DE3336997C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem abstimmbaren Hohlraumresonator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Frequenzbewegliche Magnetrons können schnell über einen gegebenen Frequenzbereich abgestimmt werden und werden allgemein in Radarsystemen zur Festzeichenunterdrückung (clutter reduction) und als elektronische Gegenmaßnahme gegen feindliche Störversuche verwendet. Solche frequenzbeweglichen Magnetrons weisen typischerweise einen bewegbaren Abstimmschieber auf, der in einem Vakuumhohlraum in einem Resonanzhohlraum positioniert ist, und einen Abstimm- Betätiger, der außerhalb des Vakuumhohlraums der Magnetronröhre positioniert ist. Eine Bewegung des Betätigers wird typischerweise durch einen Balgen ohne Bruch des Vakuums in der Röhre auf den Abstimmschieber gekuppelt.

Ein einzelner Balgen kann dazu verwendet werden, den Abstimmschieber innerhalb der Magnetronröhre von außen zu bewegen. Der Balgen ist an einem Ende dicht um eine Öffnung im Vakuumhohlraum der Röhre angesetzt und am anderen Ende dicht an ein bewegbares Element angesetzt, das mit dem Abstimmschieber verbunden ist. Ein ernsthaftes Problem bei dieser Konfiguration besteht darin, daß der Atmosphärendruck das bewegbare Element in den Vakuumhohlraum hinein drängt. Der Abstimm-Betätiger muß eine Kompensationskraft ausüben, um die gewünschte Abstimmschieberbewegung zu erhalten. Weiterhin werden frequenzbewegliche Magnetrons häufig in luftgestützten Anwendungen verwendet. Die Kraft auf das bewegbare Element variiert mit der Höhe, so daß die Kompensation der Atmosphärenkraft schwierig wird.

In der US-PS 35 64 340 ist die Verwendung eines Einzelbalgens in einem manuell abgestimmten Magnetron beschrieben. Eine Drehmoment-Friktions-Belastung wird auf den Kugelspindel- Betätiger ausgeübt, um eine versehentliche Drehung der Kugelspindel durch die Atmosphärenkraft auf den Mechanismus zu verhindern.

Gemäß dem Stand der Technik ist aus den Patentschriften GB-PS 10 72 574, US-PS 38 52 638 oder beispielsweise der US-PS 35 90 313 bekannt, den Atmosphärendruck auf eine Magnetron- Abstimmanordnung durch unterschiedliche Doppelbalgenanordnungen zu kompensieren. Die Balgen bei diesen Anordnungen sind an die beiden Enden eines bewegbaren Elementes gekuppelt. Wenn die Abstimmeinheit bewegt wird, dehnt sich der eine Balgen aus, während der andere Balgen zusammengepreßt wird. Da das innerhalb des Vakuumhohlraums enthaltene Volumen konstant bleibt, ist es nicht notwendig, den Atmosphärendruck zu überwinden, um den Abstimm-Mechanismus zu bewegen.

Eine Doppelbalgen-Anordnung ergibt zwar allgemein eine befriedigende Kompensation des Atmosphärendrucks, sie hat jedoch gewisse Nachteile. Während des Betriebes von Magnetrons hoher Leistung entsteht eine beträchtliche Erwärmung des Abstimmschiebers. Da die Röhre ein Vakuumgerät ist, wird Wärme durch Leitung von Abstimmschieber über die Schieber- Abstützelemente zum bewegbaren Element übertragen, das den Balgen zugeordnet ist, und dann zu den Gehäuseteilen. Um eine schnelle Bewegung des Abstimm-Mechanismus zu erleichtern, wird die Masse des bewegbaren Elementes so weit wie möglich reduziert. Das resultiert jedoch in bewegbaren Elementen mit einem relativ hohen Wärmewiderstand. Das Vorhandensein des Doppelbalgens erfordert längere Abstützelemente zwischen dem Abstimmschieber und dem bewegbaren Element, so daß der Wärmewiderstand erhöht wird. Weiterhin sind diese längeren Abstützelemente innerhalb des Vakuumhohlraums angeordnet, so daß irgendeine Kühlung durch Konvektion ausgeschlossen ist. Eine der Hauptschwierigkeiten der Doppelbalgenanordnungen ist somit die Übertragung von Wärme weg vom Abstimmschieber.

