DE2722276A1

DE2722276A1 - Abstimmbares magnetron

Info

Publication number: DE2722276A1
Application number: DE19772722276
Authority: DE
Inventors: Lennart Per Joel Mattsson
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-05-21
Filing date: 1977-05-17
Publication date: 1977-12-01
Also published as: US4131825A; JPS5310957A; SE399151B; FR2352391A1; FR2352391B1; CA1068003A; SE7605765L; DE2722276C2; JPS5842580B2; GB1534819A

Description

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N. V. Philips' Glceitumpenfabriekeo

->- Z.PHN.8562

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"Abstimmbares Magnetron"

Die Erfindung bezieht sich auf ein abstimmbares Magnetron, das eine zentral angeordnete Kathode, einen die Kathode umgebenden ringförmigen Anodenblock mit sich radial nach innen erstreckenden Anodenplatten, zwischen denen sektorförmige Hohlraumresonatoren gebildet werden, und Mittel zum Erzeugen eines axialen Magnetfeldes in dem Wechselwirkungsraum zwischen der Kathode und den Innenenden der radial angeordneten Anodenplatten enthält, wobei sich in jeder Anodenplatte in der Nähe des Anodenblocks oder zwischen jeder Anodenplatte und dem Anodenblock ein axialer Spalt befindet, und wobei diese Spalte zusammen einen ringförmigen Schlitz bilden, in den ein drehbar in dem Magnetron angeordneter erster Abstimmkörper in Form eines hülsenförmigen Körpers eingeführt ist, von dem

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wenigstens der in den genannten Schlitz geführte Teil eine sich in der Umfangsrichtung ändernde Menge leitenden Materials enthält, derart, dass die erzeugte Frequenz des Magnetrons von der Winkellage des ersten Abstimmkörpers abhängig ist und sich bei Drehung des ersten Abstimmkörpers periodisch ändert.

Ein derartiges Magnetron ist aus der US-PS 2,931 »9Ό bekannt. Mit dem sich drehenden Abstimmkörper wird eine schnelle periodische Aenderung der Abstimmfrequenz des Magnetrons erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem derartigen Magnetron eine Aenderung des Frequenzbereiches, innerhalb dessen diese periodische Aenderung auftritt, zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Magnetron der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es einen zweiten Abstimmkörper enthält, der in axialer Richtung verschiebbar in dem Magnetron angeordnet und mit elektrisch leitenden Teilen versehen ist, die in bezug auf den ersten Abstimmkörper von einer entgegengesetzten Richtung her axial in die Hohlraumre-sonatoren geführt sind, derart, dass die erzeugte Frequenz des Magnetrons von der Einführungstiefe der genannten elektrisch leitenden Teile in die Hohlraumresonatoren abhängig ist. Mit dem zweiten Abstimmkörper kann eine langsame Aenderung der Abstimmfrequenz erhalten werden, die mit der mittels des ersten Abstimmkörpers erhaltenen schnellen periodischen Aenderung der Abstimmfrequenz kombiniert werden kann.

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Ein Vorteil der Konstruktion nach der Erfindung ist der, dass der durch den ersten Abstimmkörper infolge einer Temperaturänderung herbeigeführte Verlauf der Abstimmfrequenz des Magnetrons dem Verlauf der Abstimmfrequenz, der durch den zweiten Abstimmkörper bei dieser Temperaturänderung herbeigeführtwird, entgegengesetzt ist. Weiter stellt sich heraus, dass die Grosse der durch den ersten Abstimmkörper herbeigeführten Frequenzänderung (Frequenzhub) nicht durch den zweiten Abstimmkörper verkleinert wird.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Magnetrons, das mit einer Abstimmvorrichtung nach der Erfindung versehen ist,

Fig. 2 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht des Magnetrons nach Fig. 1, wobei die Abstimmvorrichtung im Detail dargestellt ist, und

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Magnetron besteht aus «inem Basisteil 10, einem oberen Teil lh und einem mittleren Teil 11, der mit zwei starken hufeisenförmigen Dauermagneten 12 und 13 versehen ist. Der Basisteil 10 enthält die in der Zeichnung nicht dargestellten erforderlichen elektrischen Verbindungen des Magnetrons und eine Verbindung mit einer Evakuiervorrichtung. Der mittlere Teil 11 enthält den Wechselwirkungsraum 23. Der obere Teil

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i4 enthält u.a. Lagerungsmittel und Kupplungsmittel für den drehbaren Abstimmkörper 30, der nachstehend näher beschrieben werden wird.

