DE664735C

DE664735C - Magnetron tubes

Info

Publication number: DE664735C
Application number: DET43657D
Authority: DE
Inventors: Dr Felix Herriger; Dr Dietrich Prinz
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1934-03-01
Filing date: 1934-03-02
Publication date: 1938-09-06

Description

Magnetronröhre Die -Erfindung betrifft Magnetronanordnungen und inbesondere die konstruktive Ausbildung der darin verwendeten Entladungsröhren.Magnetron Tube The invention relates to magnetron assemblies, and more particularly the structural design of the discharge tubes used therein.

Eine Magnetronanordnung besteht im allgemeinen aus drei verschiedenen Bestandteilen der Entladungsröhre, der Vorrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes und den an die Röhre angeschlossenen Schaltelementen und Spannungsquellen. Die Abmessungen des Elektrodensystems der Röhre werden u. a. durch die zu erzeugende Wellenlänge bestimmt und müssen um so kleiner sein, je kürzer die gewünschte Wellenlänge ist. Der Wirkungsgrad der Schwingungserzeugung ist bei sehr kurzen Wellen verhältnismäßig niedrig; ein Wirkungsgrad von etwa ro°/o muß für Wellenlängen von 5o cm und darunter bereits als sehr günstig bezeichnet werden. Daher treten im Elektrodensystem Wärmeverluste auf, welche ein Mehrfaches der Nutzleistung betragen. Da die Elektroden für die Erzeugung sehr kurzer Wellen sehr kleine Abmessungen besitzen müssen, vertragen sie auch mir eine verhältnismäßig geringe Belastung und können mir kleine Schwingleistungen abgeben. Wenn man größere Leistungen benötigt, ist man daher gezwungen, mehrere Entladungssysteme parallel zu schalten. Hierbei macht sich der Umstand störend bemerkbar, daß die Länge der zur Verbindung der verschiedenen Röhren dienenden Leitungen größenordnungsmäßig gleich der Wellenlänge wird. Diese Leitungen müssen daher auf die jeweilige Betriebswellenlänge abgestimmt werden, damit sie dem Durchgang der Hochfrequenz keinen großen Widerstand entgegensetzen und ein phasenrichtiges Zusammenarbeiten der einzelnen Röhren ermöglichen; die Notwendigkeit dieser Abstimmung erschwert nicht nur die Einstellung überhaupt, sondern insbesondere den Wellenwechsel. Bei Magnetronanordnungen treten noch einige weitere Schwierigkeiten hinzu, welche für die praktische Verwendung von Parallelschaltungen prohibitiv wirken. Man verfuhr bisher so, daß man zwei oder mehrere aus je einer Röhre und der dazugehörigen Vorrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes bestehende Aggregate zusammenschaltete. Wenn man das Magnetfeld durch Elektromagnete erzeugte, ergab sich dabei eine Vervielfachung des an sich sehr hohen Verbrauches an Erregerleistung. Bei permanenten Magneten, deren Einzelgewicht kaum weniger als z kg betragen dürfte, führte die Parallelschaltung zu einer derartigen Steigerung des Gewichtes und Volumens der Anordnung, daß sie für die Mehrzahl der praktischen Verwendungsfälle nicht mehr in Betracht kam. Außerdem mußten nicht nur die elektrischen, sondern auch die magnetischen Daten der einzelnen Aggregate in übereinstimmung gebracht werden; die Notwendigkeit dieser zusätzlichen Einstellung bedeutet eine erhebliche Benachteiligung der Magnetronanordnungen gegenüber anderen Methoden zur Schwingungserzeugung (z. B. der Bremsfeldschaltung). Did. vorliegende Erfindung bezweckt die seitigung aller erwähnten Nachteile.A magnetron arrangement generally consists of three different ones Components of the discharge tube, the device for generating the magnetic field and the switching elements and voltage sources connected to the tube. The dimensions of the electrode system of the tube are, inter alia. by the wavelength to be generated determined and must be smaller, the shorter the desired wavelength is. The efficiency of the vibration generation is proportionate with very short waves low; an efficiency of about ro ° / o must be for wavelengths of 50 cm and below can already be described as very cheap. Therefore, there is heat loss in the electrode system which are a multiple of the useful power. Since the electrodes for the Generation of very short waves must have very small dimensions, tolerate They also put me under a relatively low load and can give me small vibrations hand over. If you need greater services, you are therefore forced to do several To connect discharge systems in parallel. Here the fact makes itself noticeable disturbing, that the length of the lines used to connect the various tubes is of the order of magnitude becomes equal to the wavelength. These lines must therefore be on the respective operating wavelength must be tuned so that they do not have a great deal of resistance to the passage of the high frequency oppose this and enable the individual tubes to work together in the correct phase; the necessity of this coordination not only makes the setting more difficult, but especially the wave change. A few more occur with magnetron arrangements further difficulties add to the practical use of parallel connections act prohibitive. So far the procedure has been that you get two or more from one each Tube and the associated device for generating the magnetic field existing Aggregates interconnected. If the magnetic field was generated by electromagnets, This resulted in a multiplication of the very high consumption of excitation power. In the case of permanent magnets, the individual weight of which should hardly be less than z kg, the parallel connection led to such an increase in weight and volume the arrangement that they are no longer for the majority of practical applications came into consideration. In addition, not only the electrical but also the magnetic ones had to be used Data of the individual aggregates are brought into agreement; the need this additional Hiring means considerable disadvantage the magnetron arrangements compared to other methods of generating vibrations (e.g. B. the braking field circuit). Did. The present invention aims to eliminate all mentioned disadvantages.

