DE2322086B2 - Magnetron mit einer vielzahl von in einem anodenblock angeordneten resonanzkammern - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Magnetron in einer Vielzahl von in einem Anodenblock angeordneten Resonanzkammern und mit einer mit zwei benachbarten Resonanzkammern gekoppelten Koaxialleitung, deren Innenleiter in die gemeinsame Wand zwischen diesen Resonanzkammern übergeht und deren Außenleiter durch die Innenwandung einer Bohrung im Block gebildet ist.

Ein derartiges Magnetron ist aus der US-PS 26 59 027 begannt. Bei dem bekannten Magnetron ist der Innenleiter und damit die Trennwand zwischen den beiden Resonanzkammern über isolierende Elemente gehalten. Dies führt zwangsläufig zu einer Verkomplizierung des Aufbaus und der Montage und hat überdies zur Folge, daß die erforderliche Genauigkeit der Lage des Innenleiters nur unter erheblichen Schwierigkeiten gewährleistet werden kann, so daß stets die Gefahr einer Beeinträchtigung der Stabilität und der Symmetrie des Magnetrons besteht.

Aus der DT-OS 19 38 694 ist ein Magnetron bekannt, bei dem die Resonanzkammern durch eine Anzahl von in einem Block angeordneten, radial nach außen verlaufenden Lamellen gebildet werden. Zum Ein- und Auskoppeln von Energie in das Magnetron bzw. aus dem Magnetron ist eine Koaxialleitung vorgesehen, deren Innenleiter einerseits über eine Querverbindung mit den Außenwänden zweier benachbarter Resonanzkammern verbunden und andererseits über einen Isolator am Außenleiter abgestützt und somit von diesem getragen wird. Der Außenleiter ist an einer Außenwand des Magnetronaufbaus befestigt. Nachteilig bei diesem bekannten Magnetron neben dem komplizierten Aufbau ist die Tatsache, daß die Einkopplung über die vorstehend erwähnte Querverbindung die Symmetrie der gesamten Anordnung beeinträchtigen kann und von dieser Symmetrie zu einem großen Teil die abgegebene Leistung abhängt. Außerdem ist ungünstig, daß beim Betrieb diese Querverbindung aufgeheizt wird und bei nicht absolut exakter Anbringung des Innenleiters die Stabilität des Magnetrons insbesondere dann negativ beeinflußt wird, wenn es nicht nur zur Energieerzeugung benutzt, sondern auch durch eine veränderliche Reaktanz abgestimmt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Magnetron der eingangs angegebenen Art derart auszubilden, daß es besonders einfach gefertigt werden kann und dennoch eine hohe Stabilität, insbesondere auch bei Abstimmung durch eine veränderliche Reaktanz gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß als Koaxialleitung in den Block ein ringförmiges, sich zumindest teilweise in beide Resonanzkammern erstreckendes Loch eingebracht ist.

Es ist besonders vortei.'haft, daß gemäß der Erfindung nur ein Anbohren des Blocks erforderlich ist, um die gestellte Aufgabe zu lösen. Durch das Einbringen einer ringförmigen Bohrung in den Magnetron ergeben sich zwangsläufig unter Vermeidung irgendwelcher zusätzlicher Halteeinrichtungen in Form von Isolierabstützungen sowohl Außenleiter als auch Innenleiter der Koaxialleitung, wobei das Maß des Eindringens des Ringloches in die beiden Resonanzkammern, d. h. die Breite des Schlitzes, über welchen die jeweilige Kammer mit dem Ringloch in Verbindung steht, je nach dem gewünschten Kopplungsmaß zwischen den beiden Resonanzkammern und der Koaxialleitung gwählt werden kann.

Es ist zwar aus der DT-AS 10 46 786 bereits bekannt, zur Abstimmung des Magnetrons die mit zwei benachbarten Resonanzkammern gekoppelte Koaxialleitung zu verwenden und mittels einer verstellbaren Abstimmvorrichtung zu arbeiten, aber besonders vorteilhaft ist dieses Prinzip der Abstimmung des Magnetrons in Verbindung mit der Ausgestaltung eines Magnetrons nach der Erfindung zu verwenden, wenn die äußere Wand des die Koaxialleitung bildenden Ringlochs an seinem den Resonanzkammern abgewandten Ende über den Mittelkörper hinaus durch einen leitenden Zylinder verlängert ist und im Zylinder ein Abstimmkolben bezüglich des Mittelkörpers verstellbar angeordnet ist. Diese Ausgestaltung zeichnet sich durch einen kompakten und einfachen Aufbau aus, der eine hohe Stabilität während des Betriebs gewährleistet.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an dem den Resonanzkammern abgewandten Ende der Koaxialleitung eine Multipactor-Entladungsvorrichtung vorgesehen, deren Kapazitätsänderungen zu einer Änderung der Reaktanz führen, die auf die beiden Resonanzkammern an ihren Verbindungsstellen mit der Koaxialleitung wirkt.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Magnetrons;

F i g. 2 zeigt teilweise die Ansicht eines Schnitts in dei Ebene A-A der F i g. 1;

