DE2802507B2 - Mit einem Abschirmgehäuse ausgestattetes Hohlraumresonator-Magnetron - Google Patents
Mit einem Abschirmgehäuse ausgestattetes Hohlraumresonator-MagnetronInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Hohlraumresonator-Magnetron mit einem dessen Kathode stützenden, mit
Heizanschlüssen zum Anschluß eines Transformators ausgestatteten Kathodenfuß und einem den Kathodenfuß
umgreifenden Abschirmgehäuse. Derartige Hohlraumresonator-Magnetrons strahlen im Betriebe eine
Hochfrequenz-Störspannung aus, die zu unterdrücken bzw. auf zumutbare Werte abzusenken sich als äußerst
schwierig erwiesen hat
Die aus der Rundfunktechnik bekannten Mittel jedenfalls haben nicht die gewünschte Absenkung
ergeben. So wurde beispielsweise das Hohlraumresonator-Magnetron in einem weitgehend geschlossenen
Abschirmgehäuse untergebracht das mit Öffnungen zum Durchführen des Heizstromes sowie der Anodenspannung
ausgestattet ist Hierbei erwies es sich als nachteilig, daß ein Teil der Hochfrequenz-Energie des
Magnetrons über diese Zuleitungskabel das Abschirmgehäuse verlassen kann. Auch der Versuch, diese Kabel
durch Filteranordnungen zu überbrücken und zu entstören, brachte nicht den gewünschten Effekt und
erhöhte Schwierigkeiten ergeben sich durch den relativ großen Betrag des Heizstromes, der 10 Ampere
überschreitet und relativ starke Zuführungskabel und
entsprechend große Öffnungen im Abschirmgehäuse erfordert
Aus der DE-OS 24 46 624 ist es bekannt, unter
Verwendung von eingangs- und ausgangsseitig angeordneten Siebschaltungen netzseitigen und den
ausgangsseitigen Schaltungsteil einer zu entstörenden Schaltung einschließlich der zugehörigen Übertragerwicklungen
je für sich mit der zugeordneten Siebschaltung mit einer Abschirmung zu versehen und die des
netzseitigen Schaltungsteiles gegen Erde zu isolieren.
Hierbei ergibt sich nicht nur ein relativ komplizierter Aufbau, da ja sowohl der der Sekundärwicklung des
speisenden Transformators folgende Schaltungskomplex als auch der der Primärwicklung vorangehende
jeweils mit einem kompletten Abschirmgehäuse zu umgeben sind, so daß sich abgesehen von der
zweifachen Abschirmung auch ein recht komplizierter Aufbau des verwendeten Transformators ergibt wobei
die Sekundär- und die Primärwicklung grundsätzlich in unterschiedlichen abgeschirmten Räumen untergebracht
sind. Die vorgesehenen Abschirmungen weisen aber Schlitze bzw. Lücken auf, so daß letztlich die
hierdurch erreichte Abschirmung nur unvollständig ist Die weitgehende Absenkung der Störstrahlung durch
diese trotz ihres komplizierten Aufbaues durch die
vorhandenen Öffnungen nur mangelhaften Abschirmungen soll erreicht werden, indem die Abschirmteile
so aufeinander abgestimmt werden, daß ihre Kapazitäten eine abgeglichene Brückenschaltung bilden. Ein
derartiger Abgleich läßt sich jedoch im Bereiche höchster Frequenzen praktisch nicht durchführen, da
hierbei ja nicht nur die jeweils auftretenden Kapazitäten zu berücksichtigen sind, sondern selbst bei einfachen
gestreckten Bauteilen zusätzlich Induktivitäten in Erscheinung treten. Damit führt die bekannte Lehre zu
unerwünscht aufwendigen und komplizierten Abschirmanordnungen, ohne daß die gewünschte weitgehende
Dämpfung der Störstrahlung erzielt wird
Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, bei einer der eingangs genannten Gattung entsprechenden
so Anordnung mit relativ einfach aufgebauten und wenig aufwendigen Mitteln eine weitgehende Dämpfung der
Störstrahlung zu erzielen.
