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Schlitzmagnetronanordnung zur Erzeugung kurzer Wellen Die vorliegende
Erfindung betrifft eine Schlitzmagnetronanordnung, welche als frequenzbestimmendes
Gebilde einen rotationssymmetrischen, annähernd abgeschirmten Schwingkreis besitzt.
Das Entladungssystem ist in den Schwingkreis eingefügt. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens
sind Mittel und Maßnahmen angegeben, die gestatten, die Eigenwelle dieses Schwingkreises
stetig zu ändern.
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Es ist bekannt, strahlungsarme abgestimmte Schwingkreise zu bauen,
bei denen das Gehäuse - als Teil des Schwingkreises mittensymmetrisch zu den übrigen
stromführenden Teilen angeordnet und mit diesen derart verbunden ist, daß der im
Schwingkreis fließende Strom sich über das ganze Gehäuse annähernd gleichmäßig verteilt.
Bei diesen Schwingkreisen kann sich kein' äußeres elektrisches oder magnetisches
Feld ausbilden.
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Weiterhin sind Kurzwellenanordnungen hekannt, bei denen ein aus koaxialen
Leitern aufgebautes Schwingsystem derart rüit einem Elektrodensystem konstruktiv
vereinigt ist, daß das ganze System nach außen hin im wesentlichen abgeschlossen
ist und als Kurzwellenschwingungserzeuger, -verstärker oder -empfänger Verwendung
finden kann. Im allgemeinen handelte es sich bej den bekannten Anordnungen um breielektrodensysteme,
die in Bremsfeld- oder Rückkoppelschaltung betrieben wurden. Das Gitter wurde hierbei
durch Aussparungen eines Teiles des Innenleiters des koaxialen Schwingsystems gebildet,
während als Anode der Außenleiter selbst diente. Nach außen hin ist das bekannte
System mittels kapazitiven Kurzschlusses von Innen- und Außenleiter durch Spannungsknoten
abgeschlossen.
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Es ist außerdem bekannt, in ähnlicher Weise Magnetronanordnungen aufzubauen,
.und 'zwar so, daß das zweigeschlitzte Magnetronsystem von einem rohrförmigen Metallkörper
umschlossen ist, der an dem eintn Ende der ganzen Anordnung kapazitiv mit den Segmenten
kurzgeschlossen ist. Auch hier ist wiederum die Kondensatoranordnung an den Enden
des Systems notwendig.
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Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Schlitzmagnetronanordnung,
bei der das Schwingkreisgebilde einen über den ganzen Umfang - gälvanisch geschlossenen
Körper bildet, wodurch sich in konstruktiver und elektrischer Beziehung wesentliche
Vorteile
ergeben. Außerdem bietet die Anordnung gemäß der Erfindung
die Möglichkeit einer Veränderung der Abstimmung des ganzen Systems, was bei den
bekannten Anordnungen unmöglich war. Schließlich sind auch die Kühlungsverhältnisse
bei der erfindungsgemäßen Anordnung günstiger als bei der bekannten Magnetronanordnung.
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Erfindungsgemäß findet ein aus koaxialen Leitern gebildeter strahlungsarmer
Schwingungskreis Verwendung, bei dem die Schwingkreiskapazität durch den Zwischenraum
zwischen den Hälften des in der Mitte unterbrochenen Innenleiters gebildet ist,
der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kapazitätsflächen des Innenleiters gleichzeitig
die Anoden eines Magnetrons bilden. Bei dieser Anordnung liegt dann die Kathode
in der Mitte des durch die Enden des geteilten Innenleiters gebildeten Raumes. Die
Innenleiterenden werden vorzugsweise so abgerundet, daß ein bis auf die Spalte zwischen
den Anodenteilen geschlossener zylindrischer Raum entsteht, dessen Achse senkrecht
zur Achse des Schwingkreises liegt.
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Die Tatsache, daß der rotationssymmetrische Schwingkreis über den
Außenumfang hochfrequenzmäßig und galvanisch geschlossen ist, ermöglicht nun in
einfacher Weise, Maßnahmen zu treffen und Mittel vorzusehen, mit denen die Eigenfrequenz
des Schwingkreises von außen her geändert werden kann.
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Abb. s zeigt einen zur Achse R rotationssymmetrischen strahlungsarmen
Schwingkreis, wie sie allgemein bekannt sind. Die Induktivität dieses Kreises wird
durch den Außenleiter La und die Teile des Innenleiters Lt gebildet. Die
Kapazität verkörpern zwei Kreisscheiben Cl und C2, die an den Stümpfen der Innenleiterteile
Li sitzen.