Nachteilig an den Doppelbalgen-Anordnungen ist außerdem die Tatsache, daß beide Balgen Teil des Vakuumhohlraums der Magnetronröhre sind und den Ausbeuteproblemen der Röhre unterworfen sind. Wenn die Magnetronröhre während der Herstellung oder während des Betriebes defekt wird, werden zwei relativ teure Balgen zusammen mit der Röhre zu Schrott. Zusätzlich kann jeder Defekt der Balgenanordnung dafür sorgen, daß die ganze Magnetronröhre unbrauchbar und irreparabel wird. Als weiterer Nachteil kommt die größere Länge der Magnetronröhre hinzu, wenn die Doppelbalgen-Konfiguration anstelle eines Einzelbalges verwendet wird. Insbesondere in luftgestützten Anwendungsfällen ist es häufig erwünscht, die Länge des Magnetrons zu minimieren. Bei der Doppelbalgen- Konfiguration sind aber die beiden Balgen koaxial montiert und addieren sich somit direkt zur Länge der Röhre hinzu.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen abstimmbaren Hohlraumresonator mit Höhenkompensationseinrichtungen verfügbar zu machen, der verbesserte Wärmeübertragungseigenschaften bei kompakter Bauweise, also insbesondere auch eine reduzierter Länge gegenüber bekannter Vorrichtungen aufweist.

Im speziellen soll durch die Erfindung eine Höhenkompensationseinrichtung für eine durchstimmbare Kreuzfeld-Elektronenentladungseinrichtung verfügbar gemacht werden, bei der die Komplexität der dem Vakuumhohlraum der Einrichtung zugeordneten Höhenkompensationseinrichtung herabgesetzt ist.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und durch die weiteren Merkmale der Unteransprüche ausgestaltet und weiterentwickelt.

Kurz gesagt, enthält der erfindungsgemäße abstimmbare Hohlraumresonator zwei separate Balgenbaueinheiten, von denen eine als Druckkompensationsvorrichtung völlig außerhalb des Vakuumhohlraums angeordnet ist und die beiden Balgenbaueinheiten durch eine Abstimmwelle miteinander verbunden sind.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 ein Schema der Höhenkompensation nach der Erfindung, und

Fig. 2 einen Schnitt durch ein frequenzbewegliches Magnetron nach der Erfindung.

Ein durchstimmbarer Hohlraumresonator nach der Erfindung ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Ein Gerät-Vakuumhohlraum 10 umschließt eine dichte Vakuumkammer 12. Innerhalb des Vakuumhohlraums 10 des Gerätes befindet sich ein Resonanzhohlraum 14, der Ringform haben kann. Dem Resonanzhohlraum 14 ist eine Resonanzfrequenz zugeordnet, die durch eine Abstimmwelleneinrichtung geändert werden kann, die allgemein bei 16 angedeutet ist.

Die Abstimmwelleneinrichtung 16 weist eine verformbare Baueinheit 20 auf, die aus einem ersten bewegbaren Element 22 und einem ersten Balgen 24 besteht. Ein Ende des Balgens 24 ist dicht um die Innenkante einer Öffnung 26 im Vakuumhohlraum 10 angeordnet. Das andere Ende des Balgens 24 ist dicht um einen vorgeschriebenen Bereich des bewegbaren Elementes 22 angeordnet. Das bewegbare Element 22 und der Balgen 24 dichten in Kombination die Öffnung 26 ab. Ein Abstimmschieber 28 ist im Resonanzhohlraum 14 positioniert und ist über Stützstifte 30 mit dem bewegbaren Element 22 gekuppelt. Im dargestellten Beispiel hat der Abstimmschieber 28 allgemein Ringform. Die Abstimmwelleneinrichtung 16 weist ferner eine Abstimmwelle 32 auf, die an einem Ende mit dem bewegbaren Element 22 in dem vom Balgen 24 umgebenen Bereich verbunden ist. Die Abstimmwelle 32 ist an eine Betätigungseinrichtung 34 gekuppelt und ist am entgegengesetzten Ende mit einer Kompensationseinrichtung 40 verbunden. Die Kompensationseinrichtung 40 schließt einen Kompensations- Vakuumhohlraum 42 und eine zweite verformbare Baueinheit 44 ein, einschließlich eines zweiten bewegbaren Elementes 46 und eines zweiten Balgens 48. Der zweite Balgen 48 ist an einem Ende um die Innenkante einer Öffnung 50 im Vakuumhohlraum 42 angeordnet. Das andere Ende des Balgens 48 ist dicht um einen vorgeschriebenen Bereich des bewegbaren Elementes 46 angeordnet, so daß die verformbare Baueinheit 44 die Öffnung 50 im Vakuumhohlraum 42 dicht verschließt. Die Abstimmwelle 32 ist mit dem zweiten bewegbaren Element 46 in dem vom Balgen 48 umgebenen Bereich verbunden.