Erfindungsgemäß wird eine Magnetton= röhre mit mindestens zwei von dem gleichen Magnetfeld beeinflußbaren Entladungsstrecken in der Weise ausgebildet, daß mindestens zwei parallel zueinander liegende Kathoden und eine gleich große Anzahl von je einer Kathode zugeordneten Elektrodengruppen (Anoden) derart angeordnet sind, daß jede Elektrodengruppe nur von dem Entladungsstrom der ihr zugeordneten Kathode getroffen wird und die einander entsprechenden Elektroden der einzelnen Gruppen mehrfachröhrenartig miteinander baulich vereinigt sind.According to the invention, a magnetic sound tube with at least two of Discharge paths that can be influenced by the same magnetic field are designed in such a way that that at least two parallel cathodes and one of the same size Number of electrode groups (anodes) assigned to each cathode are arranged in this way are that each electrode group only depends on the discharge current of its assigned Cathode is taken and the corresponding electrodes of each Groups are structurally combined with one another like multiple tubes.

Durch die Verwendung eines gemeinsamen Magnetfeldes wird die betriebsmäßige Handhabung des Gerätes wesentlich vereinfacht. Der Einbau der einzelnen Entladungsstrecken in ein gemeinsames Vakuumgefäß führt zu einer gedrängten Anordnung, für die ein nicht wesentlich ausgedehnteres Magnetfeld benötigt wird als für ein einziges Entladungssystem. Dadurch, daß man schließlich die Entladungsanoden der einzelnen Teilsysteme unmittelbar miteinander verbindet, ist die Zusammenschaltung wellenunabhängig und daher ebenso einfach zu handhaben wie eine einf ache Röhre.By using a common magnetic field, the operational Handling of the device is much easier. The installation of the individual discharge sections in a common vacuum vessel leads to a crowded arrangement for which a not much more extensive magnetic field is required than for a single discharge system. By finally having the discharge anodes of the individual subsystems directly connects with each other, the interconnection is wave-independent and therefore the same easy to handle like a simple tube.

Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Magnettonröhre unterscheidet sich in deutlich erkennbarer Weise von verschiedenen bisher bekanntgewordenen Bauformen magnetisch beeinflußbarer Entladungsröhren. Beispielsweise sind Röhren bekannt, bei denen auf einer die einzige Kathode umschließenden Zylinderfläche eine größere Anzahl von Anodensegmenten angeordnet ist; diese sind in zwei Gruppen zusammengefaßt,zwischen denen der Entladungsstrom hin und her gesteuert wird.A magnetic sound tube designed according to the invention differs differs in a clearly recognizable manner from various previously known designs magnetically influenceable discharge tubes. For example, tubes are known in which on a cylinder surface enclosing the single cathode a larger one Number of anode segments is arranged; these are grouped into two groups, between which the discharge current is controlled back and forth.