Erreicht wird dieses, indem bei einer der Gattung entsprechenden Anordnung der Kern des Transformators
in zwei Teile unterteilt ist, deren einer die Primärwicklung und dessen anderer die Sekundärwicklung
aufweist, und daß die zwei Teile auf den beiden Seiten einer ebenen Wandung des Abschirmgehäuses
zur Bildung eines geschlossenen Magnetkreises mit aufeinanderzu weisenden Polflächen angeordnet sind.
Damit wird die gewünschte starke Dämpfung der Störstrahlung des Magnetrons mit relativ einfachen
Mitteln, nämlich mit nur einem die Störquelle umschließenden Abschirmgehäuse, erreicht, das in
μ seinen geometrischen Abmessungen einfach aufgebaut
ist und daher sowohl mit geringem Aufwände erstellbar als auch leicht montierbar ist. In der Praxis hat sich
erwiesen, daß die Befolgung dieser Lehre eine
außerordentliche starke Dämpfung der durch das Magnetron bewirkten Störstrahlung ergibt
Weitere Merkmale der Erfindung sind dem vorangestellten Schutzbegehren zu entnehmen.
Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert Es zeigt hierbei
F i g. 1 eine ein Hohlraumresonator-Magnetron aufweisende Anordnung,
Fig.2 uiui 3 Teilschnitte durch Abschirmgehäuse
abgeänderter Hohlraumresonator-Magnetron-Anordnungen,
F i g. 4 und 5 Blockdi&gramme für die Speisung von an
einem abgebrochen dargestellten Abschirmgehäuse angeordneten Transformatoren und
F i g. 6 zeigt im Teilschnitt eine weitere Hohlraumresonator-Magnetron-Anordnung.
Zur Vereinfachung der Darstellung sind in den Zeichnungen gleichartige Teile auch m« gleichen
Referenznummern bezeichnet
Gemäß F i g. 1 sind innerhalb einer zylindrischen Anode 11 mehrere Anodenstreifen 12 vorgesehen und
derart mit der Anode verbunden, daß zwischen ihnen eine Reihe von Hohlraumresonatoren entsteht, die
jeweils zwischen benachbarten Anodenstreifen 12 angeordnet sind. In der Achse der Anode 11 ist eine
Kathode 13 vorgesehen, und mit den Polstücken :4 und 15 sind jeweils Permanentmagnete 16 und 17 verbunden, die innerhalb des zwischen der Kathode 13 und den
Atiodenstreifen 12 liegenden Raumes ein Magnetfe'd
erzeugen, das der Achse der Anode parallel gerichtet ist. Über ein Magnetjoch 18 sind die Permanentmagnete 16
und 17 magnetisch miteinander verbunden. Die Anode 11 ist von einem Strahler 19 umgeben, der auf eine
Antenne 20 einwirkt
Die Kathode 13 wird von einem Kathodenfuß 21 gehalten, der durch die Kathodenanschlüsse 22 und 23
mit Heizstrom gespeist wird. Der Kathodenfuß 21 ist von einem aus nicht magnetischem, elektrisch leitendem
Werkstoff bestehenden Abschirmgehäuse 24 umgeben, das die Abstrahlung der Hochfrequenz nach außen
unterbindet Das Abschirmgehäuse 24 weist im unteren Teil einen als offenen Zylinder ausgeführten Teil 24c auf,
der elektrisch mit dem geerdeten Ende der Kathode 13
verbunden ist Erforderlichenfalles kann die Anordnung zur Kühlung durch Ventilatoren ergänzt sein.