Im Betrieb sorgt die Betätigungseinrichtung 34, bei der es sich um einen Linearmotor handeln kann, für eine lineare, axiale Bewegung der Abstimmwelle 32, die ihrerseits eine Bewegung des Abstimmschiebers 28 im Resonanzhohlraum 14 hervorruft. Die Bewegung des Abstimmschiebers 28 bewirkt eine Variation der Resonanzfrequenz des Hohlraums 14. Wenn die Abstimmwelle 32 und das erste bewegbare Element 22 sich aufwärts oder abwärts bewegen, zieht sich der Balgen 24 zusammen, oder dehnt sich, so daß der Vakuumhohlraum 10 dicht gehalten wird.

Der Atmosphärendruck übt eine Kraft 52 auf das bewegbare Element 22 in der durch die Pfeile in Fig. 1 angedeuteten Richtung aus und neigt dazu, dieses in die Vakuumkammer 12 hineinzudrücken. Die Kraft 52 wird auf die Abstimmwelle 32 übertragen. Der Atmosphärendruck übt auch eine Kraft 54 auf das bewegbare Element 46 in der durch die Pfeile in Fig. 1 angedeuteten Richtung aus. Die Kraft 54 wird ebenfalls auf die Abstimmwelle 32 übertragen und wirkt der Kraft 52 entgegen und neigt dazu, den Atmosphärendruck auf das bewegbare Element 22 zu kompensieren. Wenn die Kräfte 52 und 54 gleiche Größe haben, ist die Abstimmwelle 32 im Gleichgewicht und kann leicht mit der Betätigungseinrichtung 34 bewegt werden. Wenn der Abstimmschieber 28 abwärts bewegt wird, dehnt sich der Balgen 24, so daß das Volumen der Vakuumkammer 12 verringert wird, während der Balgen 48 zusammengedrückt wird, so daß das vom Vakuumhohlraum 42 eingeschlossene Volumen vergrößert wird. In ähnlicher Weise wird der Balgen 24 zusammengedrückt, wenn der Abstimmschieber nach oben bewegt wird, so daß das Volumen der Vakuumkammer 12 vergrößert wird, während der Balgen 48 gedehnt wird, so daß das vom Vakuumhohlraum 42 eingeschlossene Volumen vergrößert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fläche des vom Balgen 24 umgebenen bewegbaren Elementes 22 gleich der Fläche des bewegbaren Elementes 46, das vom Balgen 48 umgeben ist. Vorzugsweise sind auch die Balgen 24 und 48 von gleicher Konstruktion, d. h. sie haben gleichen Durchmesser, gleiche Länge und gleiche Federrate. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, sind die Kräfte 52 und 54 für jeden Atmosphärendruck gleich, und eine Kompensation wird erreicht. Für den Fachmann ist erkennbar, daß die Kompensationseinrichtung 40 nicht notwendigerweise direkt mit der Abstimmwelle 32 verbunden sein muß, sondern auch über irgendein geeignetes mechanisches Gestänge damit verbunden sein kann.

Ein Schnitt durch ein frequenzbewegliches Koaxialmagnetron ist in Fig. 2 dargestellt. Das Magnetron hat einen zylindrischen Kathodenemitter 60, beispielsweise aus mit Bariumaluminat imprägniertes Wolfram. An jedem Ende des Emitters 60 befindet sich eine vorstehende Kathodenendkappe 62 aus nicht emittierendem Werkstoff, beispielsweise Hafnium. Die Kathode wird an einem Ende von einer nicht dargestellten Kathodenfußstruktur abgestützt. Der Kathodenemitter 60 wird mit einem Strahlungsheizer 64 beheizt, beispielsweise einer Wolframdrahtwendel.