Um den einzelnen Anodensegmenten eine hinreichende Belastungsfähigkeit zu erteilen, muß der Anodendurchmesser so weit vergrößert werden, daß nunmehr verhältnismäßig lange Wellen erzeugt werden können. Andererseits wurden Magnettonröhren angegeben, die zwar mit zwei Kathoden ausgerüstet sind, jedoch nicht den einzelnen Kathoden zugeordnete gleichwertige Elektrodensysteme enthalten.To give the individual anode segments a sufficient load capacity to grant, the anode diameter must be enlarged so that now proportionally long waves can be generated. On the other hand, magnetic tubes were given, which are equipped with two cathodes, but not the individual cathodes Contain assigned equivalent electrode systems.

Der Erfindungsgedanke soll nunmehr an Hand der Patentzeichnung erläutert werden, wobei sich Gelegenheit finden wird, auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen einzugehen.The idea of the invention will now be explained on the basis of the patent drawing are, with the opportunity to be found, to particularly advantageous embodiments enter into.

Abb. i zeigt einen Querschnitt durch ein Entladungsgefäß G mit sechs paralleLgeschalteten Entladungsstrecken, deren jede aus einer Glühkathode K und einer zweiteiligen de Al, A2 besteht. Die Anoden sind zu A#i geschlossenen Flächen vereinigt, deren i@ ugende parallel zu den Glühkathoden x@ laufen und deren Querschnitt sich angeiiä.hert aus aneinandergereihten Halbkreisen zusammensetzt. Wie man sieht, entfallen bei dieser Bauart sämtliche Verbindungsleitungen zwischen den parallel zu schaltenden Anodenhälften, so daß in dieser Hinsicht eine völlige Wellenunabhängigkeit erreicht ist. Die Heizfäden sind beispielsweise innerhalb der Röhre in Reihe geschaltet zu denken, so daß nur zwei Heizanschlüsse erforderlich sind. Auch sonst ist für jede Anodengruppe grundsätzlich nur ein Anschluß notwendig. Von den sechs inneren Anodenhälften A= wird ein rohrförmiger Hohlraum gebildet, der zu verschiedenen Zwecken nutzbar gemacht werden kann. Beispielsweise können die Hei'zstromzuführungen durch diesen Hohlraum geleitet werden, wodurch sich ohne weiteres eine vollkommene Abschirmung der Heizleitungen ergibt. Andererseits kann der innere Hohlraum auch zur Durchleitung eines Kühlmittels, beispielsweise von Wasser oder Kaltluft, benutzt werden.Fig. I shows a cross section through a discharge vessel G with six parallel-connected discharge paths, each of which consists of a hot cathode K and a two-part de Al, A2 consists. The anodes are closed areas to A # i united, whose i @ ugende run parallel to the hot cathodes x @ and their cross-section is composed of semicircles in a row. As you can see, With this type of construction there is no need for any connecting lines between the parallel to be switched anode halves, so that in this respect a complete wave independence is reached. The filaments are connected in series within the tube, for example to think so that only two heating connections are required. Otherwise is for each anode group basically only requires one connection. Of the six inner ones Anode halves A = a tubular cavity is formed which can be used for various purposes can be made usable. For example, the Heizstromzuführungen can through This cavity can be guided, which easily creates a perfect shield of the heating cables. On the other hand, the inner cavity can also be used for passage a coolant, for example water or cold air, can be used.

Man kann sich die Röhre zwischen den Polen eines Dauermagneten angeordnet denken, deren Polfläche wegen des gedrängten Zusammenbaues des Elektrodensvstems . nur verhältnismäßig klein zu sein braucht. Um auch den Luftspalt auf einen Mindestwert zu beschränken, empfiehlt es sich, das Elektrodensystem möglichst dicht an die Gefäßwand heranzubringen.The tube can be placed between the poles of a permanent magnet think whose pole face because of the compact assembly of the electrode system . only needs to be relatively small. To also keep the air gap to a minimum To restrict it, it is advisable to place the electrode system as close as possible to the vessel wall bring up.