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Abb. 2 stellt im Prinzip die erfindungsgemäße Röhre dar. Zwei Zylinder
La und Li sind an den Stirnseiten St galvanisch miteinander verbunden. Der Innenzylinder
Li, der gegebenenfalls auch ein Vollzylinder sein kann, ist etwa in der Mitte der
Röhre aufgetrennt. Seitlich von der Trennstelle oder im Zentrum zwischen den Trennflächen
Al und A2 ist die Kathode K vorgesehen. Im dargestellten Falle bilden die Trennflächen
Teile eines Kreiszylindermantels, dessen Achse senkrecht zur Rotationsachse des
Schwingkreises mit den Induktivitäten La, Li und den Kapazitäten A1, A2 liegt.
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Bei einer Röhre gemäß Abb. 3 besteht der Schwingkreis aus einem festen
Teil, der das Entladungssystem K, A1, A, und die mittleren Teile Li' und La' der
koaxialen Zylinder enthält, und aus einem oder zwei in axialer Richtung verschiebbaren
Teilen L" und L`, welche kappenartig über die offenen Stirnseiten des festen mittleren
Teiles greifen. Der eigentliche Entladungsraum ist durch ein Gehäuse G gasdicht
vom Außenraum abgeschlossen. Die mechanische Verbindung zwischen dem inneren Teil
L! und dem äußeren Teil La' wird durch das Gehäuse G bzw. durch Isolationsabstützungen
O hergestellt, die z. B. rings um den Innenteil laufen. Mit Hilfe einer geeigneten
Verstellvorrichtung, e.-B. mit einer gegenläufigen Spindel, können die beweglichen
Teile in Richtung der Pfeile P verschoben und damit die Betriebswellenlänge geändert
werden.
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Abb.4 zeigt eine ähnliche Röhre. Sie besitzt nur zwei Teile Ll
, La, L!' und L"", die gegeneinander verdreht werden können. Die beweglichen
Teile greifen am Umfang des äußeren Zylinders hülsenartig übereinander. In die übereinandexgreifenden
Teile ist Gewinde W eingeschnitten.
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In den Röhren gemäß Abb. 5 und 6 besteht der Schwingkreis aus einer
mechanisch fest zusammengefügten Einheit. Über der Trennstelle des inneren Zylinders,
aber außerhalb des Entladungssystems sind Metallteile M oder Dielelktrika D angebracht,
mit deren Hilfe die resultierende Kapazität zwischen den Trennflächen verändert,
insbesondere vergrößert, werden kann.
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Abb. 5 zeigt eine Röhre der eben geschilderten Art. Auf den Stümpfen
L1 und L2 des Innenzylinders sind zwei kegelmantel- oder kugelschalenähnliche Metallschirme
M derart angebracht, daß die Öffnungen mit den größten Durchmessern sich etwa über
- der Entladungsstrecke gegenüberstehen. Die Metallschirme enden in Hohlzylindern
H, die in axialer Richtung auf den Innenzylinderstümpfen bewegt werden können. Mit
V sind die dazugehörigen Verstellvorrichtungen angedeutet, die eine Führung der
beweglichen Teile längs eines Schlitzes am Innenzylinder ermöglichen.
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Abb.6 zeigt wiederum eine Röhre mit festem Schwingkreis. Zur Veränderung
der Wellenlänge ist über den beiden Stümpfen des Innenzylinders ein Zylindermantel
D angebracht, welcher aus nebeneinandergereihten Zylindern beliebigen Durchmessers
zusammengesetzt ist. Um eine Kapazitätsvariation insbesondere bei gleichen Durchmessern
erzielen zu können, bestehen die einzelnen Teilzylinder gegebenenfalls aus Materialien
mit untereinander verschiedenen Dielelctrizitätskonstanten.
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In den Abb. 7 bis 8 sind Beispiele für zweckmäßige Anschlüsse der
Betriebsspannungsquellen angedeutet.
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In Abb. 7 wird die Anodenspannung U, an einen beliebigen Punkt N'
am Außenzylinder
angeschlossen und die Heizspannung an einer Stelle
N" der Symmetrieebene des Außen-oder Abschirmgehäuses eingeführt. - Da auf der Außenseite
des Schwingkreisgehäuses bei richtigem Aufbau keine Hochfrequenzströme fließen,
sind zwischen den einzelnen Punkten der Außenoberfläche auch keine Spannungsdifferenzen
vorhanden. Die Anodenspannung kann daher an beliebiger Stelle des Schwingkreisgehäuses
zugeführt werden.
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Für den im Innern des Schwingkreises liegenden Teil des Heizkreises
ist natürlich genaueste Symmetrie erforderlich, da sonst unerwünschte Ausgleichsströme
über die Heizleitungen fließen würden.
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Es . ist bereits mehrfach vorgeschlagen worden, .Heizleitung und Heizfaden
koaxial zum Innenzylinder eines relativ strahlungsarmen Schwingkreises der angegebenen
Art anzuordnen. Abb. 8 a zeigt eine bereits vorgeschlagene Anordnung. Die beiden
Anoden, die Teile des Innenzylinders Li darstellen, greifen klauenartig ineinander.
