DE2508936A1

DE2508936A1 - Mikrowellenroehre mit zitterabstimmung

Info

Publication number: DE2508936A1
Application number: DE19752508936
Authority: DE
Inventors: Richard Clare Stoke
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1974-03-14
Filing date: 1975-03-01
Publication date: 1975-09-18
Also published as: CA1009369A; FR2264387B1; US3852638A; JPS50128455A; IT1034254B; JPS5629334B2; FR2264387A1; AU7836375A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein frequenzbewegliche Mikrowellenröhren und insbesondere eine mechanisch gezitterte Mikrowellenröhre, beispielsweise ein Magnetron, von der Art, bei der ein motorbetriebenes Abstimm-Betätigungselement hin- und hergehende, geradlinige Verschiebungen des Abstimmelementes zur Zitterabstimmung der Röhre hervorruft.

Bisher sind Koaxialmagnetrons mittels eines Abstimm-Betätigungselementes zitternd abgestimmt worden, das an eine exzentrische Kurbelwelle angekuppelt war, die mit einem Elektromotor angetrieben wurde. Der Abstimm-Betätigungs-Stab oder -Mechanismus erstreckte sich axial zur Röhre und wurde mittels einer Lageranordnung mit der Kurbelwelle gekuppelt, die quer zur Röhre an einem axialen Ende der Röhre sich erstreckte. Der Motor war an das Ende der Kurbelwelle montiert, wobei sich die Motorwelle quer zur Längsachse der Röhre erstreckte (US-Patentschrift 3 414 761; 3 441 795 und 3 590 313).

Eines der Probleme bei dieser bekannten Anordnung liegt darin, daß die Quermontage des Motors am Ende der Röhre die Gesamtlänge der Röhre erheblich erhöht und es in einigen Fällen erwünscht ist, daß die Gesamtlänge der Röhre wesentlich reduziert wird. Zusätzlich ergibt die exzentrische Kurbelwelle, mit der die hin- und hergehende geradlinige Verschiebebewegung dem Abstimm-Betätigungselement erteilt wird, etwas Peitschen oder Biegen des Betätigungselementes, um die Querbewegung des exzentrischen Nockens zu berücksichtigen, wenn der Exzenter sich in der Querebene befindet. Ein Abstimm-Betätigungsmechanismus ist erwünscht, bei dem sich keine Peitsch- oder Biegewirkung für das Abstimm-Betätigungselement ergibt und bei dem sich ein niedrigeres Profil für die Röhre ergibt.

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Zusammenfassung der Erfindung

Hauptaufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte, zitternd abgestimmte Mikrowellenröhre verfügbar zu machen, und insbesondere ein verbessertes Betätigungselement, mit dem eine hin- und hergehende, geradlinige Verschiebebewegung des Abstimmelementes innerhalb der Röhre bewirkt wird.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung weist das Abstimm-Betätigungselement einen Nocken mit einer kreisförmigen Steuerspur auf, die einen Nockenfolger aufnimmt, ist die Steuerspur in einer Richtung normal zur Mittelebene der kreisförmigen Steuerspur bogenförmig gezackt, um eine hin- und hergehende geradlinige Verschiebebewegung zwischen Nocken und Nockenfolger zu bilden, so daß die geradlinige Verschiebebewegung mit dem Abstimmelement gekuppelt werden kann, um die Röhre zitternd abzustimmen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Motor zum Antrieb der Zitterabstimmeinrichtung derart an die Mikrowellenröhre montiert, daß die Umdrehungsachse der Antriebswelle des Motors im allgemeinen parallel zur Achse der geradlinigen Verschiebebewegung der Abstimmstruktur verläuft, so daß die Gesamtlänge der Röhre verkürzt wird, im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen, bei denen der Moxor so montiert ist, daß seine Achse quer zur Achse der geradlinigen Verschiebung der Abstimmstruktur verläuft.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Nockenfolger einen drehbaren, zylindrischen Folger auf, der in rollendem Eingriff auf der kreisförmigen Steuerspur reitet, wobei der zylindrische Folger eine Umdrehungsachse hat, die allgemein radial zur kreisförmigen Steuerspur gerichtet ist.

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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Nocken mit der kreisförmigen Steuerspur mit einer Abstimmeinrich-fcung gekuppelt und wird der Nockenfolger drehend um die zacken-· förmige, kreisförmige Steuerspur getrieben, um eine hin- und hergehende, geradlinige Verschiebung des Nockens relativ zum gefangenen Nockenfolger zu erreichen, um auf diese Weise eine hin- und hergehende, axiale, geradlinige Verschiebung der Abstimmeinrichtung zu erhalten, die mit dem Nocken gekuppelt ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines zitternd abgestimmten Magnetrons mit Merkmalen der Erfindung ;

Fig. 2 den in Fig. 1 mit der Linie 2-2 umschlossenen Teil; und

Fig. 3 den in Fig. 1 mit der Linie 3-3 umschlossenen Teil.