Die Kathodenanschlüsse 22 und 23 werden von der Sekundärwicklung 33 eines Transformators 30 mit dem
Heizstrom für die Kathode 13 gespeist. Der Transformator 30 weist zwei induktiv miteinander gekoppelte
Magnetkerne 31 und 32 auf, von denen der Magnetkern 31 innerhalb und der Magnetkern 32 außerhalb des
Abschirmgehäuses 24 derart vorgesehen sind, oaß ihre Stirnflächen an der ebenen Wandung 24a in geringem
Abstande einander gegenüberstehen. Die beiden Magnetkerne 31 und 32 bilden gemeinsam den Kern des
Transformators 30. Hierbei trägt der Magnetkern 31 die bereits erwähnte Sekundärwicklung 33, während auf
den außerhalb des Abschirmgehäuses 24 befestigten Magnetkern 32 eine Primärwicklung 34 gewickelt ist,
die von einer Stromquelle 35 gespeist wird.
Die Speisung der Anode des Magnetrons erfolgt durch eine gesonderte Hochspannungsquelle: Von der
Stromquelle 35 wird ein außerhalb des Abschirmgehäuses 24 angeordneter Transformator 36 gespeist, dessen
Sekundärwicklung rAit einer Gleichrichterschaltung 37
verbunden ist, d<4r^n zur Anode 11 führender Pol
geerdet ist Der negative Pol der Hochspannungsquelle ist über einen Durchführungskondensator 38, der in die
Wandung des Abschirmgehäuses 24 eingesetzt ist, und über eine innerhalb des Abschirmgehäuses 24 montierte
Drossel 39 sowie über ein Ansch'ußkabel 40 auf den
Kathodenanschluß 22 geführt
Bei der beschriebenen Anordnung der F i g. 1 ist der
zur Übertragung von Störungen nach außen tendierende Heizstromkreis auf das Innere der Aoschirmung 24
ι ο beschränkt und die Heizleistung wird von der außerhalb
des Abschirmgehäuses 24 angeordneten Primärspule 34 auf dem Wege induktiver Kopplung durch die Wandung
des Abschirmgehäuses 24 hindurch übertragen. So liegen zwar im Innenraum des Abschirmgehäuses 24
Störfrequenzen von rund 100 kHz bis 10 GHz an, diese Störungen vermögen jedoch aus dem praktisch
vollkommen geschlossenen AbscbJrmgehäuse 24 nicht nach außen zu dringen. Die einzige Öffnung im
Abschirmgehäuse 24 ist so klein, daß Störungen
praktisch nicht nach außen zu treten vermögen. Das
Anschlußkabel 40 wird nur mit einem geringen Strom von einigen 100 mA beaufschlagt, und angesichts des
geringen Stromes können die Induktivität der Drossel 39 sowie die Kapazität des Durchführungskondensators
38 so hoch ausgelegt werden, daß eine weitgehende Störausfiltening erreicht wird.
In Fig.2 ist im Teilschnitt eine abgeänderte Ausführung gezeigt bei der der in Heizstrom einspeisende Transformator 30 aus zwei U-förmig ausgebilde-
ten Magnetkernen 31 und 32 besteht die an einander gegenüberliegenden Seiten der Wandung 24a des
Abschirmgehäuses 24 derart angeordnet sind, daß ein geschlossener Magnetkreis entsteht Auch hier besteht
das Abschirmgehäuse 24 überwiegend aus einem nicht
magnetischen Werkstoff, jedoch können die Stellen 246
der Wandung 24a, an denen die Magnetkerne 31 und 32 aufliegen, aus magnetischem Werkstoff bestehen.
Hierdurch lassen sich die Magnetisierungsverlusts des Transformators insbesondere bei größeren Wandstär
ken des Abschirmgehäuses merklich verringern.
