DE881399C

DE881399C - Magnetronroehre (Magnetfeldroehre) mit einer Kathode und einem Anodenblock

Info

Publication number: DE881399C
Application number: DEC3944A
Authority: DE
Inventors: Charles Azema; Henri Gutton
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1950-03-20
Filing date: 1951-03-20
Publication date: 1953-06-29
Also published as: GB704979A; CH294489A; US2761091A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Magnetfeldröhren, wie sie für ultrakurze Wellen, insbesondere für Zentimeter- oder sogar Millimeterwellen, benutzt werden.

Die Magnetfeld- oder Magnetronröhren haben meist eine sehr ausgeprägte Neigung zur Selbsterregung, d. h. sie kommen von selbst mit Frequenzen, welche durch ihre baulichen Parameter bestimmt sind, zum Schwingen. Aus diesem Grund konnten sie bisher ausschließlich als Schwingungserzeuger benutzt werden. Andererseits eignen sich diese Röhren schlecht für eine Frequenzregelung, die bisher, sogar in verhältnismäßig engen Grenzen, nur möglich war, wenn mechanische Schwierigkeiten bei der Einstellung der Lage von im Vakuum befindlichen Teilen in Kauf genommen wurden.

Die Erfindung hat eine Magnetfeldröhre einer neuen Bauart zum Gegenstand, die mit gutem Wirkungsgrad eine hohe Nutzleistung liefert und bei geeigneter Anpassung seiner Parameter ebenso als Schwingungserzeuger wie als Verstärker oder für jeden anderen Zweck verwendet werden kann, der sich in der Technik der ultrahohenFrequenzenergibt.

Ferner ermöglicht die Erfindung die Ausbildung einer auf einem verhältnismäßig breiten Frequenzband arbeitenden Röhre und die Herstellung von Geräten (Generatoren oder Verstärkern), in welchen die Frequenzregelung leicht durch Veränderung von außerhalb dfer Röhre befindlichen Kreisen vorgenommen werden kann.

Weiterhin führt die Erfindung zur Ausbildung einer Magnetfeldröhre, welche in sehr stabiler Weise arbeitet und sich für die symmetrische

Kopplung mit dem äußeren Kreis eignet, die es gestattet, die auf der bisher verwendeten unsymmetrischen Kopplung beruhenden Störungen und Deformationen zu vermeiden. Außerdem zeichnet sich die gemäß der Erfindung ausgebildete Magnetfeldröhre durch einen verhältnismäßig einfachen Aufbau und eine widerstandsfähige und raumsparende Ausführung aus. Schließlich führt die Erfindung zu Anordnungen für Verstärker oder Schwingungserzeuger, bei welchen diese Magnetfeldröhre mit äußeren Kreisen, wie koaxialen Leitungen oder Hohlleitern, in einer baulichen Einheit verbunden ist, wobei die koaxialen Leitungen oder Hohlleiter insbesondere ^X5 mit der Röhre direkt verbunden sein können.

Gemäß der Erfindung wird eine Magnetronröhre (Magnetfeldröhre) mit einer Kathode und einem Anodenblock, welcher zwei Gruppen von symmetrisch zur Kathode angeordneten und in den ao Wechselwirkungsraum zwischen Kathode und Anode mündenden Resonanzhohlräumen aufweist und durch zwei zu diesem Wechselwifkungsraum senkrecht verlaufenden Ebenen begrenzt wird, wobei die beiden Gruppen der Resonanzhohlräume so ineinandergreifen, daß die öffnungen je einer Gruppe in dem Wechselwirkungsraum abwechselnd aufeinanderfolgen, in der Weise ausgebildet, daß die Resonanzhohlräume der einen Gruppe in der einen Ebene mit weiter öffnung und in der anderen Ebene mit viel kleinerer Öffnung oder überhaupt nicht einmünden, während die Hohlräume der anderen Gruppe in der zweiten Ebene mit weiter öffnung und in der ersten Ebene mit viel kleinerer öffnung ader überhaupt nicht einmünden. Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Röhre so ausgestaltet, daß die Querschnittsabmessungen der Resonanzhohlräume nach Ebenen, die zu dem Wechselwirkungsraum senkrecht verlaufen, konstant sind.

