DE2139583A1 - Magnetron - Google Patents

Description

DR. MÜLLER-BORC DiHL-PHYS. Dft. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL DIPL-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE

Hünchen, den ~g, Äüß, 1971

Hl/B - Ξ 1045

EBTGLISE EIEOTRIO VALYE COMPANI LIMTED Bush House, Aldwych, London W.O₀2, England

Hagnetron

Die Erfindung betrifft ein abstimmbares Hohlraummagnetron, das nachfolgend kurz abstimmbares Magnetron bezeichnet wird, und hat zum Ziel, ein Magnetron zu schaffen, das über einen relativ weiten Bereich von Frequenzen abstimmbar ist und dennoch mechanisch relativ einfach ist •und relativ leicht zu konstruieren ist.

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Abstimmt» are Hagnetrons sind bekannt und eino Viol ζ aiii von Abstiinmanordnungen ist vorgeschlagen worden. Boi einen bekannten 2yp eines abstimmbar en Magnetrons wird das Abstimmen mittels eines beweglichen Kolbens in einem der Hohlräume bewirkt, wobei die ex^zeugte Oszillationsfrequenz über einen bestimmten Bereich von Frequenzen variabel ist, indem aer einzigo iColcon üblicher Weise radial in bezug auf die Kathode bewegt wird. Dieser üyp eines abstimmbaren Kagnetrons v/eist beachtliche Vorteile in bezug auf die mechanische Einfachheit und die leichte Herstellung auf. Er v/eist jedoch den !fachteil auf, daß der Abstimmbereicli in unerwünschten Haße begrenzt ist. Viele andere Ai/stimn.-

" anordnungen sind infolgedessen in der Bemühung vorgeschlagen worden, einen weiteren Abctim:iberoi^^ zu erreichen. Bei den meisten dieser vorgeschlagenen Anordnungen wurden mechanisch bewegliche Abstinnölccie-ata benutzt, obgleich bei einigen Anordnungen eine elektronische Abstimmung vorgeschlagen worden ist. Obgleich ein beachtlicher Fortschritt in der Ausweitung des Abstiinmbereiches erreicht worden ist, konnte dieser nur auf Kosten einer beachtlichen ztisätzlichen mechanischen Komplexität in dem Fall von Abstimmorganen nit mechanise!- beweglichen Abstimmelementen oder auf Kosten hinatikoinmender elektrischer Schwierigkeiten und von IIaclrbeilor. (und manchmal ebenso von HerstellungsschwieriGkeitoii)

in dem Fall von Anordnungen mit elelrbronisch^^bStimmung erreicht werden»

Aufgrund dessen ist der Anordnungstyp mit einen c-i:izigoii beweglichen Abstimmelement in einen der Hohlräume wahrscheinlich noch der am meisten bevorzugte Syp in der praktischen Benutzung trotz seines begrenzten Abstimmbereiclies. Siel der Erfindung ist die ti eines mechanisch abstimmbar en Hagnetrons, das

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nur geringfügig komplexer und nur geringfügig schwieriger als dac bekannte abstimmbare Hagnetron des Typs mit einem einzigen beweglichen ]£1ο^έηΐ^ϊ%τ, ^ldoch dennoch unter anderem einen weiteren Abstimmbereich , als er durch diesen Typ geliefert wird, vorsieht - ·

Obgleich die Erfindung nicht abhängig ist von der Gültigkeit der im folgenden dargelegten -Theorie , wird angenommen, daß der Hauptgrund für die Begrenzung des Abstipjmfrequeiizbereiches , der durch den Typ eines abstimmbar en Hagnetrons mit einem einzigen beweglichen Element erreichbar ist, darin besteht, daß das bewegliche jibstimmelement in einem Hohlraum im Effekt eine Verzerrung der IiU¹ -Felder (R.3?.fields) in den anderen im Vergleich zu dem in dem das Abstimmelement enthaltenden Hohlraum erzeugt. Die Verzerrung kann dargestellt werden durch :: K oin 9 , wobei O der Winkelab stand des Radius, auf den die Verzerrung gemessen wird, von der Abstimmeinrichtung ist,

