DE863096C

DE863096C - Magnetic field tubes for generating centimeter and millimeter waves of great power

Info

Publication number: DE863096C
Application number: DEL4868D
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl-Ing Berger
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1944-07-23
Filing date: 1944-07-23
Publication date: 1953-01-15

Description

Magnetfeldröhre zur Erzeugung von Zentimeter- und Millimeterwellen großer Leistung Die bisherbekanntgewordenenMagn@etfeldröhren, die bei Wellenlängen von 2 bis 3 cm für Impulstastung verwendet werden und Leistungen bis zu einigen Kilowatt abgeben können, besitzen eine zylindrische Kathode und konzentrisch hierzu einen radförmigenAnodenkörper, der aus-Anodensegmenten und diese verbindende Schwingkreisbügel besteht.Magnetron tube for generating centimeter and millimeter waves great performance The previously known magn @ etfield tubes that operate at wavelengths from 2 to 3 cm can be used for pulse keying and powers up to a few Can deliver kilowatts, have a cylindrical cathode and concentric to it a wheel-shaped anode body, the anode segments and these connecting oscillating circuit stirrups consists.

Ein Übergang zu kürzeren Wellen ist jedoch nicht möglich, denn ein Resonator kann nur dann zu Schwingungen angeregt werden, wenn der Außenwiderstand dieselbe Größenordnung hat wie der Strahlwiderstand des Rohres (Strahlwiderstand-Anodenspannung=Anodenstrom). Je kürzer die Wellenlänge wird, desto kleiner wird auch der Außenwiderstand; entsprechend muß auch er Strahlwiderstand kleiner werden.However, a transition to shorter waves is not possible because a The resonator can only be excited to oscillate if the external resistance has the same order of magnitude as the beam resistance of the pipe (beam resistance-anode voltage = anode current). The shorter the wavelength, the smaller the external resistance; corresponding the beam resistance must also be smaller.

Der Anodenkörper besitzt die Form eines innen mit Nuten versehenen Hohlzylinders. Die Herstellung eines solchen Anodenkörpers erfolgt meistens aus einem Stück, dabei werden die Schlitze zwischen den .einzelnen Anoden- bzw. Schwingkreiselementen durch Stoßen erzeugt, dies ist bai den geforderten kleinen Toleranzen sehr schwierig.The anode body is in the form of an internally grooved one Hollow cylinder. Such an anode body is usually made from one piece, with the slots between the .individual anode or oscillating circuit elements generated by impact, this is very difficult with the required small tolerances.

Zur Verbesserung von Magnetfeldröhren zur Erzeugung von Zentimeter- und Millimeterwellen großer Leistung, vorzugsweise mit Oxydkathode und für denBetrieb mitAnodenspannungsimpulsen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Elektrodensystem aus einer langgestreckten Flächkathode, die auf einer oder beiden Seiten mit Emissionsmasse versehen ist, und einem bzw. zwei kammförmigen Anodenkörpern aufzubauen; die gegenüber der Kathode ,aufgestelbt sind und deren einzelne Teile kleine Schwingkreise bilden, so daß benachbarte Teile gegenphasig schwingen. Die kleinen Schwingkreise, die sozusagen durch die Zinken' der kammförmigen Anodenkörper gebildet werden, haben eine Länge, die ungefähr einem Viertel der Wellenlänge entspricht.To improve magnetron tubes to generate centimeter and millimeter waves of high power, preferably with oxide cathode and for operation with anode voltage pulses, it is proposed according to the invention, the electrode system from an elongated flat cathode, those on one or both Sides is provided with emission material, and one or two comb-shaped anode bodies build up; which are raised opposite the cathode and their individual parts Form small oscillating circles so that neighboring parts oscillate out of phase. the small oscillating circles, which so to speak through the prongs' of the comb-shaped anode body are formed have a length that corresponds to approximately a quarter of the wavelength.

Die neue Magnetfeldröhre hat einerseits den Vorteil, daß sie sich einfach und, billig herstellen läßt. Außerdem gestattet sie die Erzeugung kürzerer Wellen als mit den bisher bekannten radialsymmetrischen Anordnungen.The new magnetron tube has on the one hand the advantage that it is easy and cheap to manufacture. It also allows shorter ones to be produced Waves than with the previously known radially symmetrical arrangements.

