DE855283C - Magnetronkonstruktion, bei der der Anodcnblock eine Vielzahl von Resonanzräumen enthält - Google Patents

Description

Die E/rfindung Ixitrifft ein Magnetron der Bauart mit FTohlraumresoiiatoren und 'bezweckt eine Verbesserung der Form der Resonanzraume, um einerseits die einzelnen Koppelfrequenzen weiter auseinander zu legen und andererseits eine Steigerung des Wirkungsgrades i-m Betrieb der Röhre zu erzielen.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß Resonanzraume vorgesehen werden, die alle eine ίο gleiche oder fast gleiche Resonanzfrequenz besitzen und alle durch ungleiche, abwechselnd grolle und kleine Öffnungen in den Kathodenraum des Magnetrons münden.

Diese Anordnung gestattet den Wegfall jedes ■5 Kurzschlußbugeis oder strap, welcher die benachbarten Segmente der Anode paarweise verbinden mulite, um unei wünschte Schwingungsarten v\\ unterdrücken.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von \usfuhrungbeispielen an J fand der Zeichnung.

Fig. ι zeigt im Schnitt ein gebräuchliches .Magnetron, welches mit einem Kurzschlußbugel \ ersehen ist;

Fig. 2 zeigt 'ebenfalls im Schnitt ein anderes gebiauchliches Magiietion der Strahlenkranz'bauart;

Fig 3 zeigt als Austuhrungsbuispiel das Schema einer \nordnung genial! der Eifindung, wahrend

P'ig. 3 a ein \ ollstandiges Magnetron, welches nach dem Prinzip der Fig. 3 ausgebildet ist, perspektivisch darstellt,

Fig. 4 /eii,^rt die Verteilung des Feldes im Innern

des Wirkungsraumes eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Magnetrons; schließlich zeigt

Fig. 5 und 6 zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im Fall eines Magnetrons mit zylindrischen Hohlräumen.

Das Magnetron der ersten bekannten Art besitzt, wie in Fig. τ gezeigt, eine gewisse Anzahl η gleiche zylindrische Hohlräume C₁, C₀ . . . C_n, die am Umfang in dem Anodenblock A um die zentrale

ίο Kathode /\' angeordnet sind, welche über die Verbindung V die passende Betriebsspannung zugeführt erhalt. Die Anodensegmente D₁, D„, D₃ . . . bestehen aus zwischen zwei benachbarten Hohlräumen gebildeten Rippen und sind paarweise durch Kurzschlußbügel oder -schienen .F₁, F₂ ... verbunden, welche auch Straps genannt werden.

Der Nachteil einer solchen Konstruktion tritt besonders bei kurzen Wellenlängen in Erscheinung. Fs ist nämlich bekannt, daß ein Anodenblock ohne Kurzschlußbügel nach der meist als π-modus bezeichneten Grundschwiugung auf einer sehr viel kleineien Wellenlänge schwingt als ein Anodenblock mit Kurzschlußbügel bei der gleichen Schwingungsart, und folglich muß man, wenn man ein auf einer kleinen Wellenlange arbeitendes Magnetron herstellen will, in dem Anodenblock Hohlräume und Kurzschlußbügel mit sehr kleinen Abmessungen anbringen, deren mechanische Herstellung nur mit erheblichen Schwierigkeiten möglich ist.

Das Magnetron der zweiten bekannten Alt nach der sog. Strahlenkranzbauart l>esitzt, wie in Fig. 2 gezeigt, eine gewisse, stets gerade Anzahl von trapezförmigen Hohlräumen C₁, C.,, C₃ . . ., die aus dem Anodenblock A herausgearbeitet sind, und um den die Kathode bildenden Zylinder K, der mit einer emittierenden Schicht K_t versehen ist, angeordnet sind. Das Ganze wird in einem senkrecht zu dar Zeichnung stehenden Magnetfeld angeordnet. Die Öffnungen des Anodenblocks auf den Kathodenraum zu haben die gleichen Abmessungen, während die Tiefen der trapezförmigen Hohlräume ungleich und abwechselnd groß und¹ klein sind. Daraus folgt, daß die Eigenfrequenz abwechselnd von einem Hohlraum zu dem folgenden schwankt und die resultierende Frequenz (Resonanzfrequenz) für den ganzen Block nach der Grundschwingung oder dem π-modus sich von den anderen Frequenzen deutlich unterscheidet.