χ das Holilraum-Vorzeichencharakteristikum bzw. die Hohlraiim-Vorzeichenkennziffer ist und ⁺ 1 für die¹ Hohlräume eines in dem |(-Iiode oszillierenden Hagnetrons beträgt, bei dem benachbarte Hohlräume ein entgegengesetztes Vorzeichen aufweisen, so daß, wenn der das Abstimnelenent enthaltende Hohlraum als + 1 angenommen wird, die benachbarten Hohlräume, zwischen denen er gelegen iot, eine Vorzeichenkennziffer von - 1 besitzen, und

K den Ai-iplitudenfaktor der Verzerrung darstellt und von der körperlichen Form und den elektrischen Eigenschaften dor Abstimmeinrichtung und des Hohlraums, der diese enthält, abhängig ist.

Die Erfindung macht sich,'wie nachfolgend erläutert wird,

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die Tatsache zum "Vorteil, daß, wenn χ ein Vorzeichen für einen Hohlraum ist,es das entgegengesetzte Vorzeichen für einen benachbarten Hohlraum "besitzt.

Erfindungsgemäß ist ein abstimmbares Magnetron mit einer Vielzahl von Hohlräumen mit einer Abstimmanordnung vorgesehen, die nur zwei bewegliche Abstimmelemente , von denen eines jedem von zwei benachbarten Hohlräumen zugeordnet ist, und eine Einrichtung zum Einstellen der beweglichen Elemente zusammen umfaßt, wobei die gesamte Anordnung so getroffen ist, daß die zwei Hohlräume für jede Stellung der Abstelleinrichtung auf im wesentlichen die gleiche Frequenz abgestimmt sind.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Abstimmelemente leitende Kolben, einer in federn der zwei Hohlräume, und xcLrd die Abstimmeinrichtung von einer Einrichtung gebildet, die mit den zwei Hohlräumen mechanisch verbunden ist, um sie zusammerL-zubewegen»

Bei einer bevorzugten Earm eines abstimmbaren Iiagnetrons dieser Ausführungsform sind die Hohlräume die Räume zwischen gleichmäßig winklig mit Abstand angeordneten radialen Flügeln bzw. radialen Platten, die in bezug auf eine axiale Kathode radial verlaufen und von dem Haupt-

anodenblock des Hagnetronsnach innen vorspringen, und " sind*die Abstimmelemente parallele leitende Kolben, die in Bohrungen in dem Anodenblock in Richtungen parallel zu einer der Platten, die mitten zwischen ihnen gelegen ist, verschiebbar sind, wobei die Kolben mechanisch miteinander durch ein Kreuzstück außerhalb des Blockes verbunden sind und zum Variieren des Ausmaßes ihres Vorsprungs in die Hohlräume auf jeder Seite der Platte zusammen beweglich sind.

Bei einer weiteren Ausführungsforia der Erfindung ist eine

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Wand eines jeden der ziirei Hohlräume mit Buten bzw. Schlitzen ausgespart oder anders geformt, um eine Reaktanz für den Hohlraum an der Mündung der Schlitzaussparung oder dergleichen vorzusehen, und wird jede.fi Abstimmelement von einem Kurzschluß-Schleifer in der Schlitzaussparung oder dergleichen gebildet und ist zum Variieren seiner elektrischen Länge und folglich des Reaktanzwertes beweglich. Bei einer Form eines abstimmbaren Magnetrons dieser Ausführungsform bzw. Klasse werden die Hohlräume von den Räumen zwischen gleichmäßig winklich mit Abstand angeordneten radialen Platten gebildet, die radial in bezug auf eine axiale Kathode verlaufen und von dem Hauptanodenblock des Magnetrons nach innen vorstehen; der Hauptanodenbloek des Magnetrons weist ein Paar von Schlitzen auf, deren größere gegenüberliegende flächen parallel sind und in Ebenen liegen, die parallel zu einer der Platten verlaufen, die mitten zwischen ihnen gelegen ist, wobei jeder Schlitz in den einen oder den anderen der zwei Hohlräume öffnet und die Abstimmelemente Kurzschluß-Streifenschleifer , einer in jedem Schlitz, sind, die zusammen in ihren Schlitzen verschiebbar sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschriebenj in dieser zeigt?