Bei ider neuen Magnetfeldröhre ist die Kathodenflache ebenso groß wie die Fläche des Anodenkörpers (Anodensegment und- Schlitzflächen), es steht daher bezogen auf die Anodenfläche eine größere Kathodenfläche zur Verfügung als bei den bekannten konzentrischen Anordnungen; hier war die Kathodenfläche naturgemäß immer kleiner als .die Anodenfläche. Aus einer größeren Kathodenfläche kann aber bei gleicher spezifischer Kathodenbelastung (A/cm2) ein größerer Strom entnommen werden; hierdurch wird der Strahlwiderstand der Röhre geringer und man kann mit schlechten Außenkreisen noch Schwingungen erzeugen. Dies wirkt sich besonders beim Übergang zu, kürzesten Wellenlängen aus; da hier bedingt durch die Herstellungsverfahren die Güte der Schwingungskreise immer schlechter wird: Bei den bekannten@AnordnungenführtdieWärmeausdehnung der Kathode zu einer Änderung des Kathoden-Anoden-Abstandes, so daß sich bei den kurzem Wellenlängen durch Heizspannungsschwankungen auch Änderungen in der Wellenlänge ergeben. Dieser Nachteil tritt bei der neuen Magnetfeldröhre nicht auf, da bei ,der langgestreckten Flachkathode sich die Wärmeausdehnung hauptsächlich in der Längsrichtung bemerkbar macht; der Kathoden-Anoden-Abstand wird hier also nicht beeinflußt.In the new magnetron tube, the cathode area is just as large like the area of the anode body (anode segment and slot areas), it is therefore in relation to the anode area, a larger cathode area is available than with the known concentric arrangements; the cathode surface was naturally always here smaller than .the anode area. A larger cathode area can be used for the same a larger current can be drawn from the specific cathode load (A / cm2); through this the beam resistance of the tube is lower and you can deal with bad outer circles still generate vibrations. This is particularly important when transitioning to, shortest Wavelengths off; because the quality of the oscillation circuits depends on the manufacturing process gets worse and worse: In the known @ arrangements, the thermal expansion of the Cathode to a change in the cathode-anode distance, so that in the short Wavelengths due to heating voltage fluctuations also changes in wavelength result. This disadvantage does not occur with the new magnetron, because the elongated flat cathode, the thermal expansion mainly in the longitudinal direction makes noticeable; the cathode-anode distance is therefore not influenced here.

Die Anschlüsse für Heizer und Kathode der indirekt geheizten Oxyd'kathode liegen bei der neuen Röhre in Längsrichtung der Kathode; hierdurch war es möglich, die Gefäßwandung in der Richtung. des Magnetfeldes verhältnismäßig eng an die Kathode heranzubringen,- wodurch- die Länge @ des Magnetfeldes kleiner geworden ist, wäg eine Ersparnis ,an Magnetgewicht ibzw. Magnetisierungsleistung bringt.The connections for heater and cathode of the indirectly heated Oxyd'kathode are in the new tube in the longitudinal direction of the cathode; this made it possible to move the vessel wall in that direction. bring the magnetic field relatively close to the cathode, - whereby- the length @ of the magnetic field has become smaller, weighs a saving, ibzw on magnet weight. Brings magnetization performance.

Die Abbildung 'zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Magnetfeldröhre in drei Schnitten. Die in direkt geheizte Flachkathode i ist auf beiden Seiten. mit Emissionsmasse bedeckt. Der Kathodenanschluß 2 sowie der Heizeranschluß 3 sind: in den Glasstutzern q. eingeschmolzen. Die Kathode ist durch die Isolierbrücken 5 und 6, beispielsweise aus keramischem Material, gegen die beiden kammförmigen Anodenkörper 7 und 8 abgestützt. Die Zinken .dieser Kämme sind entweder als. glatte Schlitze in den Anodlenkörper eingefräst oder am Grunde der Schlitze mit einer Bohrung versehen, wie es die Abbildung zeigt. Es entstehen so kleine Schwingkreise a:us K@gazität und Selbstinduktionsbügeln. Durch Verbindungsdrähte g, die an der Seite längs der Anodenkörper geführt werden und die abwechselnd mit den Anodensegmenten verbunderl sind, wird die Gleichphasigkeit der einzelnen Schwingkreise erzwungen. In den obersten Schwingkreis taucht die Koppelschleife 1o ein, die in Verbindung mit der konzentrischen Leitung i i und: der 12 .zur Auskoppelung der Hochfrequenzenergiedient. -Der Gefäßkolben ist--m- it 13 und die Pole des Magnetsystems sind mit 14 bezeichnet.The figure shows an embodiment of the new magnetron tube in three sections. The directly heated flat cathode i is on both sides. covered with emission mass. The cathode connection 2 and the heater connection 3 are: in the glass connections q. melted down. The cathode is supported against the two comb-shaped anode bodies 7 and 8 by the insulating bridges 5 and 6, for example made of ceramic material. The prongs of these combs are either as. smooth slots milled into the anode body or drilled at the bottom of the slots, as shown in the illustration. This creates small oscillating circles a: us capacity and self-induction bars. By connecting wires g, which are led along the side of the anode body and which are alternately connected to the anode segments, the individual resonant circuits are in phase. The coupling loop 1o dips into the uppermost resonant circuit, which in connection with the concentric line ii and: the 12th serves to decouple the high-frequency energy. The vessel piston is marked with 13 and the poles of the magnet system are marked with 14.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Magnetic field tube for generating centimeter and millimeter waves of great power, preferably with oxide cathode and for operation with anode voltage pulses, characterized in that the E-electrode system -onto. an elongated Flachkäthöde, which on one or both sides with emission mass is provided, and one or two comb-shaped anode bodies; exists, the- opposite the cathode are set up and: the individual parts of which form small oscillating circuits, with the neighboring parts oscillating out of phase.

2. Magnetron tube according to claim i, characterized in that the in-phase oscillating parts of the Anode bodies are conductively connected to one another.