb des durchstimmbaren Bandes des Magnetrons 1 zu frequenzmodulieren. Ein Drehmelder 7 ist an der Ausgangswelle des Motors befestigt, um eine Ausgangsspannung zu liefern, die die momentane Frequenzabweichung der Ausgangsspannung des Magnetrons gegenüber der vorgewählten Frequenz, d. h. der Trägerfrequenz, zu repräsentieren. Die Ausgangs-Mikrowellenspannung wird über Ausgangshohlleiter 8 von der Röhre 1 ausgekoppelt.

In Fig.2 ist die Abstimmvorrichtung oder der Tunermechanismus mit näheren Einzelheiten dargestellt. Der Mikrowellenteil des Magnetrons 1 enthält einen axial angeordneten Kathodenemitter 9. Eine Reihe nach innen gerichteter Fahnenresonatoren 11 ist um den Kathodenemitter 9 herum angeordnet, so daß ein ringförmiger Magnetron-Wechselwirkungsbereich 12 in dem dazwischenliegenden Raum gebildet wird, in dem die Felder der Fahnenresonatoren mit einem Elektronenstrom in Wechselwirkung treten, der um den Emitter 9 herum zirkuliert. Ein axial gerichtetes Magnetfeld verläuft axial durch den Wechselwirkungsbereich 12 von einem magnetischen Polschuh 13 zu einem axial gegenüberliegenden Polschuh 14. Eine zylindrische Anodenwand 15 umfaßt die Fahnenanordnung 11 und trägt die Fahnen an ihren Wurzeln. Ein Hohlraumresonator 16 für den kreisförmigen elektrischen Modus umgibt die Anodenwand 15 und steht mit der Fahnenanordnung über eine Reihe axial gerichteter Koppelschlitze 17 in Verbindung, die durch die Wand 15 in den rückwärtigen Teil jedes zweiten Fahnenresonators geschnitten sind. Der koaxiale Hohlraum 16 dient dazu, die Frequenz des jr-Modus des Fahnenresonatorsystems mit dem erregten ΤΕο,ι,ι-Modus des Hohlraums 16 zu verrasten.

Der koaxiale Hohlraum und damit das Fahnensystem werden mittels eines Abstimmplungers 18 abgestimmt, der axial innerhalb des Hohlraums 16 bewegbar ist. Eine axiale Bewegung des Plungers 18 stimmt die Ausgangsfrequenz der Mikrowellen-Ausgangsspannung ab, die über Ausgangshohlleiter 8 ausgekoppelt wird. Der Abstimmplunger 18 ist axial mittels einer Spinne 19 bewegbar, die im Tuner-Gehäuse 5 enthalten ist. Die Spinne besteht aus einem plattenartigen Körper 21 und davon herabhängenden Schenkeln 22, die durch axiale Bohrungen 23 im oberen Polschuh 13 hindurchtreten.

Die Schenkel 22 sind an ihren inneren Enden mit der Rückseite des Abstimmplungers 18 verbunden.

Ein Stab 24 ist mit der Platte 21 der Spinne 19 verbunden und reicht von der Anodenleitung 11 in axialer Richtung weg. Das obere Ende des Stabes 24 ist mit Außengewinde versehen und in das Innengewinde einer Mutter 25 eingeschraubt. Das obere Ende der Mutter 25 ist mit einem Pfannengelenk 26 verbunden, das seinerseits mit einem Joch 27 verbunden ist. Das

ίο Joch 27 enthält ein Kugellager 28, das konzentrisch auf einer exzentrischen Antriebswelle 29 montiert ist, die quer zu der Richtung verläuft, in der der Tuner-Betätigungsmechanismus von der Anodenleitung 11 nach außen verläuft. Die exzentrische Antriebswelle 29 ist lediglich ein exzentrischer Teil der Antriebswelle des Motors 6, die zwischen zwei zentrischen Teilen der Antriebswelle liegt, die in zentrischen, nicht dargestellten Lagern laufen, die fest im Tuner-Gehäuse 5 montiert sind.

