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Magnetronröhre zur gleichzeitigen Erzeugung von zwei oder mehr Frequenzen
Die Schwingungserzeugung in einer Magnetronröhre geschieht gewöhnlich bei Ordnungszahlen
n- i und Vielfachen davon, d. h. für ia = i ist die Zeitdauer eines El9ztronenumlaufes
gleich der Schwingungsdauer. Diese Umlaufszeit ist nur vom Magnetfeld abhängig und
ist um so kleiner, je größer die Magnetfeldstärke ist. Mit wachsenden Ordnungszahlen
muß demnach das angelegte Magnetfeld anwachsen. Da ferner bei gegebenem Anodenradius
die Anodenspannung ebenfalls mit dem Magnetfeld ansteigt, sucht man, besonders zu
Empfangszwecken, mit möglichst kleinen Ordnungszahlen auszukommen. Ordnungszahlen,
die sehr viel kleiner als i sind, erfordern für eine bestimmte Wellenlänge also
nur ein kleines Magnetfeld und niedrige Anodenspannung bei unverändert gehaltenen
Abmessungen der Röhre. Die Anfachung wird dabei jedoch äußerst schwierig, da die
Rückwirkung der angeregten Harmonischen die umlaufende Raumladungswolke nicht genügend
stark synchronisiert, wodurch diese nur geringe Energiebeträge abgeben kann.
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Es sind nun Anordnungen bekannt, mit denen trotz dieses ungenügenden.
Rückkoppelfaktors eine Schwingung mit einer Ordnungszahl vielmals kleiner als i
erzeugt werden kann, indem die umlaufende Raumladung durch längerwellige Schwingkreise
synchronisiert und aufrechterhalten wird, während die kürzerwelligen Schwingkreise
nur die entsprechende Oberwelle auskoppeln.
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Bei diesen Anordnungen sind die Anodensegmente in eine gerade Anzahl
von Gruppen eingeteilt. Jede- Gruppe besteht im einfachsten Fall z. B. aus zwei
nebeneinanderliegenden Segmenten, die über einen Schwingkreis miteinander verbunden
sind. Der Schwingkreis ist auf die höchste Frequenz abgestimmt. Zwei Gruppen werden
so miteinander verbunden, daß der Symmetriepunkt des einen Gruppenschwinglcreises
mit dem des anderen durch einen Selbstinduktionsbügel verbunden
ist.
Die beiden Gruppen bilden einen neuen Schwingkreis mit einer niedrigeren Frequenz
als die Gruppenfrequenz.
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Für höchste Frequenzen besitzt diese Anordnung jedoch allerlei elektrische
und mechanische -Nachteile. So ist es sehr schwer, zwei Gruppen zu einem weiteren
Schwingkreis zusammenzufassen. Es müssen die Schwingkreise ungeachtet ihrer Resonanzfreduenzen
auf den Umfang der Anode verteilt und den einzelnen Anodenschlitzen zugeteilt «-erden.
Dabei würde jedoch bei normaler Ausführung der Schwingkreise als 2/4-Dralit- oder
Blechbügel der Schwingkreis für die höchste Frequenz als induktive Belastung des
niederfrequenteren Schwingkreises wirken.
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Es dürfen aber die Schwing-kreise gegens s eitig nicht als l:apazitive
oder induktive Belastungen wirken. Der Anodenauskoppelschlitz der kürzerwelligen
Schwingkreise intil' also für die längere Welle einen-Kurzschluß darstellen, während
es umgekehrt nicht unbedingt erforderlich ist.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Ilagnetronanordnung zur gleichzeitigen
1?rzeugung mehrerer Frequenzen, bei der auf die Grundfrequenz und- vorzugsweise
deren Vielfache .abgestimmte Schwingkreise an derselben Entladungsstrecke angreifen.
Das besondere Kennzeichen der Anordnung ist die .Verwendung einseitig geschlossener
Rohrleiterstücke für die Schwingkreise der steuernden Grundschwingung wie auch für
die auszukoppelnden Schwingungen höherer Frequenz, wobei die gegenseitige Anordnung
der Rohrleiterstücke, die sowohl als konzentrische Leitungen wie auch als Hohlkabel
ausgebildet :ein können, wesentlich ist.
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Die Verwendung derartig ausgebildeter Schwingkreise in Magnetronröhren
ist bereits an anderer Stelle vorgeschlagen worden.
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Abb. i zeigt eine Vierschlitzmagnetronröhre, deren Schwingkreise aus
abgewandel ten konzentrischen Rohrleitungsstücken aufgebaut sind.