In der Achse des Innenzylinders liegt der Heizfaden und die Heizstromzuleitung.
Es ist bei diesen Anordnungen sehr schwierig, den Heizfaden frei von Hochfrequenzströmen
zu halten. Über den meist hohen Ohmschen Widerstand des Heizfadens K fließen hochfrequente
Ausgleichströme, die ihren Ursprung z. B: bei der Anode A1 nehmen und über die natürliche
Kapazität Cf, weiter über den Heizfaden K und über die zweite Kapazität Gf zur Anode
Ä2 fließen. Beim Durchgang durch den Heizfaden K treten entsprechend dem Ohmschen
Widerstand. des Heizfadens Verluste' auf, die die Dämpfung des Schwingkreises erhöhen.
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Will man trotzdem aus irgendwelchen. Gründen die Heizstrorrizuführungen
in der Rotationsachse des Schwingkreises herausführen, so muß man eine Anordnung
nach Abb. 8b wählen. Der Heizfaden K steht erfindungsgemäß -senkrecht zur Symmetrieachse.
Die beiden Zuführungen sind winklig abgebogen und werden beispielsweise an der Stirnseite
der Anoden vorbeigeführt und weiterhin in der Rotationsachse herausgeführt.
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Um ein Abfließen der Hochfrequenz nach außen auf alle Fälle zu verhindern,
sind die Heizzuleitungen nach' dem Austritt aus dem Entladungsraum durch Drosseln
X abgeriegelt oder geeignet gedämpft. An den Enden des Innenzylinders Li sieht man
zweckmäßigerweise außerdem noch Kapazitäten C zwischen den Heizleitungen und dem
Schwingkreisgehäuse vor. Die Hochfrequenzverluste werden dann auf den Heizfaden
selbst beschränkt.
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In Abb. 9 sind zwei Beispiele für den Anschluß von Strahlern gezeigt.
Der Strahler S' ist stromgekoppelt. Der Stromverlauf ist gestrichelt angedeutet.
Der Strahler S" ist spannungsgekoppelt. Der Anschluß erfolgt kapazitiv mit der Außenoberfläche
des Innenzylinders Li, z. B. mit Hilfe zweier Kapazitätsflächen F.
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Abb. io zeigt eine etwas abweichende-Ausführungsform des Erfindungsgedankens.
Die Teile des Innenzylinders Li sind an den Stirnseiten nicht galvanisch, sondern
nur kapazitiv mit den beweglichen Teilen L", L'
des Außenzylinders verbunden.
Die Abstände zwischen den Enden der quasi als: Dipole von der Länge #/2 schwingenden
Innenteile Li und denen der beweglichen Außenteile L" bzw. L' sind veränderbar.
Um einen definierten Feldlinienverlauf zu erhalten, kann man die beweglichen Teile
mit Ansätzen Z versehen.
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Die Spannungszuführung zu diesen Dipolen gestaltet sich, im allgemeinen
etwas schwieriger. Eine relativ einfache Lösung ergibt sich, wenn man, wie aus Abb:
i i ersichtlich, die Anodenspannungsquelle U" an die Spannungsknoten der Innenteile
Li anschließt und die Leitungslänge bis zum äußeren Abschirmgehäuse L" etwa.
2,74 -f- n # 4./2 lang macht, wobei % = o, 1, 2, 3 ... ist.
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Der Gedanke, der vorliegenden Erfindung ist keinesfalls auf die in
der Beschreibung geschilderten und in der Zeichnung dargestellten beispielsweisen
Ausführungsformen beschränkt. Zwischen der Kathode und den Anoden können erforderlichenfalls
Hilfselektroden liegen.
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Soll die Röhre in Verbindung mit einem Strahler verwendet werden,
so wird es oft zweckmäßig sein, diesen mit in das Entladungsgefäß einzuschließen.
Ist diese Lösung aus konstruktiven Gründen nicht möglich, so kann man den Strahler
von der Röhre trennen und die Energie über eine entsprechende Leitung oder kapazitiv
bzw. induktiv durch die Glaswand zuführen. Diese Maßnahmen sind an sich bekannt.
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Es empfiehlt sich, für den äußeren Zylinder nichtmagnetisches Material
zu verwenden, da beim Betrieb der be°schr iebenen Anordnung die Kraftlinien des
Magnetfeldes den Außenzylinder durchsetzen müssen, um auf die im Innern befindliche
Entladungsstrecke einwirken zu, können. -Die Möglichkeit, die Betriebswellenlänge
(Eigenfrequenz der Schwingkreise) zu ändern, ist nicht an die hier gezeigten Beispiele
gebunden. Es können ebensögut die beweglichenTeile M oder D innerhalb des Schwingkreises
andere Formen aufweisen und durch Hebelantrieb betätigt werden, welche durch federnde
Einführungen, z. B. Glasfedern Q, mit dem Außenraum in Verbindung stehen (Abb.12).