Den Emitter 60 umgibt eine koaxiale, kreisförmige Abordnung aus Anodenfahnen 66, die sich von einer Anodenschale 68 nach innen erstreckt. Die Innenenden der Fahnen 66 liegen auf einem Zylinder, der die Außenwand eines toroidförmigen Wechselwirkungsraumes 70 definiert. Die Fahnen 66 sind in Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen angeordnet, um zwischen benachbarten Fahnen Hohlräume zu definieren, die etwa bei der gewünschten Schwingungsfrequenz in Resonanz sind.

Auf der Außenwand jedes zweiten Hohlraums sind axiale Schlitze 72 durch die Anodenschale 68 geschnitten, die eine Verbindung mit einem toroidförmigen Stabilisierungshohlraum 74 herstellen, der den Hohlraum 14 in Fig. 1 entspricht. Der Hohlraum 74 enthält Wände 76, 77, die vorzugsweise aus Kupfer bestehen, um die Anodenfahnen 66 durch Leitung zu kühlen, und um einen hohen Gütefaktor Q zur Frequenzstabilisierung zu schaffen. Der Hohlraum 74 wird mit einem ringförmigen Abstimmschieber 78 abgestimmt, der axial mit einer Vielzahl von Stoßstangen 80 bewegbar ist, die gemeinsam mit einer Abstimm-Baueinheit 82 angetrieben werden, die im einzelnen später beschrieben wird. Der Abstimmschieber 78 entspricht dem Abstimmschieber 28 in Fig. 1, während die Abstimm-Baueinheit 82 allgemein der Abstimmwelleneinrichtung 16 in Fig. 1 entspricht. Der Hohlraum 74 ist mit einer Blende 83 mit einem Ausgangshohlleiter 84 gekoppelt, der mit einem dielektrischen Fenster 86 vakuumdicht abgeschlossen ist.

Axial versetzt auf beiden Seiten des Emitters 60 und der Anodenfahnen 66 sind koaxiale ferromagnetische Polschuhe 88, 89. Die Polschuhe 88, 89 sind dicht mit dem Röhrenkörper verbunden und sind mit einem Permanentmagneten 90 gekoppelt. Der Permanentmagnet 90 und die Polschuhe 88, 89 sind so konfiguriert, daß entgegengesetzte Pole entgegengesetzten Enden des Wechselwirkungsraums 70 dargeboten werden und ein allgemein gleichförmiges, allgemein axiales Magnetfeld wird im Wechselwirkungsraum 70 erzeugt.

Eine Platte 92 dichtet ein Ende des Magnetrons ab und dient als Montageplatte für die Abstimm-Baueinheit 82. Der Vakuumhohlraum des Magnetrons wird damit von den Wänden 76, 77, den Polschuhen 88, 89, dem dielektrischen Fenster 86 und der Platte 92 gebildet. Die Abstimm-Baueinheit überträgt Bewegung durch eine Öffnung in der Platte 92 an die Abstimmschieber 78, wie noch erläutert wird.

Im Betrieb des Magnetrons gemäß Fig. 2 wird Heiz-Wechselstrom an den Kathodenheizer 64 geliefert und die Kathode wird gegen den geerdeten Röhrenkörper und die Anodenfahnen 66 negativ gepulst. Elektronen werden vom Kathodenemitter 60 zu den Fahnen 66 hingezogen und werden von dem kreuzenden Magnetfeld in Wege gerichtet, die um den toroidförmigen Wechselwirkungsraum 70 zirkulieren, wo sie mit den elektrischen Streu-Mikrowellenfeldern der Zwischenfahnenhohlräume wechselwirken und Mikrowellenenergie erzeugen. Mikrowellenenergie wird von den Zwischenfahnenräumen durch die axialen Schlitze 72 in den Stabilisierungshohlraum 74 gekoppelt. Der kreisförmige elektrische Modus des Hohlraums 74 verrastet die Frequenz des π-Modus der angeregten Anodenfahnen 66 mit der Resonanzfrequenz desm Hohlraums 74. Wenn also die Resonanzfrequenz des stabilisierenden Hohlraums 74 durch Bewegung des Abstimmschiebers 78 geändert wird, wird auch die Betriebsfrequenz des Magnetrons in gleicher Weise geändert.