Da die äußeren Anodenhälften A1 eine geschlossene Fläche bilden, kann diese als Gefäßwand benutzt werden, wodurch der Aufbau vereinfacht und die Wärmeabfuhr erleichtert wird. Der in Abb. i angedeutete Systemaufbau bietet die Möglichkeit zu einer besonders günstigen Ausbildung der an die beiden Anodengruppen anzuschließenden Energieleitungen.Since the outer anode A1 halves form a closed surface, it can be used as a Ge vessel wall, whereby the construction is simplified and the heat dissipation is facilitated. The system structure indicated in Fig. I offers the possibility of a particularly favorable design of the power lines to be connected to the two groups of anodes.

In Abb. a ist eine Mehrfachröhre in Verbindung mit einem Energieleitungssystem in Ansicht dargestellt. Die miteinander verbundenen Anodenhälften A1 bilden die Seitenwand des Vakuumgefäßes, welches den beiden Enden durch scheibenförmige Körper B angeschlossen ist, an denen die inneren Elektroden abgestützt sind. Die Heizstromzuführung erfolgt durch seitliche Anschlüsse H. Die Außenanoden A1 gehen in ein Metallrohr El über; in gleicher Weise wird die innere Anodengruppe A2 (vgl. Abb. i) durch ein Rohr E2 fortgesetzt. Diese beiden Rohre bilden eine konzentrische Energieleitung und dienen sowohl zur Fortleitung der hochfrequenten Schwingungen nach dem Nutzkreis (Antenne) als auch zur Gleichspannungszuführung an die Anoden. Das Magnetfeld wird durch eine koaxiale Spule F erzeugt. Als Material für die Abschlußscheibe B eignen sich insbesondere keramische Massen. Diese gestatten die Ausführung von röhrförmigen Einschmelzungen, wie sie im vorliegenden Falle für den Anschluß der inneren Energieleitung E2 benötigt werden. Die vakuumdichte Verbindung der Anoden bzw. der Heizstromdurchführung mit den keramischen Teilen erfolgt am einfachsten durch Zwischenglasschichten.In Fig. A is a multiple tube in connection with an energy conduction system shown in view. The interconnected anode halves A1 form the Side wall of the vacuum vessel, which is connected to the two ends by a disk-shaped body B, on which the internal electrodes are supported. The heating current supply takes place through lateral connections H. The outer anodes A1 go into a metal tube El over; in the same way, the inner anode group A2 (see Fig. i) is replaced by a Pipe E2 continued. These two tubes form a concentric power line and serve both to forward the high-frequency Vibrations after the useful circuit (antenna) as well as for direct voltage supply to the anodes. The magnetic field is generated by a coaxial coil F. As a material for the lens B ceramic materials are particularly suitable. These allow the execution of tubular seals, as in the present case for the connection of the inner power line E2 are required. The vacuum-tight connection of the anodes or the heating current feed-through with the ceramic parts is the simplest through intermediate glass layers.

In Abb. 3 ist eine Anordnung nach Abb. 2 im Schnitt gezeichnet, wobei eine durchaus schematische Darstellung gewählt wurde. Die beiden Anodensysteme sind wieder mit A1 und .4. und deren als Energieleitung dienenden Fortsetzungen mit El und E2 bezeichnet. Man erkennt ferner die dazugehörigen Kathoden K, welche an den Endscheiben B abgestützt und etwa in Reihe geschaltet sein mögen. Die Elektroden sind mit den aus keramischen Materialien bestehenden Scheiben B unter Vermittlung von Zwischenglasschichten N verschmolzen. Die innere Anodengruppe ist nach der linken Seite hin zu einem Rohr WI verlängert; innerhalb desselben befindet sich ein konzentrisches Rohr TV... Dieses Rohrsystem dient zur Zu- und Ableitung des Kühlmittels, welches den durch die Pfeile bezeichneten Weg nimmt. Die zur Erzeugung des Magnetfeldes dienende Spule ist wieder mit F bezeichnet.In Fig. 3 an arrangement according to Fig. 2 is drawn in section, wherein a schematic representation was chosen. The two anode systems are again with A1 and .4. and their continuations with El and E2. You can also see the associated cathodes K, which at the End plates B supported and may be connected in series. The electrodes are mediated with the discs B made of ceramic materials fused by intermediate glass layers N. The inner anode group is to the left Side extended towards a tube WI; within it there is a concentric one Pipe TV ... This pipe system is used to supply and discharge the coolant, which takes the path indicated by the arrows. The one used to generate the magnetic field serving coil is again designated with F.