Fig. 1 im Schnitt eine Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen abstimmbaren Magnetrons und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform·

IT ach Fig. 1 #eist ein Hagnetron sks% einen, hauptsächlich

auf zylindrischen Anodenblock 1 mit Hohlräumen 2/, von denen jeder sich zwischen zwei benachbarten gleichmäßig winklig mit Abstand angeordneten Badialflügeln 3 befindet, die

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von dem Boclc einwärts zu einer axialen Kathode vorsteheno In federn von nur zvs. der Hohlräume "befindet sich ein Kolben 3 aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Material· Die Kolben sind in Bohrungen 6 in dem Block gleitend verschiebbar, so daß der Grad ihres Eindringens in ihre entsprechenden Hohlräume einstellbar ist_o Sie sind mechanisch durch ein Kreuzstück 7 außerhalb des Blockes zusammen verbinden und sind durch irgendeine nicht dargestellte geeignete Antriebseinrichtung einstellbar. Die gesamte Anordnung ist so getroffen, daß die Abstimmung der zwei Hohlräume für jede gegebene Einstellungsposition die gleiche ist»

Bei der Ausführungsform nach Pig. 2 ist auf die Kolben 5 verzichtet und stattdessen sind zwei Schlitze 8, wie dargestellt, indem Anodenblock vorgesehene Jeder Schlitz mündet mit einer Öffnung in den einen oder den anderen der zwei abstimmbaren Hohlräume und stellt eine Reaktanz an der Öffnung dar. Die Reaktanzen sind in ihrem Wert zusammen zu Abstimmzwecken variabel, indem kurzschließende Schleifer bzw. Kurzschluß-Schleifer 9 nach innen oder außen bewegt werden. Die effektiven Längen der Schlitze und infolgedessen clie Werte der Reaktanzen sind veränderlich durch Variieren der Stellungen der Schleifer. Wie oben sind die Schleifer zusammen beweglich und die Anordnung ist so getroffen, daß eine angepaßte bzw. übereinstimmende Abstimmung für beide Hohlräume erhalten wird.

Nicht in der Zeichnung dargestellte Teile von Hagnetrons können in bekannter Weise ausgebildet sein.

Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung mit zwei benachbarten mehrfach abgestimmten bzw. in Gruppen

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/abgestimmten Feldhohlräumen "beträgt die "Verzerrung an irgendeinem Punkt -X-JLy, sin Q^+ Xg ^2 ^{sin Θ}2 X_x. , K. und O. Werte der bereits definierten Größen x, Ii bzw. 0· in "bezug auf einen der zwei Hohlräume und χ~, "Kp u¹¹*³· ®p ^^{Θ i3n}'^i:'^sP¹"'^eclien(3-^e:tl Werte in bezug auf den anderen sind. Aus Gründen der Klarheit sind 0. und Op in Fig. 1 dargestellt. Da die zwei Hohlräume benachbart sind, haben 2^ und s^ entgegengesetzte Vorzeichen. Die Anordnung ist so getroffen, daß K_x, und Kp so weit we möglich gleich sind» Wenn Oc (siehe Fig. 1) die HohlraumrWinkelver Setzung ist, ist ©ο ^s ©,1 +oCund die Feldverzerrung ist K. £sin ©v, - sin (©·,, +oc)j . Dies wird in der Praxis angemessen klein in jedem Falle sein; je größer die Anzahl der Hohlräume ist, umso kleiner ist der Wert vonOCund umso kleiner ist infolgedessen die Feldverzerrung. Bei einem praktisch ausgeführten Magnetron mit zwölf Hohlräumen wird durch die Erfindung

b z". ganz; die Feldverzerrung auf einen ziemlich/Kleinen Betrag reduziert, was zu einem relativ weiten Abstimm-Frequanbereich im Vergleich mit einem abstiiambaren Hagnetron des bekannten einfachen Typs mit einem einzelnen Abstimmelement bei im geringen Haße komplexeren mechanischen Aufwand führte