Gemäß Fig. 2 weist die Abstimm-Baueinheit 82 ein Gehäuse 102 auf, das auf die Platte 92 montiert ist und koaxial mit Bezug auf den Vakuumhohlraum des Magnetrons positioniert ist. Die Abstimm-Baueinheit 82 bewirkt, daß der Abstimmschieber 78 wie gewünscht schnell bewegt wird und damit die Resonanzfrequenz des Stabilisierungshohlraums 74 ändert. Der Abstimmschieber 78 ist mit den Stoßstangen 80 durch Öffnungen in den Polschuh 88 mit einem allgemein kreisförmigen ersten bewegbaren Element 104 gekuppelt, das dem bewegbaren Element 22 in Fig. 1 entspricht. Ein Ende eines ersten Balgens 106, das dem Balgen 24 in Fig. 1 entspricht, ist um die Innenkante der Öffnung in der Platte 92 dicht angeordnet. Das andere Ende des Balgens 106 ist dicht um den Umfang des bewegbaren Elementes 104 angeordnet. Das bewegbare Element 104 und der Balgen 106 dichten in Kombination die Öffnung im Vakuumhohlraum des Magnetrons ab, sorgen aber auch für die Möglichkeit, Bewegung hindurch zu übertragen. Mit dem Zentrum des bewegbaren Elementes 104 ist eine längliche Abstimmwelle 108 gekuppelt, die mit Linearlagern 110, 112 auf eine koaxiale Linearbewegung eingeschränkt ist. Die Abstimmwelle 108 entspricht der Abstimmwelle 32 in Fig. 1. Die Abstimmwelle 108 tritt durch einen linearen Geschwindigkeitswandler 114 hindurch, der dazu dient, die Geschwindigkeit zu fühlen, und durch einen Linearmotor, der der Betätigungseinrichtung 34 in Fig. 1 entspricht, der die lineare Koaxialbewegung der Abstimmwelle 108 betätigt. Der Linearmotor weist einen koaxialen Motormagneten 116 in fester Position auf und ferromagnetische Polschuhe 118, 120, 122 in fester Position, die den Magnetkreis schließen. Der Linearmotor weist ferner eine Spule 124 auf, die auf einen Spulenkörper 126 gewickelt ist, der koaxial mit der Abstimmwelle 108 ist und an dieser befestigt ist. Das dem bewegbaren Element 104 entgegengesetzte Ende der Abstimmwelle 108 ist axial an einem Ende eines Magnetelementes 128 befestigt. Das Magnetelement 128 bildet den Kern eines linearen, variablen Differentialtransformators 130, der bewirkt, daß die Position der Abstimmwelle 108 ermittelt wird. Das andere Ende des Magnetelementes 128 ist mit dem Zentrum eines zweiten bewegbaren Elementes 132 gekuppelt, das in einem Kompensations-Vakuumhohlraum 134 positioniert ist. Ein zweiter Balgen 136 ist mit einem Ende dicht an den Umfang einer Öffnung 138 im Vakuumhohlraum 134 angesetzt. Das andere Ende des Balgens 136 ist dicht um den Umfang des bewegbaren Elementes 132 angeordnet. Das bewegbare Element 132, der Kompensations-Vakuumhohlraum 134 und der zweite Balgen 136 entsprechen dem bewegbaren Element 46, dem Vakuumhohlraum 42 bzw. dem Balgen 48 in Fig. 1. Das bewegbare Element 132 und der Balgen 136 dichten in Kombination den Vakuumhohlraum 134 ab und erlauben die Bewegung der Abstimmwelle 108, um das vom Vakuumhohlraum 134 eingeschlossene Volumen zu variieren.

Im Betrieb werden vorgegebene Frequenz-Abstimmsignale dem Eingang des Linearmotors zugeführt. Das Abstimmsignal kann beispielsweise sinusförmig sein. Der Linearmotor sorgt dafür, daß die Abstimmwelle 108 und der Abstimmschieber 78 sich entsprechend dem eingegebenen Abstimmsignal axial bewegen. Die Frequenz des Magnetrons wird damit variiert entsprechend den eingegebenen Abstimmsignalen. Der lineare variable Differentialtransformator 130 ermittelt die Position der Abstimmwelle 108, während der Lineargeschwindigkeits-Wandler 114 die Geschwindigkeit der Abstimmwelle 108 ermittelt. Aus der Position und der Geschwindigkeit der Abstimmwelle 108 kann die Frequenz bzw. die Änderungsrate der Frequenz des Magnetrons abgeleitet werden. Diese Parameter werden in einem externen Verarbeitungssystem gebraucht.