Fig.3 zeigt in Blickrichtung der Pfeile Bder Fig. 1 die Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern it den beiden Resonanzkammern und dem Magnetfeld welches durch den Siromfluß in einer Leitunj verursacht wird, die in der erfindungsgemäßen Weis«

mit den Resonanzkammern gekoppelt ist;

Fig.4 zeigt einen teilweise-i Querschnitt durch ein erfinokjngsgemäß ausgebildetes Magnetron mit einer Abstimmanordnung;

Fig.5 zeigt einen Querschnitt durch ein anderes erfindungsgemäß ausgebildetes Magnetron, bei welchem die Abstimmung durch eine Multipactor-Entladungsanordnung erfolgt;

Fig.6 ist ein Querschnitt durch ein anderes erfindungsgemäß ausgebildetes Magnetron mit einem besonderen Ausgangskreis.

In allen Figuren sind gleiche Teile mit jeweils den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

Das in Fig. 1 dargestellte Magnetron hat wie im Normalfall einen Anodenblock 1 mit einer Vielzahl von Hohlraumresonatoren bzw. Resonanzkammern, von denen nur 4 Exemplare 2, 3, 4 und 5 abgebildet sind. Bekanntlich ergeben sich im Betrieb des Magnetrons Magnetfelder entgegengesetzter Phase in benachbarten Resonanzkammern. Die Kammern 3 und 4 schwingen also mit entgegengesetzter Phase, und wenn, wie dargestellt, die Richtung des Magnetfeldes in der Kammer 3 aus der Zeichenebene weist, dann ist das Magnetfeld in der Kammer 4 in die Zeichenebene hineingerichtet.

Um eine Energiekopplung mit dem Magnetron vornehmen zu können, ist in den Anodenblock 1 ein ringförmiges Loch 6 eingebracht, welches mit den beiden Kammern 3 und 4 in Verbindung steht. Wie am besten in F i g. 2 zu erkennen ist, bricht das Ringloch 6 um eine Strecke »x« in die Wände der Kammern 3 und 4 ein, wobei »x« die Entfernung zwischen den äußersten Punkten der Kammern und dem inneren Ende des Ringlochs ist. Der die innere Wand des Ringlochs 6 bildende Mittelkörper 7 des Ringlochs bildet den Innenleiter einer Koaxialleitung, deren Außenleiter durch die äußere Wand 8 des Ringlochs 6 gebildet wird. Man erkennt, daß ein Teil des ringförmigen Signalweges zu einer Seite des Mittelkörpers 7 mit der Resonanzkammer 3 in Verbindung steht, während ein anderer Teil des ringförmigen Signalweges zur anderen Seite des Mittelkörpers 7 mit der Resonanzkammer 4 in Verbindung steht. Das Kopplungsmaß zwischen den Kammern 3 und 4 einerseits und der Koaxialleitung 7,8 andererseits wird danach bestimmt, wie weit das Ringloch in die Kammern vorgetrieben ist (d. h. die Sirecke »x« in F i g. 2). Hiernach bestimmt sich nämlich die das Kopplungsmaß festlegende Breite des in jeder der Kammern 3 und 4 gebildeten Verbindungsschlitzes.

Die Querschnittsabmessungen des Ringloches 6 sind über seine gesamte Länge, d. h. von der Außenwand des Anodenblocks 1 bis zu dem Punkt, wo es in die Kammern 3 und 4 mündet, gleichbleibend.

Der im Betrieb des Magnetrons auftretende Effekt läßt sich am besten anhand der F i g. 3 verfolgen, wo die mit Pfeilen versehenen gestrichelten Linien 10 das Magnetfeld in der Kammer 3 und die gepfeilten gestrichelten Linien 11 das Magnetfeld in der Kammer 4 darstellen, während die gepfeilten gestrichelten Linien 12 das Magnetfeld einer sich in der Koaxialleitung 7, 8 ausbreitenden TEM-WeIIe zeigen. Wenn die Magnetfelder in den Kammern 3 und 4 gegenphasig sind, dann passen ihre Richtungen zur Richtung des in der Leitung 7,8 aufgebauten Magnetfeldes 12, so daß eine Kopplung dieser Leitung mit den Kammern 3 und 4 erfolgt. (15

Das Maß, wie weit das Ringloch 6 mit di.-n Resonanzkammern 3 und 4 in Verbindung steht, kann in Grenzen schwanken. Der Abstand «x« kann annähernd O gewählt werden, so daß in den Wandungen der Resonanzkammern 3 und 4 sehr schmale Schlitze entstehen, die eine verhältnismäßig schwache Kopplung zur Folge haben. Andererseits kann der besagte Abstand so groß sein, daß eine beträchtliche Länge des Mittelkörpers 7 der Leitung zwischen den beiden Kammern 3 und 4 verläuft und somit eine verhältnismäßig starke Kopplung erfolgt.