Die Erfindung ist nicht" nur bei Magnetrons mit Sadialflügein bzw. Radialplatten sondern auch bei anderen bekannten Typen, beispielsweise dem bekannten "Schlitz- und Loch«-" Typ bzw. Zylinder spalt typ, ob "verbunden (strapped)" oder nicht, anwendbar „ Sie-ist unter anderem bei den bekannten Hagnetrons anwendbar, in denen abwechselnde Hohlräume von einer Bemessung und die anderen von einer anderen sind, beispielsweise das sog. "Sonnentyp"-Magnetron. In solchen Fällen unterscheiden sich die Dimensionen

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eines Abstimmelementes von denen des anderen, damit K. und E₂ ( die oben definiert sind) gleicli sind.

- Patentansprüche 209808/1305

Claims (2)

1. Patentansprüche Z I 3 9 5 8

   Abstimmbares Magnetron mit einer Vielzahl von Hohlräumen und einer Abstimmanordnung, dadurch gekennzeichnet , daß die Abstimmanordnung nur zwei beweglich Abstimmelemente, von denen eines jedem von zwei benachbarten Hohlräumen zugeordnet ist , und eine Einrichtung zum Einstellen der beweglichen Elemente zusammen umfaßt und daß die gesamte Anordnung so getroffen ist, daß die zwei Hohlräume für jede Stellung der Einstelleinrichtung auf im wesentlichen dieselbe Irequenz abgestimmt sind.
2. 2. Magnetron nach Anspruch 1, dadurch g e Ic e η η zeichnet, daß die Abstimmelemente leitende Kolben, einer in jedem der zwei Hohlräume, sind und daß die Einstelleinrichtung eine mechanisch mit beiden Hohlräumen verbundene Einrichtung ist, die sie zusammen bewegte

   ο Magnetron nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Hohlräume Räume zwischen gleichmäßig winklig mit Abstand angeordneten radialen Platten sind, die radial in bezug auf eine axiale Kathode verlaufen und von dem Hauptanodenblock des Magnetrons nach innen vorspringen, v&ä daß die Abstimmelemente parallele leitende Kolben sind, die in Bohrungen in dem Anodenblock in Sichtungen parallel zu einer der Platten, die mitten zwischen Ihnen angeordnet ist, beweglich sind, und daß die Kolben miteinander durch ein Kreuzstück außerhalb des Blockes mechanisch verbunden und zusammen

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   beweglich sind zum Ändern des Ausmaßes ihres Vorspringens in die Hohlräume auf jeder Seite der Platte.

   4· Magnetron nach Anspruch 1, dadurch geken nzeichn e t , daß eine Wand von jedem der zwei Hohlräume mit Schlitzen bzw. Hüten ausgespart oder anders zur Erzeugung einer Reaktanz für den Hohlraum an der Mündung der Schlitzaussparung; geformt ist und daß jedes Abstimmeleiaent ein kijxzschließender Schleifer in der Schlitzaussparung oder dergleichen ist, der zum Indern seiner elektrischen länge und in-folgsdexsrixieaktanzwertes beweglich ist.

   W 5· Magnetron nach Anspruch 4, dadurch gekennz eichn e t , daß die Hohlräume Räume zwischen gleichmäßig winklig mit Abstand angeordneten radialen Platten sind, die radial in bezug auf eine axiale Kathode verlaufen und von dem Hauptanodenblock des Hagnetrons nach innen vorstehen, daß der Hauptanodenblock des Magnetrons ein Paar von Schlitzen aufweist, deren größere gegenüberliegende Flächen parallel sind und in Ebenen liegen, die parallel zu einer der Platten, die mitten zwischen ihnen gelegen ist, verlaufen , daß jeder Schlitz in den einen oder den anderen der zwei Hohlräume öffnet, daß die Abstimmelemente Kurzschluß-Streifenschleifer, einemn jeden Schlitz,

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   sind und daß die Schleifer zusammen in ihra'Tyversoliiebbar. sind.

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