Falls noch größere Schwingleistungen benötigt werden, als mit einer Mehrfachröhre erzeugt werden können, bietet gerade die in den Abb. 2 und 3 in ihren Grundzügen dargestellte Konstruktion die Möglichkeit, mehrere derartige Mehrfachröhren in äußerst zweckmäßiger Weise parallel zu schalten. Wie dabei vorzugehen ist, soll an Hand der Abb. .I erläutert werden. Es seien die äußeren Anodensysteme zweier Mehrfachröhren mit A bezeichnet; die beiden Röhren sind in der vorhin beschriebenen Weise durch konzentrische Energieleitungssysteme El, E2 miteinander verbunden: dieses wird nach rechts fortgesetzt und führt dort entweder zu weiteren Röhren oder zum Verbraucher. Die Kathoden beider Röhren sind in Reihe geschaltet und durch die Leitungen H' miteinander verbunden; die Heizstromzuführung erfolgt an den Klemmen H. Das Magnetfeld ist für jede Röhre gesondert durch Feldspulen F erzeugt.If even greater vibration power is required than with one Multiple tube can be generated, offers just those in Figs. 2 and 3 in their The main features of the construction shown the possibility of several such multiple tubes to be connected in parallel in an extremely useful manner. How to do this is supposed to can be explained on the basis of Fig. I. Let there be two outer anode systems Multiple tubes denoted by A; the two tubes are in the one previously described Connected to one another by concentric energy conduction systems El, E2: this one is continued to the right and leads either to further tubes or to the Consumer. The cathodes of both tubes are connected in series and through the leads H 'connected to each other; the heating current is supplied to terminals H. The magnetic field is generated separately for each tube by field coils F.

Eine andere räumliche Anordnung mehrerer Entladungssysteme ist in Abb. 5 in perspektivischer Darstellung angedeutet. Es sind vier Entladungssysteme vorgesehen, welche aus je einer geradlinigen Glühkathode K und zwei halbzylindrischen Anoden Al, A. bestehen. Die Elektrodensysteme -sind parallel zueinander derart angeordnet, daß ihre Glühkathoden in einer Ebene liegen und die Anoden zu zwei wellblechförmigen Gebilden vereinigt sind. Diese Art des Aufbaues ergibt äußerst einfache Elektrodenformen und auch eine einfache Halterung der einzelnen Bestandteile. Die Anordnung nach Abb. 5 ist besonders für eine geringe Anzahl von Entladungssystemen geeignet, während die Anordnung nach Abb. i hauptsächlich für eine größere Anzahl (drei oder mehr) in Frage kommt.Another spatial arrangement of several discharge systems is in Fig. 5 indicated in perspective. There are four discharge systems provided, which each consist of a straight hot cathode K and two semi-cylindrical Anodes Al, A. consist. The electrode systems are arranged parallel to one another in such a way that that their hot cathodes lie in one plane and the anodes to two corrugated sheet metal Are united. This type of construction results in extremely simple electrode shapes and also a simple mounting of the individual components. The arrangement according to Fig. 5 is particularly suitable for a small number of discharge systems while the arrangement according to Fig. i mainly for a larger number (three or more) can be considered.