Der Vakuumhohlraum 134, das bewegbare Element 132 und der Balgen 136 bilden eine Kompensationseinrichtung, die den Atmosphärendruck auf das bewegbare Element 104 kompensiert. Der Atmosphärendruck übt eine Kraft auf das bewegbare Element 132 aus, die der Kraft auf das bewegbare Element 104 entgegengesetzt ist. Vorzugsweise ist die Fläche des bewegbaren Elementes 104, das vom Balgen 106 umgeben ist, gleich der Fläche des bewegbaren Elementes 132 umgeben vom Balgen 136, und haben die Balgen 106 und 136 gleiche Durchmesser, gleiche Längen und gleiche Federraten. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, sind die Atmosphärenkräfte, die auf die Abstimmwelle 108 ausgeübt werden, für jeden Atmosphärendruck gleich und entgegengesetzt. Weiterhin ist das vom Vakuumhohlraum 134 plus das Volumen innerhalb des Vakuumhohlraums des Magnetrons konstant, wenn der Abstimmschieber 78 bewegt wird.

Die Konfiguration nach Fig. 2 sorgt für einen ausgezeichneten Wärmeübergangsweg vom Abstimmschieber 78 aus der Röhre heraus an externe Wärmeableitelemente. Wärme wird vom Abstimmschieber 78 durch die relativ kurzen Stoßstangen 80 direkt zum bewegbaren Element 104 und zur Abstimmwelle 108 übertragen. Von diesen Elementen wird die Wärme leicht an die relativ massiven Gehäuseelemente übertragen. Weiterhin sind sowohl das bewegbare Element 104 als auch die Abstimmwelle 108 der Atmosphäre ausgesetzt, so daß der Konvektions-Wärmeübergang gesteigert wird. Bekannte Doppelbalgensysteme haben einen erheblich stärker gewundenen Wärmeübergangsweg verwendet. Eine übertriebene Erwärmung des Magnetrons kann eine Frequenzdrift und Fehler im Systembetrieb hervorrufen. Die Konfiguration nach Fig. 2 arbeitet mit nur einem dem Vakuumhohlraum des Magnetrons zugeordneten Balgens 106. Bei Ausfall des Magnetrons bei der Herstellung oder im Betrieb wird also nur eine einfachere und weniger aufwendige Einzelbalgen-Baueinheit zu Schrott.

Bei der Kompensationseinrichtung nach Fig. 2 sind das bewegbare Element 132 und der Balgen 136 in den Vakuumhohlraum hinein invertiert. Die Tiefe des Vakuumhohlraums 134 muß nur ausreichend groß sein, um einen Kontakt zwischen dem Hohlraum 134 und dem bewegbaren Element 132 bei der maximalen Auslenkung des Abstimmschiebers zu vermeiden. Der Beitrag der Kompensationseinrichtung zur Gesamtlänge der Röhrenbaueinheit ist deshalb minimal. Bei bekannten Doppelbalgen-Konfiguration trug die Länge des zweiten Balgens direkt zur Länge der Röhre bei. Es ist ferner zu erwähnen, daß bei der Konfiguration nach Fig. 2 gleiche und entgegengesetzte Kräfte auf die Enden der Abstimmwelle 108 ausgeübt werden. Alle Gewindeverbindungen, die der Abstimmwelle 108 zugeordnet sind, stehen also unter konstanter Spannung, unabhängig von der Position der Abstimmwelle 108. Diese konstante Spannung ist vorteilhaft; sie verhindert eine Lockerung der verschiedenen Elemente des Abstimm-Mechanismus bei schneller Bewegung.

Claims (17)

1. Abstimmbarer Hohlraumresonator mit einem Vakuumhohlraum (10), Abstimmvorrichtungen zum Ändern der Resonanzfrequenz in diesem Hohlraum, einer Betätigungsvorrichtung (34) zum Bewegen eines Abstimmschiebers (28), die außerhalb des Vakuumhohlraums (10) angeordnet ist,
einer ersten Balgenbaueinheit (20) zum Übertragen der Bewegung in das Innere des Vakuumhohlraums (10), einem Abstimmschieber (28), der in dem Vakuumhohlraum angeordnet und mit der ersten Balgenbaueinheit (20) verbunden ist,
und mit einer Druckkompensationseinrichtung, die den Einfluß des Atmosphärendrucks auf die Betätigungsvorrichtung (34) beseitigt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungsvorrichtung (34) durch eine Abstimmwelle (32) mit der ersten Balgenbaueinheit (20) verbunden ist,
daß die Druckkompensationsvorrichtung (40) völlig außerhalb des Vakuumhohlraums (10) angeordnet ist, um eine Kraft auf die Abstimmwelle (32) auszuüben, die der Kraft darauf entgegenwirkt, die von dem Atmosphärendruck auf die erste Balgenbaueinheit (20) resultiert.