Vie in Fig. 2 dargestellt ist, ist zentral im Magnetron eine zylindrische Kathode I5 angeordnet, die von dem Basisteil 10 her von einem zylindrischen Körper abgestützt wird. An dem Basisteil 10 ist weiter ein unterster Magnetpolring 17 befestigt, der den Stützkörper 16 koaxial unter Bildung eines ringförmigen Spaltes 18 umgibt. Der oberste mittlere Teil des Polringes 17 bildet einen ringförmigen Polshuh 19. Ausserhalb der Kathode I5 und koaxial mit dieser liegt ein äusserer Anodenring 20 aus Kupfer. Der Anodenring 20 ist zwischen einem aus zwei Teilen bestehenden untersten Magnetpolblock 2k und einem obersten Magnetpolblock 27 befestigt. Auf der Innenseite des äusseren Anodenringes 20 befindet sich ein innerer Anodenring 21, der eine Anzahl radial angebrachter Anodenplatten 22 abstützt. Zwischen den Innenenden der Anodenplatten 22 und der Kathode I5 befindet sich der Wechselwirkungsraum 23. In diesem Raum 23 befindet sich ein starkes axial gerichtetes Magnetfeld, das von den Dauermagneten 12 und 13 erzeugt wird (Fig. 1). Der Magnetkreis, der den Magnetfluss der Dauermagnete 12, 13 zu dem Vechselwirkungsraum 23 führt, enthält die genannten zwei Magnetpolblöcke 24 und 27t ^den untersten Magnetpolring 17 mit dem Polschuh 19 und weiter einen obersten Magnetpolring 25 mit einem Polschuh 26. Die sektorförmigen Räume zwischen den einzelnen Anodenplatten 22, die auf der Aussenseite von dem äusseren und

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dem inneren Anodenring 20 bzw. 21 begrenzt sind, bilden die Hohlraumresonatoren des Magnetrons. Mittels mit 28 und 29 bezeichneter Anschlussleiter ("Straps") sind auf bekannte Weise die Anodenplatten 22 abwechselnd miteinander verbunden.

Die Anodenplatten 22 sind nur mit ihrem untersten Teil in dem inneren Anodenring 21 befestigt, der seinerseits auf der Innenseite des äusseren Anodenringes befestigt ist. Auf diese Weise wird zwischen jeder Anodenplatte 22 und der Innenseite des äusseren Anodenringes 20 ein Spalt 31 gebildet. Die Spalte zwischen den einzelnen Anodenplatten 22 und dem äusseren Anodenring 20 bilden zusammen einen ringförmigen auf der Oberseite offenen Schlitz, in den das unterste Ende eines zylindrischen ersten Abstimmkörpers 30 geführt ist. Der Abstimmkörper 30 wird im oberen Teil \h drehbar abgestützt und wird beim Betrieb mittels eines Elektromotors angetrieben (in der Zeichnung nicht dargestellt).

Der sich in dem durch die Spalte 3I gebildeten Schlitz erstreckende Teil des genannten Abstimmkörpers 30 weist eine sich in der Umfangsrichtung des Körpers ändernde Menge leitenden Materials auf, z.B. dadurch, dass Oeffnungen im genannten Teil angebracht sind oder der Teil mit einer Verzahnung ausgeführt ist. Wenn sich der Körper dreht, wird ein sich periodisch ändernder Füllgrad der Hohlraumresonatoren bestimmten Abstimmfrequenz des Magnetrons erhalten. Das Magnetron wird dadurch getriggert oder erregt, dass augenblicklich ein grosser Spannungsunterschied

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zwischen einerseits dem den Anodenring 20 und die Anodenplatten 22 enthaltenden Anodenblock und andererseits der Kathode 15 angelegt wird. Die Frequenz des erzeugten Hochfrequenzimpulses ist von der augenblicklichen Abstimmfrequenz zum Triggerungszeitpunkt abhängig. Der Abstimmkörper 30 dreht sich mit einer verhältnismässig hohen Geschwindigkeit von z.B. 4000 Umdrehung/min und die Frequenzänderung die durch den Körper 30 herbeigeführt wird, wird als schnelle Abstimmung bezeichnet.

Nach der Erfindung wird diese schnelle.Abstimmung mit einer langsamen oder scheinbar stationären Abstimmung kombiniert, die durch einen in axialer Richtung verschiebbaren zweiten Abstimmkörper 32 herbeigeführt wird. Der zweite Abstimmkörper 32 befindet sich in einem Raum 33 zwischen dem Magnetpolring 17 und dem Magnetpolblock 24 und bestehtaus einem Flansch "}k und einem zylindrischen Teil 35· Am oberen Ende ist der Zylinder 35 mit Stiften oder Zähnen 36 versehen. Der Teilungsabstand der Stifte oder Zähne 36 ist gleich dem der Hohlraumresonatoren 37 im Anodenblock (Fig. 3). Wenigstens der obere Teil dieser Stifte, der in die genannten Hohlraumresonatoren geführt ist, besteht aus elektrisch leitendem Material.

