DE2300753C3 - Magnetron-Oszillator - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Magnetron-Oszillator mit einer mehrere Hohlräume aufweisenden Kathoden- und Anodenanordnung und mindestens einem, an einem der Hohlräume angekoppelten getrennten Resonanzhohlraum, wobei der Resonanzhohlraum zur Beeinflussung der Oszillationsfrequenz des Oszillators eine Elektronenentladungseinrichtung enthält, die ein Paar von im Abstand zueinander angeordneten Elektroden aufweist, deren einander zugewandte Oberflächen aus einem Sekundärelekironen emittierenden Material bestehen und der Abstand zwischen den beiden Oberflächen derart bemessen ist, daß cine Multiplikatorentladung zwischen den Oberflächen durch die im Resonanzhohlraum vorhandene Hochfre quenzenergie ausgelöst und aufrechterhalten wird und wobei Anordnungen bzw. Maßnahmen vorgesehen sind, durch welche zur Änderung der Oszillatorfrequenz des Magnetrons zwischen zwei Werten die Multiplikatorentladung wahlweise abschaltbar ist, nach Patent 2221 916.

Bei dem Magnetron-Oszillator nach der Hauptanmeldung wird angestrebt, die Multiplikatorentladung unter Verwendung einer elektrischen Steuerspannung oder eines elektrischen Steuerstromes von einer Steuerpotentialquelle einzustellen. Bei den herkömmlichen Multiplikatorentladungsanordnungen ist jedoch die Verwendung eines Steuersystems zur Variation der Steuerspannung bzw. des Steuerstromes für die Einstellung der Entladung mit Schwierigkeiten insbesondere dann verbunden, wenn große Mikrowellenenergien auftreten oder es erforderlich ist, auf Grund des Verlustes an HF-Energie in dem Steuersystem Niederimpedanzanschlüsse an den Elektroden der Multiplikatorentladungsstrecken vorzusehen.

Aus der US-PS 26 74 694 ist ein Magnetron-Oszillator bekannt, bei dem in einen abgestimmten Hohlraum, in dem sich eine Multiplikatorentladungsanordnung befindet, Energie eingekoppelt wird. Bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch die Multiplikatorentladung nicht zur Abstimmung der Magnetronfrequenz verwendet, sondern wird praktisch als Mikrowellenschalter ausgenützt, der in einer Verbindungsleitung zu einer Gleichstrom-Energieversorgung für einen Resonanzkreis angeordnet ist. Die Arbeitsweise ist dabei derart, daß dann, wenn die von einem aus Kapazität und Induktivität bestehenden Resonanzkreis erzeugte Spannung einen bestimmten Wert erreicht, eine Multiplikatorentladung ausgelöst wird. Findet diese Multiplikatorentladung statt, so kann der Schalter als geschlossen betrachtet werden, und es fließt Energie von der Gleichstromquelle in den abgestimmten Kreis. Auf diese Weise erfolgt ein periodisches öffnen und Schließen des Schalters, wodurch der abgestimmte Kreis ins Schwingen gerät. Die Ausgangsgröße des Schwingkreises ist dabei jedoch nicht von dem Magnetron, sondern vielmehr von dem Resonanzkreis abgeleitet, und bezüglich der Frequenz des Magnetrons ist lediglich von Bedeutung, daß diese beträchtlich größer sein muß als die Frequenz des abgestimmten Kreises.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Magnetron-Oszillator nach der Hauptanmeldung dahingehend zu verbessern, daß die Größe der Multiplikatorentladung unter Verwendung von Niederimpedanzanschlüssen gesteuert werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Multiplikatorentladungseinrichtung zwei Multiplikatorentladungsstrecken aufweist, die eine gemeinsame, mit einer Steuerpotentialquelle verbindbare Elektrode haben, durch die die Multiplikatorentladung abgeschaltet werden kann, und daß die gemeinsame Elektrode so in dem getrennten Resonanzhohlraum angeordnet ist, daß sie sich beim Betrieb in einem HF-Abgleichpunkt befindet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbe-