Das in Fig. 3 schematisch als Ausführungsbeispiel dargestellte System gemäß der Erfindung ist mit der Slrahlenkranzbauait in dem Sinn veiwandt, als es ■ebenfalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Hohlräumen eine Ungleichheit aufweist; es unterscheidet sich jedoch von ihr darin, daß diese Ungleichheit hier durch die Ungleichheit der Abmessungen der Öffnungen O₁, O₂, O₃ . . . der Hohlräume nach dem Kathode η raum E zu gebildet wird, indem diese Öffnungen abwechselnd groß und klein sind. Andererseits sind die Form und die Abmessungen der Hohlräume so, daß sich die Gleichheit oder wenigstens eine annähernde Gleichheit der Eigenfrequenzen aller dies-er Hohlräume ergibt. Der die Kathode bildende Mittelzylinder K trägt wieder an den gewünschten Stellen emittierende Schichten K_E und das Ganze wird in einem nicht dargestellten senkrecht zur Zeichnung verlaufenden Magnetfeld angeordnet.

In Fig. 3 a ist das Magnetron der Fig. 3 perspektivisch dargestellt. Seine Kathode K wird von der mit den Klemmen K₁ und /C₂ des Heizfadens verbundenen Batterie B gespeist. Der Anodenblock A besteht aus den trapezförmigen Hohlräumen C₁, C₂, C₃ ... und erhält von der Quelle HT seine Vorspannung. 7' sind die den Kathodenraum begrenzenden Stiirnseitenplatten. G ist der Ausgangskreis zur Abnahme der UKW-Energie. Die Quelle des magnetischen Feldes ist sdhematisdi durch die Polstucke N und S dargestellt. Ein solches Magnetron wird als Magnetron der Radkranzbauart bezeichnet, entsprechend dem in der angelsächsischen Literatur gebräuchlichen Ausdruck vane type magnetron.

Bei der Ausführungsfonm der Fig. 3 sind die Hohlräume in Form von Kreissektoren dargestellt. Die Foim der Hohlräume kann jedoch beliebig sein, da diese nur durch ihre Öffnung und durch ihre Resonanzfrequenz zur Wirkung kommen.

Eine Anordnung gemäß der Erfindung besitzt u.a. die folgenden Vorteile:

1. Infolge der Ungleichheit der Öffnungen von zwei aufeinanderfolgenden HdIiIräumen, welche eine _go Ungleichheit gleicher Größenordnung der charakteristischen Admittanzcn der leiden, durch diese Hohlräume gebildeten Resonatoren nach sich zieht, zeigt das Frequenzspektrum eine große Analogie zu demjenigen einer Anode der Strahlenkranzbauart und insbesondere eine Resonanzfrequenz für die Grundschwingung oder den π-modus, welche von den Resonanzfrequenzen der anderen Schwingungsarten deutlich verschieden ist.

Bei den gemäß der Erfindung ausgebildeten Magnetronen mit trapezförmigen oder zylindrischen Hohlräumen wiird die Frequenzabweichung zwischen der Grundschwinguug oder dem π-modus und der am nächsten liegenden Frequenz in erster Annäherung vervielfacht mit

wobei /., die Breite der breitesten Öffnung und I₁ diejenige der engsten Öffnung ist.

2. Bekanntlich wirken bei einem Magnetron der früher gebräuchlichen Bauart die radialen und tangentialen Komponenten des elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes auf die Elektronen in verschiedener Weise: die tangentielle Komponente entzieht den Elektronen Energie, während 'die normale Komponente eine Gruppenbildung der Elektronen erzeugt.

Als Zahlenbeispiel sei angegeben, daß bei einem Magnetron mit der mittleren Resonanzwellenlänge

3,18 cm und einem Öffnungsverhältnis -.-- = 3 die

am nächsten liegenden Resonanzwellenlängen 3,04 und 3,37 cm sind.