Bei der in F i g. 3 dargestellten Anordnung ist das für die Einspeisung des Heizstromes benutzte Prinzip auch
auf die Einspeisung der Anodenspannung angewandt, und es wird von der Stromquelle 35 aus nicht nur der
Heizstrom über den Transformator 30, sondern vielmehr auch die Anodenspannung über den Transformator 40 induktiv durch die Wandungen 24a des
Abschirmgehäuses 24 übertragen. Auch der Transformator 40 ist hierbei in zwei Kerne aufgeteilt, und
so während der die Primärwicklung aufweisende Magnetkern außerhalb des Abschirmgehäuses vorgesehen ist,
ist der die Hochspannungs-Sekundärwicklung 41 aufweisende Magnetkern innerhalb des Abschirmgehäuses angeordnet so daß auch der Hochspannungs-
gleichrichter 42 sowie der Hochspannungskondensator 43 von der Abschirmung des Abschirmgehäuses 24
erfaßt werden. Hierdurch lassen sich gesonderte Siebmittel einsparen, und als vorteilhaft erweist es sich,
daß die Hochspannung und die für diese vorgesehenen
Isolierungen und Schutzmaßnahmen auf den Innenraum
des Abschirmgehäuses 24 beschränkt sind.
Eine weiterführende Maßnahme ist dem Blockschaltbild Her Fig.4 zu entnehmen. Die Stromquelle 35 ist
hierbei mit den Transformatoren 30 und 40 für den
h5 Heizstrom und die Anodenspannung nicht direkt
verbunden, sondern speist diese über einen Frequenzwandler 50, welcher die übliche Netzfrequenz bis auf
eine Frequenz der Größenordnung 1OkHz anhebt.
Hierdurch arbeiten die Transformatoren 30 und 40 mit einer gegenüber der üblichen Netzfrequenz erheblich
höheren und können somit besonders leicht kompakt ausgeführt werden, so daß das Abschirmgehäuse 24 mit
Rücksicht auf die mit den Sekundärwicklungen ausgestatteten Magnetkerne nur geringfügig größer ausgeführt
zu werden braucht als übliche bekannte Abschirmgehäuse mit außerhalb derselben angeordneten Transformatoren.
In der F i g. 4 werden die Transformatoren 30 und 40 parallel über einen Frequenzwandler gespeist; bei
abgewandelten Ausführungen kann dieser auch an nur einen der beiden Transformatoren 30 bzw. 40
angeschlossen sein.
Eine dem entsprechende Ausführung wird anhand der F i g. 5 vorgestellt Von der Stromquelle 35 aus wird die
Primärwicklung des Transformators 30 über einen ersten Frequenzwandler 50 gespeist, so daß der
Transformator mit einer vorgegebenen Hochfrequenz betrieben wird. Der Transformator 40 jedoch wird über
einen gesonderten, einstellbaren Frequenzwandler 51 mit der Stromquelle 35 verbunden, so daß sich auch hier
die Vorteile der höheren Frequenz, nämlich die geringen Abmessungen, auswirken. Zusätzlich jedoch
läßt sich durch den steuerbaren Frequenzwandler 51 die Betriebsfrequenz des Transformators 40 einstellen, so
daß sich hierdurch die an der Sekundärseite anstehende Spannung beeinflussen läßt und durch den Frequenzwandler
51 sich die zwischen Kathode und Anode aufgeschaltete Hochspannung zum Steuern bzw. Regeln
der Magnetron-Ausgangsleistung sich innerhalb enger Toleranzen steuern bzw. führen läßt
Weiterführende Maßnahmen sind der Fig.6 zu entnehmen. Hier sind die Anschlußdrähte 33a und 41a
der jeweiligen Sekundärwicklungen 33 und 41 der Transformatoren 30 und 40 noch innerhalb des
Abschirmgehäuses 24 mit Filterelementen ausgestattet, zu denen die Drosseln L\, Li, Lj und Li sowie die
Kondensatoren C1, C2, C3, Q und C5 gehören. Diese
Filterelemente sind als Bandpaßfilter oder als Tiefpaßfilter ausgeführt, die schon im Leitungszuge zu den
Sekundärwicklungen der Transformatoren nur einen gegebenen, die Netzfrequenz umfassenden Frequenzbereich
zulassen bzw. Bereiche, welche die von dem bzw. den Frequenzwandlern abgegebene Frequenzen umfassen,
hochfrequente Störeinflüsse jedoch ausfiltern und festhalten. Statt der Drosseln kann auch ein Hochfre-ο
quenzabsorber eingesetzt werden, bspw. eine Ferritperle mit einem Loch, durch das die Anschlußdrähte geführt
werden. Die Dämpfung der Störfrequenzen wird hierbei nicht nur durch die Aufteilung der Transformatoren in
Magnetkerne bewirkt, sondern zusätzlich noch dadurch verstärkt, daß sie innerhalb des Abschirmgehäuses 24
vorgesehenen Sekundärwicklungen schon einem stark verringerten Störpegel ausgesetzt sind.