In Fig.4 ist eine Art veranschaulicht, wie man das Magnetron unter Heranziehung der Leitung 7, 8 abstimmen kann. Die äußere Wand 8 der Leitung ist mittels eines leitenden Zylinders 13 über den durch den Mitielkörper 7 gebildeten Innenleiter hinaus verlängert. Der leitende Zylinder 13 enthält einen Kolben 14, der mittels eines Balgens 15 abgedichtet ist und in Richtung des zweigespitzten Pfeiles 16 hin- und herbewegbar ist. Der Kolben läßt sich daher auf den Mittelkörper 7 hin oder von diesem fortbewegen. Durch diese Bewegung ändert sich die Reaktanz des den Resonanzkammern 3 und 4 abgewandten Ende der Koaxialleitung, und bei geeignet gewählter Länge der Leitung wird diese Reaktanzänderung in eine Reaktanzänderung an dem in die Resonanzkammern 3 und 4 mündenden Ende der Leitung transformiert. Hierdurch ändert sich die Frequenz in den Kammern, so daß eine Abstimmung des Magnetrons erfolgt.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 ist das Prinzip der Abstimmung ähnlich wie bei der Anordnung nach F i g. 4, nur daß in diesem Fall der Kolben 14 durch eine Multipactor-Entladungsvorrichtung ersetzt ist. Diese Vorrichtung wird gebildet durch Verlängerung des Mittelkörpers 7 zur Herstellung einer Multipactor-Entladungselektrode. Ferner ist die Außenwand 8 der Leitung durch einen Zylinder 15 verlängert, von dessen geschlossenem Ende aus ein Stummel 16 vorsteht, der eine zweite Multipactor-Entladungselektrode bildet. Eine gemeinsame sekundär emittierende Multipactor-Entladungselektrode 17 ist zwischen dem verlängerten Mittelkörper 7 und dem Stummel 16 angeordnet, wodurch die Multipactor-Entladung gezündet werden kann. Die gemeinsame Elektrode 17 wird von einem Leiter 18 gehalten, der mittels einer isolierten Durchführung 19 aus dem evakuierten Raum des Zylinders 15 nach außen geführt ist. Das Prinzip von Multipactor-Entladungsvorrichtungen ist an sich bekannt und braucht an dieser Stelle nicht erläutert zu werden. Wenn durch Anlegen einer geeigneten Spannung zwischen den Leiter 18 und die Wandung des Zylinders 15 eine Multipactor-Entladung in Gang gesetzt wird, dann ergibt sich eine Kapazitätsänderung, die in eine Reaktanzänderung an dem mit den Resonanzkammern 3 und 4 in Verbindung stehenden Ende der Leitung transformiert wird, wodurch sich die Resonanzfrequenz in den beiden Kammern ändert.

Bei der in F i g. 6 veranschaulichten Ausführungsform dient die Leitung 7, 8 dazu, Energie vom Magnetron in einen Wellenleiter 20 zu koppeln. Sowohl die äußere Wand als auch der die innere Wand bildende Mittelkörper 7 der Leitung sind in den Wellenreiter 20 hinein verlängert, wo sie durch Abstrahlung die normale Hoi-Welle des Wellenleiters anregen. Das im Wellenleiter 20 liegende Ende der Leitung 7, 8 ist von einer Kuppel 21 aus dielektrischem Material überdeckt, die einerseits eine Abstrahlung erlaubt, andererseits jedoch eine vakuumdichte Dichtung zwischen dem evakuierten Innenraum des Magnetrons sowie dem Signalweg der Koaxialleitung und dem nicht-evakuierten Innenraum des Wellenleiters 20 bildet. In vielen Fällen ist eine

solche Ausgangsanordnung vorteilhafter als die üblichen Anordnungen zum Auskoppeln, weil hierbei die Ausgangslast auf die beiden Resonanzkammern 3 und 4 aufgeteilt wird und nicht wie sonst an einer einzigen Resonanzkainmer liegt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Magnetron mit einer Vielzahl von in einem Anodenblock angeordneten Resonanzkammern und mit einer mit zwei benachbarten Resonanzkammern gekoppelten Koaxialleitung, deren Innenleiter in die gemeinsame Wand zwischen diesen Resonanzkammern übergeht und deren Außenleiter durch die Innenwandung einer Bohrung im Block gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Koaxialleitung in den Block ein ringförmiges, sich zumindest teilweise in beide Resonanzkammern erstreckendes Loch (6) eingebracht ist.

2. Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wand (8) des die Koaxialleitung bildenden Ringloches (6) an seinem den Resonanzkammern (3, 4) abgewandten Ende über den Mittelkörper (7) hinaus durch einen leitenden Zylinder (13) verlängert ist und daß im Zylinder (13) ein Abstimmkolben (17) bezüglich des Mittelkörpers verstellbar angeordnet ist.

3. Magnetron nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß an dem den Resonanzkammern (3, 4) abgewandten Ende der Koaxialleitung (7, 8) eine Multipactor-Entladungsvorrichtung (15 bis 19) vorgesehen ist, deren Kapazitätsänderungen zu einer Änderung der Reaktanz führen, die auf die beiden Resonanzkammern (3, 4) an ihren Verbindungsstellen mit der Koaxialleitung (7,8) wirkt.