Einen besonders einfachen Aufbau der Mehrfachröhre erhält man durch Verwendung von Formstücken aus keramischem Material, welche Metallbelegungen tragen, die als Anode dienen. Der keramische Körper dient zweckmäßig gleichzeitig als Vakuumgefäß. Eine derartige Anordnung zeigt die Abb. 6 im Schnitt. h und T. sind zwei Körper aus keramischem Material, deren einander zugekehrte Flächen mit halbzylindrischen Vertiefungen versehen sind und in deren Achse die Glühkathoden K liegen. Die betreffenden Seiten der keramischen Körper sind mit Metallbelegungen Al bzw. A, versehen, welche beispielsweise durch Aufspritzen hergestellt werden und als Anoden dienen. Die zentrale Bohrung C kann im Bedarfsfalle zur Durchleitung eines Kühlmittels benutzt werden. Die Verwendung keramischen Materials hat gerade bei Mehrfachröhren eine erhöhte Bedeutung, weil in diesem Falle eine genaue Übereinstimmung in der Gestalt der einzelnen Entladungssysteme erzielt werden kann und der gerade bei Mehrfachröhren sonst sehr komplizierte Aufbau in einfachster Weise gelöst ist.A particularly simple structure of the multiple tube is obtained by Use of shaped pieces made of ceramic material, which have metal coatings, which serve as an anode. The ceramic body expediently serves as a vacuum vessel at the same time. Such an arrangement is shown in Fig. 6 in section. h and T. are two bodies made of ceramic material, the mutually facing surfaces with semi-cylindrical Wells are provided and the hot cathodes K lie in the axis of which. The concerned Sides of the ceramic body are provided with metal coatings Al or A, which be produced for example by spraying and serve as anodes. The central one If necessary, bore C can be used for the passage of a coolant. The use of ceramic material has increased, especially in the case of multiple tubes Meaning, because in this case there is an exact match in the shape of the individual Discharge systems can be achieved and otherwise very much especially with multiple tubes complicated structure is solved in the simplest way.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Magnetron tube with at least two of the same Discharge paths that can be influenced by a magnetic field, characterized in that at least two parallel cathodes and an equal number of one each Electrode groups (anodes) associated with the cathode are arranged such that the Corresponding electrodes of the individual groups with one another in the manner of multiple tubes are structurally combined, but each group of electrodes only depends on the discharge current of the its associated cathode is hit. a. Magnetron tube according to claim i, characterized characterized in that the hot cathodes of all discharge systems are connected in series are. 3. magnetron tube according to claim i, characterized in that each discharge system except for a hot cathode owns two anodes and the anodes of all Discharge systems are combined into two groups. q .. magnetron tube according to claim 3, characterized in that each group of anodes consists of a structurally uniform Structure consists. 5. magnetron tube according to claim 3, characterized in that the discharge systems are arranged side by side in such a way that they are parallel to each other extending hot cathodes lie in one plane and that the two groups of anodes are combined into a corrugated sheet metal structure, the cross-section of which is approximated consists of lined up semicircles with the hot cathodes in the center lie. 6. magnetron tube according to claim 3, characterized in that the discharge systems are arranged next to one another in such a way that the glow cathodes extending parallel to one another lie on a cylinder jacket and that the two groups of anodes are closed Form surfaces with parallel generators whose guideline is approximated from one another There are semicircles with the hot cathodes in their centers. Magnetron tube according to claim 6, characterized in that the enclosed by the inner anode group Cavity is used for the passage of a coolant. 8. 1Sagnetron tube according to claim 6, characterized in that the heating current leads within the of the inner Anode group formed Hohlrauines are performed. G. Magnetron tube according to claim 6, characterized in that the outer anode group is part of the wall of the vacuum vessel forms. ok A magnetron assembly using a tube as claimed in claim 6, characterized characterized in that for generating the magnetic field a surrounding the discharge vessel Coaxial coil is used. ii. Magnetron arrangement using a tube according to claim 6, characterized in that the two anode groups on one or both sides be continued by a concentric pipe system serving as an energy conduction. 12. Magnetron tube according to claim i or the following, in particular according to claim i i, characterized in that two or more multiple discharge tubes one behind the other are arranged and connected by power lines. 13. Magnetron arrangement according to Claim 12, characterized in that the hot cathodes of all discharge tubes are connected in series. 14 .. magnetron tube according to claim i or one of the following, characterized in that the anodes are applied to a ceramic body Metal coatings exist. 15. Magnetron tube according to claim 14, characterized in that that the ceramic body is also part of the wall. of the vacuum vessel.