Die Erfindung ist weiterer Varianten fähig. So kann im Falle der Verwendung mindestens im Durchdringungsbereich
hochleitender Magnetkerne beispielsweise ein Stabkern direkt in das Abschirmgehäuse
eingesetzt sein, so daß die Mittelzone einen Teil der Wandung 24a bildet, und die, gegebenenfalls eine
geringere Leitfähigkeit aufweisenden freien Enden des Magnetkernes mit einer innerhalb des Abschirmgehäuses
24 angeordneten Sekundär- und einer außerhalb angeordneten Primärwindung ausgestattet sind Ferner
besteht die Möglichkeit bei der Verwendung von Abschirmgehäusen 24 mit mindestens in Wandungstei-
len 24a magnetisierbarem Material, Wandungsteile
selbst als Magnetkern zu benutzen, wenn eine diese Maßnahme zulassende Erhöhung der Betriebsfrequenz
vorgenommen wird.
In allen diesen Fällen ergibt sich mit relativ einfachen Maßnahmen und geringem Aufwände eine weitgehende
Dämpfung von nach außen abstrahlenden Störfrequenzen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Hohlraumresonator-Magnetron mit einem dessen Kathode stützenden, mit Heizanschlüssen
zum Anschluß eines Transformators ausgestatteten Kathodenfuß und einem den Kathodenfuß umgreifenden
Abschirmgehäuse, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kern des Transformators (30) in zwei Teile (31, 32) unterteilt ist deren einer die
Primärwicklung (34) und dessen anderer die Sekundärwicklung (33) aufweist, und daß die zwei
Teile auf den beiden Seiten einer ebenen Wandung (24a) des Abschirmgehäuses (24) zur Bildung eines
geschlossenen Magnetkreises mit aufeinanderzu weisenden Polflächen angeordnet sind.
2. Hohlraumresonator-Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator
(30) für eine 50Hz überschreitende Frequenz ausgelegt und seine Primärwicklung (34) an einen
Frequenzwandler angeschlossen ist, der eine höhere als die Netzfrequenz liefert
3. Hohlraumresonator-Magnetron nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den
Kathodenanschlüssen (22, 23) und der Sekundärwicklung (33) eine Filteranordnung (Lu Li, Q bis Q)
vorgesehen ist
4. Hohlraumresonator-Magnetron nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens im Bereiche des Transformators (30) das Abschirmgehäuse (24) aus magnetisierbarer!! Werkstoffbesteht.
5. Hohlraumresonator-Magnetron nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß das
Abschirmgehäuse (24) aus magnetisierbarem Werkstoff besteht und ein Teil des Abschirmgehäuses
einen Teil der Magnetpfade des Transformators (30) bildet.
6. Hohlraumresonator-Magnetron nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
im Abschirmgehäuse (24) angeordnete Kernteil (31) des Transformators (30) eine Hochspannungs-Sekundärwicklung
aufweist, die eine im Abschirmgehäuse angeordnete Gleichrichterschaltung (42) speist.
7. Hohlraumresonator-Magnetron nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
zwei getrennte Transformatoren (30,40) vorgesehen sind, deren einer den Anoden-Strom und deren
anderer den Heizstrom des Magnetrons liefert.
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