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Wie aus dem Schnitt senkrecht zur Kathode 1i (Abb. ia) ztt ersehen,
ist es durchaus möglich, von den vier möglichen Schlitzen einer Vierschlitzröhre
-nur zwei auszuführen, ohne daß sich am Schwingmechanismus irgendetwas ändert, da
ja nur das Feld in nächster Zähe des Schlitzes genügend stark ist, um in Energieaustausch
mit der umlaufenden Elektronenwolke zu treten.
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Die Anode a, bat die Form eines Pvramidenstumpfes und ist der Innenleiter
einer einseitig offenen, 44-langen konzentrischen hohrleitung. Der Außenleiter der
konzentrischen Rohrleitung ist aus dem :Metallklotz als Hohlpt-ramide herausgearbeitet
und umgibt den Innenleiter (Abb. il». Wie ersichtlich, bedeutet die Nichtausführung
der übrigen gestrichelten Schlitze keinen Kurzschluß des ersten Kreises, da ja nur
Punkte des gleichen I-Iochfrequenzpotentials miteinander verbunden sind. Das gleiche
ist aus der Abwicklung des inneren Anodenzvlinderniantels (Abb. ic) zu entnehmen.
Die Verhältnisse ändern sich auch nicht, wenn ein zweiter konzentrischer Schwingungskreis
_1,, so eingefügt wird, dali die Punlae i und 2 metallisch längs des -Umfanges der
Anodenbohrung miteinander verbunden sind, Schwingkreis A1 und A, sind voneinander
weitgehendst entkoppelt. A., kann also eine ganz andere Resonanzwellenlänge i= besitzen
als .l, Wird diese Wellenlänge i.= gleich .2", dann kann 22 mit merklicher Intensität
angeregt werden.
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In Abb.2 ist ein solches System für 2, dargestellt. Abb. 2a
stellt den Schnitt senkrecht zur Kathode h, Abb. 2 den Schnitt parallel zur Kathode
k und Abb. 2c die Abwicklung des Anodenzylindermantels dar. A, ist wieder der Innenleiter
des langw-elligen, an einem Ende kurzgeschlossenen i.;,, .-Resonanzkreises, <-I=
ist der Innenleiter des kürzerwelligen Resonanzkreises. Das Verhältnis der Wellenlängen
beträgt in diesem Beispiel i :3.
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Die Resonanzkreise können auch von Hoblkabelstiicken gebildet werden.
Insbesondere ist der kürzerwellige Resonanzkreis dazu geeignet. Damit die Anzahl
der Schlitze gewahrt bleibt (die Schlitzzahl drei ist bei diesen Anordnungen mit
um 9o-' gegeneinander versetzten Schlitzen nicht möglich). müssen immer zwei kürzerwellige
Resonanzkreise in Form von Hohlkabelstücken ausgeführt werden (--IM. 3). Der Schnitt
senkrecht zur Kathode IL (Abb. 3a) ist dem in Abb. 2a gleich, während der Schnitt
parallel zur Kathode (Abb.3b) wesentlich von dem in Abb.21) abweicht.
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Der Schwingkreis _l, ist zwar wieder ein konzentrisches Rohrleitungsstück
der Länge 2"/4; der kürzerwellige Sch-,vingl:reis S, wird jedoch von einem Hohlkabelstück
gebildet, dessen Breite b größer als .l0/6 und kleiner als ;.,- 2 ist. Wie bekannt,
ist in einem solchen Hohlkabelstück eine Vergrößerung der Wellenlänge festzustellen,
wodurch eine größere Tiefe L > Ao/i 2 notwendig wird entsprechend der Phasengeschwindigkeit
der kürzeren Welle in dem Hohlkabelstück. Die Abwicklung des Anodenzvlinderinantels
(Abb.3c) läßt deutlich die Schlitze S, und S., der beiden Hohlkabelstücke erkennen:
Um den Einfluli des Schwingkreises A, auf S, und S= möglichst klein zu halten, muß
die Breite bi < ,?0/6 sein. Al besitzt dann keinen Einfluß auf die kürzere Welle.
Die
Energie wird mittels einer oder mehrerer konzentrischer Rohrleitungen bzw. Hohlkabelleitungen
nach außen geleitet.
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Selbstverständlich sind noch weitere Variationen möglich. So ist beispielsweise
in Abb. 4.a, b, c ein Vierschlitzrohr dargestellt, dessen vier Schlitze im Gegensatz
zu den oben beschriebenen Röhren nur zur Erregung der Grundwelle dienen. während
die kürzerwelligen Schwinglereise S als Hohlkabelstü'cke in die Anodensegmente eingefräst
sind.
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Ferner können als längerwellige Schwingkreise auch seitlich offene
Kreise dienen, wenn ihre Länge so berhessen ist, daß sie für die kürzere Welle keine
induktive oder kapazitive Belastung darstellen.