sondere darin, daß die Größe der Multiplikatorentlariung ohne wesentlichen Aufwand dadurch gesteuert werden kann, daß die drei Elektroden zwei Multiplikatorentladungsstrecken bilden, die Multipakatorentladungen in Reihe erzeugen. Diese Entladungen lassen sich sehr einfach steuern, wobei Niederimpedanzanschlüsse zu den Multipiikatorelektroden verwendet werden können, da kein HF-Strom zu der Steuerpc'entialquelle fließt. Dies beruht darauf, daß die mittlere Elektrode in einem HF-Abgleichpunkt liegt, so daß nur eine sehr geringe Einkopplung von HF-Energie zu der Ausgangsleitung erfolgt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die insbesondere zur Unterstützung der Multipükatorentladung dienen, sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben; darin zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Hocbleistungsmikrowelienschalter,

F i g. 2 einen Magnetron-Oszillator gemäß der vorliegenden Erfindung,

F i g. 3 einen Magnetron-Oszillator, der dem in F i g. 2 gezeigten ähnlich ist, jedoch eine Entladungshilfseinrichtung für seine Multipaktoranordnungen aufweist.

Bezugnehmend auf F i g. 1 stellt das Gehäuse 1 schematisch, eine evakuierte Mikrowellenschaltung mit einem Kupplungselement 2 dar. In dem Hohlraum oder der Resonanzkammer innerhalb der Schaltung 1 befinden sich zwei Multipaktorentladeanordnungen 3 und 4, die so angeordnet sind, daß die Multipaktorentladungen in Reihe erfolgen. Ein gemeinsamer Punkt 5 zwischen den beiden Multipaktoranordnungen 3 und 4 ist mit einer Leitung 6 verbunden, die sich außerhalb des Hohlraumes bzw. der Resonanzkammc: mit Hilfe einer Kupplungsanordiiung 7 erstreckt. Die Kupplungsanordnung 7 besteht im wesentlichen aus einer Abschlußkappe 8, die mit der Leitung 6 leitend verbunden ist, jedoch mit Hilfe eines Isolators 9 gestützt und von der Außenseite der Mikrowellenschaltung 1 isoliert ist. Das Bezugszeichen 10 bedeutet eine H F-Drosselanordnung.

Es ist ersichtlich, daß der Punkt 5 ein HF-Abgleichpunkt ist, so daß eine minimale Kupplung von HF-Energie an der Ausgangsleitung 6 besteht. Da kein HF-Strom zum Steuersystem hinfließt, das mit der Leitung 6 verbunden ist, können Niederimpedanzanschlüsse verwendet werden.

Bezugnehmend auf F i g. 2, zeigt diese Figur, daß in diesem Fall die Multipaktoranordnungen aus zwei Elektroden 11 und 12 bestehen, zwischen welchen eine gemeinsame Elektrode 13 angeordnet ist. Die Elektrode 13 ist mit einer Ausgangsleitung 6 innerhalb einer Ausgangsanordnung 7 verbunden, di^ im wesentlichen der Ausgangsanordnung 7 der F i g. 1 ähnlich ist. Die durch die Elektroden 11, 12 und 13 gebildeten Multipaktoranordnungen sind mit den abgestimmten Hohlraumresonatoren des Hauptkörpers des Magnetrons 14 mittels einer Kupplungsiris 15 verbunden.