2. Abstimmbarer Hohlraumresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkompensationsvorrichtung (40) ein Vakuumgehäuse (42) und eine zweite Balgenbaueinheit (44) enthält, die dicht um das Vakuumgehäuse (40) angeordnet und mit der Abstimmwelle (32) verbunden ist.

3. Abstimmbarer Hohlraumresonator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Balgenbaueinheit (20) und die zweite Balgenbaueinheit (44) koaxial an gegenüberliegenden Seiten der Abstimmwelle (32) angeordnet sind.

4. Abstimmbarer Hohlraumresonator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtvolumen, das innerhalb des Vakuumhohlraums (10) des Hohlraumresonators und des Vakuumgehäuses (42) der Druckkompensationseinrichtung eingeschlossen ist, während der Bewegung der Abstimmwelle (32) konstant bleibt.

5. Abstimmbarer Hohlraumresonator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraumresonator ein koaxiales Magnetron ist.

6. Abstimmbarer Hohlraumresonator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er für eine Kreuzfeld- Elektronenentladungseinrichtung ausgelegt ist, bestehend aus

• - einer Kathodeneinrichtung (60, 62, 64), die eine Kathode (60) zum Erzeugen eines Elektronenstroms enthält,
• - einem Geräte-Vakuumhohlraum (76, 77, 86, 88, 89, 92) zum Aufrechterhalten eines Vakuums in der Umgebung des Elektronenstroms,
• - Mikrowellen-Schwingkreisen (66, 68, 70), die elektromagnetische Felder in Wechselwirkungsbeziehung mit dem Elektronenstrom unterstützen,
• - Einrichtungen (72), mit denen elektromagnetische Schwingungsenergie von den Mikrowellen-Schwingungskreisen (66, 68, 70) aus gekoppelt wird,
• - Einrichtungen, mit denen ein elektrisches Feld zwischen die Kathodeneinrichtung (60, 62, 64) und die Mikrowellen-Schwingkreise (66, 68, 70) gelegt wird
• - einer Einrichtung (88, 89, 90), mit der ein Magnetfeld senkrecht zum elektrischen Feld im Bereich des Stroms angelegt wird,
• - Abstimmeinrichtungen (82) zur Änderung der Resonanzfrequenz des Gerätes bestehend aus einer ersten Balgeneinheit (24, 106), mit der Bewegung durch den Geräte-Vakuumhohlraum (76, 77, 86, 88, 89, 92) übertragen wird,
• - Abstimm-Schieber-Einrichtungen (78, 80), die in dem Geräte-Vakuumhohlraum (76, 77, 86, 88, 89, 92) angeordnet und mit der ersten Balgen-Baueinheit (20, 104, 106) verbunden sind,
• - Betätigungseinrichtungen (114, 116, 118, 120, 122, 124, 126), die außerhalb des Geräte- Vakuumhohlraums (76, 77, 86, 88, 89, 92) angeordnet sind, um die Abstimm-Schieber-Einrichtungen (78, 80) zu bewegen,
• - mechanischen Abstimmwelleneinrichtungen (108, 32), die zwischen die Betätigungseinrichtungen (114, 116, 118, 120, 122, 124, 126) und die erste Balgen-Baueinheit (20, 104, 106) gekuppelt sind, und
• - Kompensationseinrichtungen (40, 130, 132, 134, 136), die außerhalb des Geräte- Vakuumhohlraums (76, 77, 86, 88, 89, 92) angeordnet sind und im Betrieb eine Kraft auf die mechanische Abstimmwelleneinrichtung (32, 108) ausüben, die der Kraft darauf entgegenwirkt, die aus dem Atmosphärendruck auf die erste Balgen-Baueinheit (20, 104, 106) resultiert, wobei die Kompensationseinrichtung (40, 130, 132, 134, 136) aus einem Kompensations-Vakuumhohlraum (42, 134) und einer zweiten Balgen-Baueinheit (44, 132, 136) besteht, die dicht an den Kompensations-Vakuumhohlraum angesetzt ist und mit der mechanischen Abstimmwelleneinrichtung (32, 108) derart verbunden ist, daß das Volumen des Kompensations-Vakuumhohlraums (42, 134) als Antwort auf Bewegung der mechanischen Abstimmwelleneinrichtung (32, 108) variiert wird.