In Fig. 1 ist eine zitternd abgestimmte Koaxial-Magnetron-Mikrowellenröhre 11 mit Merkmalen der, Erfindung dargestellt. Die Mikrowellenröhre 11 ist entsprechend der US-Patentschrift 3 441 795 aufgebaut und hier nur teilweise dargestellt. Sie weist, einen Hauptkörper 22 auf, der einen toroidförmigen Hohlraumresonator 23 aufnimmt, der koaxial eine Reihe von Fahnenresonatoren 24 umgibt, die ihrerseits einen Kathodenemitter 25 umgeben, um einen ringförmigen Magnetron-Wechselwirkungsbereich zwischen den Fahnenresonatoren 24 und dem Kathodenemitter 25 zu definieren. Die Fahnenresonatoren sind an ihren Außenkanten an einer zylindrischen Anodenwand 26 abgestützt, die eine gemeinsame Wand des Resonators 23 und des Fahnenresonatorsystems 24 bildet. Eine Reihe von longitudinal gerichteten Koppelschlitzen 27 ist vorgesehen, die durch die gemeinsame Wand 26 mit alternierenden Fahnenresonatoren in Verbindung stehen, um. denTT-Schwingungsmodus des Fahnenresonatorsystems mit dem TEq₁I Modus (zirkularelektrisch) im Koaxialhohlraum 23 zu verrasten. 509838/06 36

Die obere Endwand 28 des Hohlraumresonators 23 ist axial bewegbar, um die Resonanzfrequenz des Resonators 23 und damit die Frequenz des .-.1T -Modus und die Ausgangsfrequenz des Röhre durchzüstimmen. Die bewegbare Endwand 28 wird von herabhängenden Beinen 29 einer Spinnenstruktur 31 getragen. Der Körper 31 der Spinne ist eine ringförmige Scheibe, die über zwei in axialem Abstand befindliche Balgen 32 und 33 gegen den Röhrenkörper abgedichtet ist. Die Spinne 31 ist axial über einen axial gerichteten Betätigungsstab 34 verschiebbar, der an seinem unteren Ende über eine Mutter am Boden eines schüsseiförmigen Elementes 35 befestigt ist, das an seinem Außenumfang an der Spinne 31 befestigt ist. Eine feste, zylindrische Kugellageranordnung 36 für lineare Verschiebebewegungen ist am Körper der Röhre bei 37 befestigt, um den axial verschiebbaren Betätigungsstab 34 zu führen und zu stützen.

Ein zylindrischer Nocken 38, der näher in Figuren 2 und 3 dargestellt ist, ist am oberen Ende des Betätigungsstabes 34 befestigt. Der Nocken 38 weist eine kreisförmige Steuerspur auf, die durch eine kreisförmige Aussparung im Außenurafang des zylindrischen Nockenelementes 38 gebildet ist. Die Aussparung oder Steuerspur 39 ist aus der Mittelebene der kreisförmigen Steuerspur, die durch die Linie 41 angedeutet ist, nach beiden Seiten ausgezackt. In einem typischen Ausführungsbeispiel ist die Steuerspur 39 ^{aus der} Mittelebene 41 mit einer sinusförmigen Variation ausgezackt, die um den Umfang der kreisförmigen Steuerspur 39 gelegt ist. Im typischen Ausführungsbeispiel sind zwei Sinus-Zyklen oder -Perioden um den Umfang des zylindrischen Nockens 38 verteilt, wobei die Versetzung A von Spitze zu Spitze der Mittellinie 40 0,534 mm (0,021") der Steuerspur relativ zur Mittelebene der Steuerspur 41 beträgt.

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Zwei Nockenfolger 42 sind diametral gegenüber am Nocken 38 _: angeordnet und werden in einem Ring 43 getragen (Figuren 1 .·,.<. und 3), der koaxial zum Betätigungss-tab 34 und Nocken 38 montiert ist. Der Ring 43 wird mit einem Zahnkranz 44 angetrieben, der am Stützring 43 befestigt ist und mit einem freilauf enden Zahnrad 45 kämmt, das seinerseits mit einem Ritzel kämmt, das an der Abtriebswelle 47 eines Motors 48 befestigt ist. Radiallager 49t 50 und 51 sind in einem Gehäuse montiert, um die Motorwelle 47 bzw. die Zwischenradwelle 53 zu lagern. Das Gehäuse 52 ist fest am Körper 22 der Röhre befestigt. Drucklageranordnungen 55 und 56 sorgen für eine axiale Abstützung des Nockenfolgerrings 43 relativ zum Gehäuse 52.