Nach Fig. 3, die einen teilweisen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 2 zeigt, ist der Querschnitt der Stifte 36, die in die Hohlraumresonatoren geführt sind, derart, dass er.praktisch dem Querschnitt der sektorförmi-^ gen Hohlraumresonatoren 37 entspricht. Dadurch wird für jede Lage des zweiten Abstimmkörpers eine optimale Füllung

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der Hohlraumresonatoren mit leitendem Material erhalten. Die axiale Verschiebung des Körpers 32 wird mit Hilfe eines Einstellringes 38 erhalten, der mit einem Innengewinde versehen ist. Dieses Innengewinde wirkt mit einem Aussengewinde am Umfang des Flansches 34 des zweiten Abstimmkörpers 32 zusammen. Der Einstellring 38 ist drehbar mittels zweier Kugellager 39 und 40 gelagert, die durch in V-förmigen Schlitzen liegende Kugeln gebildet werden. Eine Drehung des Ringes 38 und somit eine axiale Verschiebung des zweiten Abstimmkörpers 32 wird mit Hilfe eines Elektromotors Ή mit einem auf der Motorwelle angebrachten Zahnrad 42 erhalten, das in eine äussere Verzahnung auf dem Einstellring 38 eingreift. Zwischen der Oberseite des Flansches Jk und der gegenüberliegenden Oberfläche des Magnetpolblocks 24 befindet sich ein balgenförmiges Abdichtungsglied 45. Auf entsprechende Weise befindet sich ein balgenförmiges Abdichtungsglied 46 zwischen der Unterseite des Flansches Jk und einer gegenüberliegenden Oberfläche des Magnetpolblocks 2k. Die Balgen 45 und 46 sorgen dafür, dass der zweite Abstimmkörper J2 unter Aufrechterhaltung einer hermetischen Abdichtung des Magnetrons axial verschoben werden kann.

Von der Innenseite des inneren Anodenringes her erstreckt sich ein dünner Ring 47 in den Hohlraumresonatorenan deren hinteren Enden. Der Ring 47 besteht aus elektrisch lietendem Material und bildet eine Trennwand zwischen dem ersten Abstimmkörper 30 und den Stiften j6 auf dem zweiten Abstimmkörper 32, wenn die Stifte 36 maximal

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in die Hohlrauinresonatoren geführt sind und in dieser Lage den ersten Abstimmkörper etwas überlappen.

Beim Betrieb des Magnetrons dreht sich der erste Abstimmkörper 30 kontinuierlich, wodurch sich die Abstimmfrequenz periodisch innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches mit einer Periode ändert, die durch die Drehgeschwindigkeit des Abstimmkörpers 30 gegeben wird. Das Magnetron wird augenblicklich zum Erzeugen eines Hochfrequenzimpulses getriggert, wobei die Frequenz des erzeugten Impulses von der augenblicklichen Abstimmfrequenz zum Triggerungszeitpunkt abhängig ist. Venn die Triggerung beliebig durchgeführt wird, werden also Impulse mit einer Frequenz, die sich beliebig innerhalb des Abstimmbereiches ändert, erhalten werden. Wenn dagegen die Triggerung bei vorher bestimmten Abstimmfrequenzen erfolgt, werden Impulse mit einer bestimmten Frequenz erhalten werden. Der zweite Abstimmkörper 32 ist beim Betrieb normal stationär.

Wenn es wünschenswert ist, die durch den ersten Abstimmkörper 30 bestimmte Frequenzänderung über den Frequenzbereich zu verschieben, wird der zweite Abstimmkörper 32 axial in einer oder der anderen Richtung verschoben, was durch Erregung des Motors 4i in einer oder der anderen Richtung erzielt wird. Die Aenderung der Abstimmfrequenz, diedurch den zweiten Körper herbeigeführt wird, geht langsam vor sich und wird daher als langsame Abstimmung bezeichnet.

Es hat sich gezeigt, dass, wenn der erste Abstimmkörper für die schnelle Abstimmung und der zweite Abstimmkörper für die langsame Abstimmung von entgegea-

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gesetzten Richtung her in die Ilohlraumresonatoren geführt werden, der zweite Abstimmkörper keinen nachteiligen Einfluss auf die Grosse der Frequenzänderung (des Frequenzhubes) ausübt, die durch den ersten Abstimmkörper herbeigeführt wird (in gewissen Fällen ist sogar eine geringe Vergrösserung des Frequenzhubes gemessen). Die durch den zweiten Abstimmkörper herbeigeführte Frequenzänderung kann grosser als die durch den ersten Abstimmkörper herbeigeführten Frequenzänderung sein. In einem bestimmten Beispiel ist der von dem ersten Körper bestrichene Frequenzbereich i»50 MHz und ist der vom zweiten Körper bestrichene Frequenzbereich etwa 65Ο MHz.