Eine Drehung der Antriebswelle 29 vom Motor 6 mit einer geeigneten hohen Drehzahl von beispielsweise 12 000 U/min sorgt dafür, daß das Joch 27, das auf dem exzentrischen Teil der Welle reitet, in axialer Richtung mit 12 000 Schwingungen/min schwingt. Der exzentrisehe Teil der Antriebswelle ist gegen den zentrischen Teil der Antriebswelle nur um etwa 0,03 mm (0,0012") versetzt, so daß der Tuner-Betätigungsmechanismus mit dem daran hängenden Abstimmplunger 18 plus und minus 0,03 mm (0,0012") um die mittlere axiale Lage des Abstimmplungers 18 schwingt. Diese Schwingbewegung des Abstimmplungers 18 sorgt für eine Frequenzmodulation der Ausgangsfrequenz des Magnetrons 1 um die Trägerfrequenz der Ausgangsspannung, die durch die mittlere Lage des Abstimmplungers 18

3^r> festgelegt ist.

Die mittlere axiale Lage des Abstimmplungers 18 im Hohlraum 16, und damit die Trägerfrequenz der Ausgangsspannung der Röhre 1 wird durch Drehung der Mutter 25 geändert. Die Mutter 25 kann nicht axial

-to zum Tuner-Betätigungsmechanismus wandern, weil das Pfannengelenk 26 keine axiale Bewegung zuläßt. Eine Drehung der Mutter 25 sorgt deshalb dafür, daß der Stab 24 in die Mutter 25 eindringt oder aus dieser heraustritt, je nach dem Drehsinn der Mutter, so daß die Länge des Tuner-Betätigungsmechanismus und damit die mittlere Lage des Abstimmplungers 18 im Hohlraum 16 geändert werden. Dadurch wird selbstverständlich die Trägerfrequenz der frequenzmodulierten Ausgangsspannung geändert.

Die Mutter 25 wird von einem konzentrischen Zahnrad 31 in Drehung versetzt, während sie in axialer Richtung hin- und herschwingt, und zwar mit einer von zwei Einrichtungen. Die erste Einrichtung besteht aus einer axial flexiblen Spinne 32 gemäß F i g. 3. Die Spinne

■55 besteht aus einer dünnen Platte aus Federstahl, beispielsweise 0,18 mm (0,007") stark, die aus einem ringförmigen Teil 33 und drei radial nach außen gerichteten Schenkeln 34 besteht. Diese Schenkel 34 sind mit Schrauben 35 an einer Unterseite des

wi drehbaren Zahnrades 31 befestigt, das von Umfangs-Drucklagern 36 an einer axialen Bewegung gehindert wird. Die Spinne 32 dreht sich also mit dem Zahnrad 31. Der Mittelteil 33 der Spinne 32 ist mit Schrauben 37 an der Mutter 25 befestigt. Die Schenkel 34 der Spinne

(Γι nehmen die axiale Hin- und Herschwingung der Mutter auf, während Drehkräfte von dem Zahnrad 31 zur Mutter 25 übertragen werden, um diese in Drehung zu versetzen.

Die zweite Einrichtung zur Übertragung von Drehkräften auf die Mutter 25 ist in Fig.4 gezeigt, gemäß der zwei Abflachungen 38 auf der Mutter verschiebbar in einem entsprechenden Paar Abflachungen 39 gelagert sind, die vom Innendurchmesser auf der Oberseite des Zahnrades 31 hervorstehen. Eine Schnecke 41 kämmt mit den Zähnen des Zahnrades 31, um dieses in Drehung zu versetzen.