Der Nockenfolger 42 weist einen mit einem Kugellager abgestützten Rollring 57 auf, der vom inneren Ende einer zylindrischen Welle 58 getragen wird, die ihrerseits vom Stützring 43 getragen wird. Die Wellen 58 stehen radial vom Ring 43 zum Betätigungsstab 34 hin in diametral einander gegenüberstehenden Positionen im Ring 43 vor. Wenn der Ring 43 um den Nocken 38 herumgetrieben wird, reiten die Nockenfolger-Lager 57 in der eingelassenen Steuerspur 39. Da der Nockenfolger 42 über die Drucklager 55 und 56 gegen axiale Verschiebungen gefesselt ist, wird dafür gesorgt, daß der Nocken 38 in Richtung längs der Achse der Betätigungsstange 34 schwingt oder hin- und hergeht, wobei die Auslenkung der Spitze-Spitze-Versetzung A der Mittellinie 40 der Steuerspur 39 relativ zur Mittelebene der Steuerspur 39 entspricht, und zwar mit dem Doppelten der Drehfrequenz des Nockenfolgers 42 um den Nocken 38.

In einem typischen Ausführungsbeispiel liefert eine Auslenkung Spitze-Spitze von 0,534 mm (0,021") eine Frequenzverschiebung um 250 MHz bei einer Rate von 150 Hz. Eine elektrischer Generator 59 ist mit der Ausgangswelle 47 des Motors 48 gekuppelt, um eine Ausgangs spannung synchron zur Frequenzabweichung der Ausgangsfrequenz der Röhre 11 zu erhalten, wenn der Motor mit

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Nenndrehzahl arbeitet. Diese Spannung wird im Radarempfänger verwendet, um dafür zu sorgen, daß der lokale Oszillator der sich ändernden Frequenz des gesendeten Ausgangssignals folgt, das von der abzustimmenden Röhre abgeleitet wird.

Einer der Vorteile der Verwendung des kreisförmigen Nockenfolgers besteht darin, daß der Motor so montiert werden kann, daß seine Welle 47 allgemein parallel zum Abstimm-Betätigungsstab 34 ist und parallel zur Achse der Röhre, so daß Motor 48 und Generator 59 nicht zur Länge der gesamten Röhrenkonstruktion beitragen. Zusätzlich hat der Betätigungsmechanismus mit dem Getriebezug zum Antrieb des Nockenfolgers ein relativ niedriges Profil, so daß die Höhe der Röhre oder Länge der Röhre, die für den Tuner-Antriebsmechanismus benötigt wird, reduziert werden kann. In einem typischen Beispiel wird die Höhe des Gehäuses 52 auf etwa 17,8 mm (0,7") reduziert, im Gegensatz zu 44,5 mm (1,75"), wie es bei den bekannten Anordnungen erforderlich war, die beispielsweise in den erwähnten US-Patentschriften 3 441 795; 3 414 761 und 3 590 313 dargestellt sind. Zuzüglich wird die Peitschwirkung auf den Betätigungsstab bei der erfindungsgemäßen Konstruktion beseitigt.

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Claims

Patentansprüc h_e

Iy Mikrowellenröhre mit Zitterabstimmung, mit einer Abstimmeinrichtung, die eine Abstimmstruktur aufweist, die relativ zu einem Mikrowellenkreis bewegbar ist, einer Abstimm-Betätigungseinrichtung, die mit der Abstimmstruktur gekuppelt ist, um eine hin- und hergehende, geradlinige Verschiebebewegung der Abstimmstruktur zu bewirken, und einem motorischen Antrieb, mit dem der Betätigungseinrichtung zur Betätigung eine Drehbewegung erteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimm-Betätigungseinrichtung einen Nocken mit einer kreisförmigen Steuerspur aufweist, die einen Nockenfolger aufnimmt, die kreisförmige Steuerspur in einer Richtung normal zur Mittelebene der kreisförmigen Steuerspur gezackt ist, und der Nockenfolger dieser kreisförmigen, gezackten Steuerspur folgt, um eine hin- und hergehende, geradlinige Verschiebebewegung des Nockens oder des Nockenfolgers relativ zum Mikrowellenkreis herbeizuführen, und eine Einrichtung, mit der die Hin- und Herbewegung mit der Abstimmstruktur gekuppelt wird, um eine hin- und hergehende, geradlinige Verschiebebewegung derselben zu erhalten.
2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eine drehbare Antriebswelle aufweist und die Umdrehungsachse dieser Antriebswelle im allgemeinen parallel zur Achse der geradlinigen Verschiebebewegung der Abstimmstruktur verläuft.
3. Röhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenfolger ein drehbares zylindrisches Folgeelement aufweist, das in rollendem Eingriff auf der Steuerspur reitet und dessen Drehachse radial zur kreisförmigen Steuerspur gerichtet ist.

.../A2

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Röhre nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken die Hin- und Herbewegung ausführt und der Nockenfolger um die gezackte kreisförmige Steuerspur des Nockens
drehend antreibbar ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen
ist, mit der der drehbare Nockenfolger an einer hin- und hergehenden, geradlinigen Verschiebebewegung gehindert wird.

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