Bei dem System gemäß der Erfindung erfolgt eine »²5 Selektion in dem EVektronenmechanismus, wie sich

aus der Untersuchung der in Fig. 4 gezeigten Verteilung des Feldes im Innern des Wirkungsraumes E ergibt. Man kann feststellen, daß der Einfluß des ladialen Feldes vor engen Spalten, wie O₁, und der Einfluß des tangential«] Feldes vor den breiten Spalten, wie O₉, überwiegt. Es entsteht so einerseits eine stärkere Gruppenbildung der Elektronen und andererseits eine ausgeprägtere Energieentziehung, Bedingungen, die fur die Arbeitsweise des Magnetrons sehr günstig sind.

In den Fig. 5 und 6 ist in einem abgewickelten Schema ein Magnetron mit zylindrischen Hohlräumen dargestellt. Es sei angenommen, daß man \ on einem üblichen Magnetron ausgeht, bei dem alle Hohlräume den gleidhen Durchmesser (I₁ und alle Schlitze die gleiche Breite I₁ haben.

Bei der Variante der Fig. 5 ist gemäß der Erfindung ein Schlitz von zweien auf eine Breite von I₂ erweitert, wodurch die Kapazität des Resonanzhohlraumes vermindert wird. Zur Wiederherstellung der Resonanzfrequenz vergrößert man die Induktivität des Hohlraumes, man vergrößert somit seinen Durchmesser auf J.,.

Bei der Variante der Fig. 6 hat man einfach die Kanten eines Schlitzes von zweien abgestumpft, so daß er au der Stelle, vvo er in den Kathode-Anodenraum mündet, eine Breite /., erhalt. Aus dem gleichen Grund wird der Durchmesser des Hohlraumes auf (Z₂ erweitert.

Nach einer weiteren Variante kann man einen einzigen Durchmesser für die Hohlräume beibehalten und die Verbreiterung der Schlitze durch eine Verkleinerung der radialen Länge des Schlitzes ausgleichen, wobei diese Länge annähernd umgekehrt proportional zu der Breite ist.

Im Fall eines trapezförmigen Hohlraumes wirkt man im gleichen Sinn auf die geometrischen Abmessungen ein, um die Resonanzfrequenz wieder her/ustelleu.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Magnetronkonstruktion, bei der der Anodenbloc'k eine Vielzahl von Resonanzräumen enthält, die konzentrisch zur Kathode angeordnet und über radial vorlaufende Öffnungen mit dem Kathodenraum verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Resonanzräume in den Katlhodenraum über öffnungen mit verschiedenen Breiten munden und daß die Abmessungen der Resonanzräume so gewählt sind, daß ihre Eigenfrequenzen annähernd gleich sind.
2. 2. Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzräume in den Kathodenraum über abwechselnd breite und schmale Öffnungen münden.
3. 3. Anwendung der Konstruktionsmaßnahmen nach Anspruch 1 auf Magnetrone der Radkranzbauart mit Resonanzräumen, deren Querschnitt in einer zur Kathodenachse senkrechten Ebene durch ein Trapez gebildet wird, dessen breite Basis ein Umfangssegment ist und dessen schmale Basis durch die Öffnung gebildet wird, welche ihn mit dem Kathodenraum verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß diese öffnungen abwechselnd breit und schmal sind.
4. 4. Anwendung der Konstruktionsmaßnahmen nach Anspruch 1 auf Magnetrone der Bauart mit zylindrischen Hohlräumen, deren Achsen parallel zur Kathodenachse verlaufen und die durch Öffnungen in Form von radialen Spalten mit parallelen Seitenwandcn mit dem Kathodenraum verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese parallelen Seitenwände abwechselnd große und kleine Abstände haben.
5. 5. Anwendung von Konstruktionsmaßnahmen nach Anspruch 1 auf Magnetrone der Bauart mit zylindrischen Resonanzräumen, deren Achsen parallel zur Kathodenachse verlaufen und die durch Öffnungen in Form von radialen Spalten mit annähernd parallelen Seitenwänden mit dem 'Kathodenraum verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Spalten alle die gleiche Breite haben und die Seitenwände eines von je zwei Spalten an der Stelle abgestumpft sind, wo der Spalt in den Kathodenraum mündet, derart, daß die Öffnung dieses Spaltes verbreitert ist.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 730246.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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