7. Gerät nach Anspruch 6, bei dem die erste Balgen-Baueinheit (20, 104, 106) ein erstes bewegbares Element (22, 104) und einen ersten Balgen (106) aufweist, von dem ein Ende dicht um eine Öffnung (26, 172) im Vakuumhohlraum des Gerätes angeordnet ist und das andere Ende dicht um einen vorgeschriebenen Bereich des ersten bewegbaren Elementes (22, 104) angeordnet ist.

8. Gerät nach Anspruch 7, bei dem die zweite Balgen-Baueinheit (44, 132, 136) ein zweites bewegbares Element (46, 132) und einen zweiten Balgen (136) aufweist, von dem ein Ende dicht um eine Öffnung (50, 170) in dem Kompensations-Vakuumhohlraum angeordnet ist und das andere Ende dicht um einen vorgeschriebenen Bereich des zweiten bewegbaren Elementes (46, 132) herum angeordnet ist.

9. Gerät nach Anspruch 6, 7 oder 8, bei dem die auf die mechanische Abstimmwelleneinrichtung (108, 32) von der Kompensationseinrichtung (40, 130, 132, 134, 136) ausgeübte Kraft der Kraft darauf in der Größe gleich und in der Richtung entgegengesetzt ist, die vom Atmosphärendruck auf die erste Balgen-Baueinheit (20, 104, 106) resultiert.

10. Gerät nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der vorgeschriebene Bereich des ersten bewegbaren Elementes (22, 104) im wesentlichen gleich dem vorgeschriebenen Bereich des zweiten bewegbaren Elementes (46, 132) ist.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem der erste Balgen (106) und der zweite Balgen (136) allgemein zylindrisch sind und im wesentlichen gleiche Durchmesser und Federraten haben.

12. Gerät nach Anspruch 11, bei dem die beiden Balgen (106, 136) koaxial an entgegengesetzten Enden der mechanischen Abstimmwelleneinrichtung (32, 108) angeordnet sind.

13. Gerät nach Anspruch 12, bei dem ein Ende des ersten Balgens (106) dicht um die Innenkante der Öffnung (172) des Geräte-Vakuumhohlraums (76, 77, 86, 88, 89, 92) angeordnet ist und das eine Ende des zweiten Balgens (136) um die Innenkante der Öffnung (170) des Kompensations-Vakuumhohlraums (42, 134) angeordnet ist, derart, daß der eine Balgen sich dehnt und der andere Balgen zusammengedrückt wird, wenn die Abstimmeinrichtung (82) in Betrieb ist.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 13, das ein Koaxialmagnetron ist, wobei die Mikrowellen-Kreis- Einrichtung einen ringförmigen Stabilisierungshohlraum (74) aufweist und bei der die Abstimm-Schieber-Einrichtung (78, 80) einen ringförmigen Teil aufweist, der in dem Stabilisierungshohlraum (74) angeordnet ist.

15. Gerät nach Anspruch 14, bei dem die Betätigungseinrichtung (34, 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126) eine Spule (124) aufweist, die der mechanischen Abstimmwelleneinrichtung (32, 108) zugeordnet ist, und einen Linearmotor (116, 118, 120, 122) in fester Position, der bewirkt, daß die Abstimmeinrichtung (82) elektromagnetisch betätigt wird.

16. Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 15, bei dem die Abstimmeinrichtung (82) weiter einen linearen, variablen Differentialtransformator (130) aufweist, der koaxial mit Bezug auf die mechanische Abstimmwelleneinrichtung (32, 108) positioniert ist und im Betrieb ein Ausgangssignal liefert, das die momentane Resonanzfrequenz des Gerätes repräsentiert.

17. Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 16, bei dem die Abstimmeinrichtung (82) weiter einen Lineargeschwindigkeits-Wandler (114) aufweist, der koaxial mit Bezug auf die mechanische Abstimmwelleneinrichtung (32, 108) angeordnet ist und im Betrieb für ein Ausgangssignal sorgt, das die Änderungsrate der Resonanzfrequenz des Gerätes repräsentiert.