DE2802507C3

DE2802507C3 - Mit einem Abschirmgehäuse ausgestattetes Hohlraumresonator-Magnetron

Info

Publication number: DE2802507C3
Application number: DE2802507A
Authority: DE
Inventors: Tokuju Kawasaki Koinuma; Koichi Yokohama Ogura
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-01-21
Filing date: 1978-01-20
Publication date: 1981-03-26
Also published as: DE2802507A1; JPS5833648B2; DE2802507B2; JPS5390857A; US4223245A

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 unierdrücken 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 sieh durch den relativ großen Betrag des Heizstromes, der 10 Ampere überschreitet und relativ starke Zuführungskabel und

iü entsprechend große Öffnungen im Abschirrngehäuse erfordert

Aus der DE-OS 24 46 624 ist es bekannt, unter Verwendung von eingangs- und ausgangsseitig angeordneten Siebschaltungen netzseitigen und den

is ausgangsseitigen Schaitungsteil 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 'lie 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 Brückcnschaltung bilden. Ein derartiger Abgleich läßt sich jedoch im Bereiche

4ii 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 entsprechender, Anordnung mit relativ einfach aufgebauten und wenig aufwendigen Mitteln eine weitgehende Dämpfung der Störstrahlung tu 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 Abschirmgehäuse»· zur Bildung eines geschlossenen Magnetkreises mit

ho aufeinanderzu weisenden Polfiächen 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

·>■> 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

Fig. 1 eine ein Hohlraumresonator-Magnetron aufweisende Anordnung,

Fig.2 und 3 Teilschnitte durch Abschirmgehäuse abgeänderter Hohlraumresonator-Magnetron-Anordnungen,

F i g. 4 und 5 Blockdiagramme 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 mit gleichen Referenznummern bezeichnet.

Gemäß F i g. 1 sind innerhalb einer zylindrischen Anode Il 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 14 und 15 sind jeweils Permanentmagnete 16 und 17 verbunden, die innerhalb des zwischen der Kathode 13 und den Anodenstreifen 12 liegenden Raumes ein Magnetfeld 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 24cauf. 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 irHuktiv miteinander gekoppelte Magnetkerne 31 und 32 auf, von denen der Magnetkern 31 innerhalb und der Magnetkern 32 außerhalb des Abschirmgehäuses 24 derart vorgesehen sind, daß 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 mit einer Gleichrichterschaltung 37 verbunden ist. deren ?ur Anode 11 führender Pol

geerdet ist Der negative Pol der Hochspannungsquellt; ist über einen Durchführungskondensator 38, der in die Wandung des Abscnirmgehäuses 24 eingesetzt ist, und über eine innerhalb des Abschirmgehäuses 24 montierte Drossel 39 sowie über ein Anschlußkabel 40 aul den Kathodenanschluß 22 geführt.

Bei der beschriebenen Anordnung der Fig. 1 ist der zur Übertragung von Störungen nach außen tendieren de Heizstromkreis auf das Innere der Abschirmung 24 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 Abschirmgehäuse 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 ein<»"i geringen Strom von einigen 100 mA beaufschlagt, nid angesichts des geringen Stromes können die Induktivität der Drossel 39 sowie die Kapazität des Durchführungskondensators 38 so hoch ausgelegt werden, daß eine weitg.hende Störausfilterung erreicht wird.

In rig. 2 ist im Teilschnitt eine abgeänderte Ausführung gezeigt, bei der der in Heizstrom einspeisende Transformator 30 aus zwei U-förmig ausgebildeten Magnetkerner 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 Abschiimgehduse 24 überwiegend aus einem nicht magnetischen Werkstoff, jedoch können die Stellen 24£> der Wandung 24a, an denen die Magnetkerne 31 und 32 aufliegen, au? magnetischem Werkstoff bestehen. Hierdurch lassen sich die Magnetisierungsverluste des Transformators insbesondere bei größeren Wandstärken des Abschirmgehäuses merklich verringern.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ist das für dip 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 3C, sondern vielmehr auch die Anodenspannung üb^r den T^ransformator 40 induktiv durch die Wandungen 24a des Abschirmgehäuses 24 übertragen. Auch der Transformator 40 ist hierbei in zwei Kerne aufgeteilt, und während der die Primärwicklung aufweisende Magnetkern außerhalb des Abschirmgehäuses vorgesehen ist. ist der die Hovhspannungs-Sekundärwicklung 41 aufweisende Magnetkern innerhalb des Abschirmg.·· häuses angeordnet, so daß auch der Hochspannungs- ^leicnrichter 42 sowie der Hochspannungskondensator 43 von der Abschirmung des Abschirmgehäuses 24 erfaßt weiden. 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 der Fig.4 zu entnehmen. Die Stromquelle 35 ist hierbei mit den Transformatoren 30 und 40 für den Heizstrom und die Anodenspannung nicht direkt verbunden, sondern speist diese über einen Frequenzwandler 50, welcher die übliche Netzfrequenz bis auf eine Freauenz der Größenordnung 10 kHz 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.

F.ine 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. !uhren läßt.

Weiterführende Maßnahmen sind der Fig. 6 zu entnehmen. Hier sind die Anschlußdrähte 33.7 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\, L2, Lj und Li sowie die Kondensatoren Ci. C₂, Ct. G und C-, 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 Hochfrequenzabsorber 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 Abschirmgehäiises 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 ausgestaltet sind. Ferner besteht die Möglichkeit bei der Verwendung von Abschii-mgehäusen 24 mit mindestens in Wandungsteilen 24.7 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

Patentansprüche:

1. HohJraumresonator-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. Hoh'raumresonator-Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (30) für eine 50 Hz überschreitende Frequenz ausgelegt und seine Primärwicklung (34) an einen Frequenzwandler angeschlossen ist, der eine höhere als die Nc: .-frequenz liefert

3. Hohlr.iumresonator-Magnet.ron nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kathodenanschlüssen (22, 23) und der Sekundärwicklung (33) eine Filteranordnung (L₁, Lj, Q bis G) 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 magnetisierbarem Werkstoff besteht.

5. Hohlrpumresonator-Magnetron nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmgehäuse (24/ aus magnetisierbarem Werkstoff besteht urd ein Teil des Abschirmgehäuses einen Teil der Magnetpfade dt 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 andererden Heizstrom des Magnetrons liefert.