Ein günstiger Effekt des zweiten Abstimmkörpers in der dargestellten Ausführungsform ist der, dass die durch den ersten Abstimmkörper infolge einer Temperaturänderung herbeigeführte Aenderung der Abstimmfrequenz der Abstimmfrequenzänderung entgegengesetzt ist, die durch den zweiten Abstimmkörper infolge dieser Temperaturänderung herbeigeführt wird. Bei zunehmender Temperatur führt der erste Abstimmkörper eine Abnahme der Abstimmfrequenz herbei, während der zweite Abstimmkörper eine Zunahme der Abstimmfrequenz herbeiführt, wenn die Temperatur zunimmt. Durch eine passende Wahl in bezug auf die Form und das Material der Abstimmkörper kann erreicht werden, dass sich die beiden Temperatureffekte ausgleichen, so dass die Aenderung der Abstimmfrequenz bei sich ändernder Temperatur innerhalb des Temperaturbereiches des wirksamen Magnetrons praktisch vernachlässigbar sein wird.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

Abstimmbares Magnetron, das eine zentral angeordnete Kathode, einen die Kathode umgebenden Anodenblock mit sich radial nach innen erstreckenden Anodenplatten, zwischen denen sektorförmige Hohlraumresonatoren gebildet werden und Mittel zum Erzeugen eines axialen Magnetfeldes in dem Wechselwirkungsraum zwischen der Kathode und den Innenenden der radial angeordneten Anodenplatten enthält, wobei sich in jeder Anodenplatte in der Nähe des Anodenblocks oder zwischen jeder Anodenplatte und dem Anodenblock ein axialer Spalt befindet, und wobei diese Spalte zusammen einen ringförmigen Schlitz bilden, in den ein drehbar in dem Magnetron angeordneter erster Abstimmkörper in Form eines hülsenförmigen Körpers eingeführt ist, von dem wenigstens der in den genannten Schlitz geführte Teil eine sich in der Umfangsrichtung ändernde Menge leitenden Materials enthält, derart, dass die erzeugte Frequenz des Magnetrons von der Winkellage des ersten Abstimmkörpers abhängig ist und sich bei Drehung des ersten Abstimmkörpers periodisch ändert, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetron einen zweiten Abstiminkörper enthält, der in axialer Richtung verschiebbar in dem Magnetron angeordnet und mit elektrisch leitenden Teilen versehen ist, die in bezug auf den ersten Abstimmkörper von einer entgegengesetzten Richtung her axial in die Hohlraumresonatoren eingeführt sind, derart, dass die erzeugte Frequenz des Magnetrons von der Einführungstiefe der genannten elektrisch leitenden Teile in die Hohlraumresonatoren abhängig ist.

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2. Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten elektrisch leitenden Teile des zweiten Abstimmkörpers radial innerhalb des genannten ersten drehbaren Abstimmkörpers angeordnet sind.
3. Magnetron nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden der genannten elektrisch leitenden Teile des zweiten Abstimmkörpers, wenn sie maximal in die Hohlraumresonatoren eingeführt sind, das freie Ende des ersten Abstimmkörpers überlappen.

U. Magnetron nach einem der Ansprüche 1 bis 3»

dadurch gekennzeichnet, dass die genannten elektrisch leitenden Teile des zweiten Abstimmkörpers, die in die Hohlraumresonatoren eingeführt sind, einen Querschnitt aufweisen, der im wesentlichen dem Querschnitt der Hohlraumresonatoren entspricht, in die sie eingeführt sind.

5· Magnetron nach einem der Ansprüche 1 bis k_f

dadurch gekennzeichnet, dass die genannten elektrisch leitenden Teile des zweiten Abstimmkörpers aus Stiften oder Zähnen bestehen, die sich von einem zylindrischen oder ringförmigen Stützkörper her in axialerRichtung erstrecken. 6. Magnetron nach einem der Ansprüche 1 bis 5»

dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem ersten Abstimmkörper und dem zweiten Abstimmkörper eine dünne ringförmige Trennwand aus elektrisch leitendem Material befindet, die sich in der gleichen Richtung wie der zweite Abstimmkörper in den Hohlraumresonatoren erstreckt, und zwar über nahezu den gleichen Abstand wie der zweite Abstimmkörper, wenn dieser maximal eingeführt ist.

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