Geeignete Gleitlager sind koaxial zum Tuner-Betätigungsmechanismus angeordnet, um eine einwandfreie axiale Ausfluchtung zu gewährleisten und um seitliche Ausschläge zu verhindern. Eine Bronzebüchse 42 umgibt den Tuner-Betätigungsstab 24 oberhalb der Abstimmspinne 21. Die Büchse 42 wird dadurch in ihrer Lage gehalten, daß sie in eine axiale Bohrung in einer Quer-Montageplatte 43 des Tuner-Gehäuses 5 montiert ist. Eine zweite Büchse 44, beispielsweise aus Teflon, umfaßt den zylindrischen Außenteil der Mutter 25 und ist in die Mittelöffnung des drehbaren Zahnrades 31 montiert. Eine Nullringdichtung 40 ist in die Wand des Tuner-Gehäuses um den oberen Teil der Mutter 25 herum montiert, das das Pfannengelenk 26 enthält. Das Zahnrad 31 besteht aus zwei Teilen. Ein oberes Element 45 in Form einer umgekehrten Schüssel enthält die Umfangszähne und die Außenwand. Dieses schüsselartige Element ist fest an einer unteren, mit einer Mittelöffnung versehenen Scheibe 46 mit Schrauben 47 befestigt. Das untere scheibenartige Element 46 wird an einer axialen Bewegung durch die Umfangs-Drucklager 36 gehindert, die ihrerseits an der Quer-Montageplatte 43 mit Montagering 48 festgehalten werden.

Im Betrieb sorgt die exzentrische Welle 29 dafür, daß der Abstimmplunger 18 um die mittlere Abstimmlage des Plungers 18 um 0,03 mm (0,0012") schwingt. Die mittlere Lage des Abstimmplungers ist axial in einem Bereich von etwa 5,1 mm (0,200") durch Drehung der

ίο Mutter 25 bewegbar, wodurch der Stab 24 in die Mutter eintritt bzw. aus dieser heraustritt, um den Gesamtweg des Plungers 18 von 5,1 mm (0,200") hervorzurufen.

Ein Balgen 51 ist vakuumdicht an seinen Enden mit der Unterseite der Quer-Montageplatte 43 und der Spinne-Abstimmplatte 21 verbunden, um die Vakuumintegrität der Röhre 1 aufrechtzuerhalten, auch wenn die Abstimmstruktur bewegbar bleibt. Eine Druckfeder 52 ist zwischen der Abstimmspinnenplatte 21 und der Unterseite der Quer-Montageplatte 43 angeordnet, um den Tuner-Betätigungsmechanismus mit dem Gewinde der Mutter 25 und dem Pfannengelenk 26 unter 6,8 kg (15 Pfund) Spannung zu setzen, um somit toten Gang und Lose im Mechanismus zu verhindern, weil der Abstimm-Mechanismus auch unter erschwerten Vibrationen keine Mikrophonie zeigen darf, solche erschwerten Betriebsbedingungen herrschen in Hubschraubern und anderen luftgestützten Radargeräten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Mikrowellenröhre mit frequenzmodulierter Abstimmung, bei der ein frequenzbestimmendes Element mechanisch hin und her bewegbar angeordnet und mit einem in gleichem Sinne hin und her bewegbaren Betätigungsstab verbunden ist, der Teil eines Abstimmechanismus ist, mit dem der Betätigungsstab und damit das frequenzbestimmende Element hin und her bewegt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Betätigungsstabes einstellbar ist, um die Mittenfrequenz des Frequenzmodulationsbandes festzulegen.

2. Röhre nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Längenänderungseinrichtung des Betätigungsstabes eine Mutter aufweist, die einen Teil des Betätigungsstabes bildet, und einen Gewindestab, der in das Gewinde der Mutter eingeschraubt ist und den zweiten Teil des Betätigungsstabes bildet, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um eine Drehung eines dieser beiden Teile hervorzurufen und das andere Teil an einer Drehung zu hindern, so daß sich die Länge des Betätigungsstabes ändern kann.

3. Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein an einer axialen Bewegung gehindertes, drehbares Zahnrad konzentrisch zur drehbaren Mutter des Betätigungsstabes montiert ist, und Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen eine Drehung des Zahnrades zu einer Drehung der Mutter des Betätigungsstabes weitergeleitet wird.

4. Röhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehungsübertragungseinrichtung des Zahnrades zur Drehung der Mutter aus einer axial flexiblen Spinne besteht, die das Zahnrad und die Mutter verbindet.

5. Röhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehungsübertragungseinrichtung des Zahnrades zur Drehung der Mutter eine nicht runde, axial verschiebbare Lagerung der Mutter im Zahnrad umfaßt.

6. Röhre nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federvorspannung die ineinandergeschraubten Teile des Abstimmechanismus unter Spannung setzt, um Totgang und Lose zu verhindern.