Bezugnehmend auf F i g. 3 zeigt diese Figur eine Magnetron, das dem in F i g. 2 gezeigten im allgemeinen ähnlich ist, so daß gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile vorgesehen sind. Die Multipaktoranordnungen bestehen wiederum aus zwei Elektroden 11 und 12, wobei eine gemeinsame Elektrode 13 zwischen diesen Elektroden angeordnet ist. In diesem Fall jedoch ist die gemeinsame Elektrode 13 als eine indirekt erhitzte Glühkathode vorgesehen, deren Heizelement bei 16 dargestellt ist. Das Heizelement 16 ist mit einer Heizstromleiiüng 17 innerhalb einer Ausgangsanordnung 7 verbunden, die der in F i g. 2 gezeigten im allgemeinen ähnlich ist. Innerhalb des Isolatorteiles der Ausgangsanordnung 7 ist ein leitender Kupplungsring 18 vorgesehen, mit dessen Hilfe die Multipaktorentladungssteuerspannung an die Elektrode 13 über eine röhrenförmige Anschlußleitung 19 angelegt wird. Der Ring 18 und die Anschlußleitung 19 ergeben auch eine Erdrückleitung für das Heizelement 16.

Zusätzlich sind auch Dauermagnetpolstücke 29 und 20 angeordnet, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das sich entlang der Achse der Multipaktorentladung erstreckt, um die Entladung zu beschränken und den Aufbau derselben zu unterstützen. Es wird auch geglaubt, daß die Schaffung eines Magnetfeldes der oben beschriebenen Natur der Erzielung einer maximalen sekundären Entladung verhilft.

Bei dem in F i g. 2 gezeigten Magnetron sind die durch die Elektroden 11, 12 und 13 gebildeten Multipaktoranordnungen mit den abgestimmten Honlraumresonatoren des Hauptkörpers 14 des Magnetrons mit Hilfe einer Kupplungsiris 15 gekoppelt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: 23

1. Magnetron-Oszillator mit einer mehrere Hohlräume aufweisenden Kathoden- und Anodenanordnung und mindestens einem, an einem der Hohlräume angekoppelten getrennten Resonanzhohlraum, wobei der Resonanzhohlraum zur Beeinflussung der Oszillationsfrequenz des Oszillators eine Elektronenentladungseinrichtung enthält, die ein Paar von im Abstand zueinander angeordneten Elektroden aufweist, deren einander zugewandte Oberflächen aus einem Sekundärelektronen emittierenden Material bestehen und der Abstand zwischen den beiden Oberflächen derart bemessen ist, daß eine Multiplikatorentladung zwischen den Oberflächen durch die im Resonanzhchlraum vorhandene Hochfrequenzenergie ausgelöst und aufrechterhalten wird und wobei Anordnungen bzw. Maßnahmen vorgesehen sind, durch welche zur Änderung der Oszillatorfrequenz des Magnetrons zwischen zwei Werten die Multiplikatorentladung wahlweise abschaltbar ist, nach Patent 22 21916, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplikatorentiadungseinrichtung (11, 12, 13) zwei Multiplikatorentladungsstrecken aufweist, die eine gemeinsame, mit einer Steuerpotentialquelle verbindbare Elektrode (13) haben, durch die die Multiplikatorentladung abgeschaltet werden kann, und daß die gemeinsame Elektrode (13) so in dem getrennten Resonanzhohlraum angeordnet ist, daß sie sich beim Beirieb in einem HF-Abgleichpunkt befindet.

2. Magnetron-Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Auslösung der Multiplikatorentladung eine Einrichtung zur Erhöhung der Ladungsdichte zwischen den Elektroden (11,12, 13) der MultipIiKatorentladungsstrecken vorgesehen ist.

3. Magnetron-Oszillator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer größeren Zahl von freien Elektronen eine Glühkathode (13) als wenigstens eine der Elektroden der Multiplikatorentladungsstrecken verwendet wird.

4. Magnetron-Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Konzentration der Elektronen zwischen den Elektronen (11, 12, 13) ein Magnetfeld verwendet wird.

5. Magnetron-Oszillator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Magnetfeldes Permanentmagnete (29, 20) verwendet werden.

6. Magnetron-Oszillator nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Magnetfeldes für die Konzentration der Elektronen das Hauptn,agnetfeld des Magnetrons mittels geeignet geformter Polstücke (29, 20) abgelenkt wird.