Ferner kann gemäß der Erfindung die Anordnung so getroffen werden, daß. die Querschnittsabmessungen der Resonanzhohlräume sich nach Ebenen, welche zu dem Wechselwirkungsraum senkrecht verlaufen, fortschreitend ändern, wobei die Änderung längs der Röhre bei der einen und anderen Gruppe von Resonanzhohlräumen in entgegengesetztem Sinn, erfolgt.

Schließlich sieht die Erfindung eine Ausbildung der Röhre vor, bei welcher sich durch ein Erregungsorgan, das die ihm zugeführte Energie an die Röhre überträgt, und durch ein Abnahmeorgan kennzeichnet, welches die Nutzenergie aus der Röhre entnimmt, wobei das erste Organ ausschließlich oder überwiegend mit den Hohlräumen der einen Gruppe unid das zweite Organ ausschließlich oder überwiegend mit den Hohlräumen der zweiten Gruppe gekoppelt ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Abb. ι eine erfindungsgemäße Röhre im Längsschnitt,

Abb. 2 die gleiche Röhre in anderem Maßstab im Querschnitt, . 6g

Abb. 3 eine Einzelheit des Anodenblocks in perspektivischer Darstellung,

Abb. 4 bis 7 Beispiele von Hohlräumen,

Abb. 8 eine abgewandelte Ausführung des Änodenblocks, Abb. 9 eine geradlinige Röhre,

Abb. 10 eine Verstärkeranordnung unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Röhre,

Abb. Ii den Aufbaueines Schwingungserzeugers unter Verwendung derselben Röhre.

Nach Abb. 1, welche eine erfiridungsgemäße Röhre im Schnitt darstellt, ist 1 eine Kathode, vorzugsweise eine solche mit guter Sekundärelektronenemission, die mit einem emittierenden Stoff überzogen ist. Sie wird durch den Heizfaden 2 erhitzt, der bei 3 und 4 mit den Stromzuführungsstiften 5 und 6 verbunden ist, die aus einem mit einem Dielektrikum verschweißbaren Metall, z. B. Molybdän, bestehen. Sie trägt Ablenkungsflächen 15, welche die Elektronen in dem Wechsel- 8g wirkungsraum festhalten.

In dem Anodenblock 7 aus elektrisch gut leitendem Metall sind Hohlräume 8 ausgeschnitten, welche zwei Gruppen bilden und abwechselnd und ausschließlich entweder an der Fläche 9 oder an der Fläche 10 münden. Der Block 7 ist in dem Teil

11 angebracht, welches aus einem mit einem Dielektrikum verschweißten, Metall, z. B. aus Kovar oder dünngewalztem Kupfer, besteht. In diesem letzteren Fall können die Teile 7 und 11 ein einziges Stück bilden. Schließlich bilden zwei Kappen

12 und 13 aus einem Isolierstoff, z. B. Glas, welcher mit den Stiften 5, 6 und mit dem Teil 11 verschweißbar ist, mit diesem Teil einen Kolben, welcher durch den Stutzen 14 evakuiert wird.

Der Heizdraht wiird aus der Heizquelle 16 gespeist. Die Gleichstromquelle 17 macht die Anode gegen die Kathode positiv, während ein durch die Gleichstromquelle 19 gespeistes magnetisches System 18 ein zu der Kathode der Röhre paralleles Magnetfeld erzeugt.

Abb. 2 zeigt einen Schnitt der Röhre längs der Fläche 9, und in dieser Abbildung sind in vollen Linien sechs Hohlräume, die an der Fläche 9 münden, und gestrichelt sechs weitere Hohlräume gezeigt, die an der gegenüberliegenden Fläche münden.

Abb. 3 zeigt perspektivisch die Hälfte eines Blocks mit sechs Hohlräumen. Diese Hohlräume können verschiedene Formen erhalten.

Abb. 4, 5 und 6 zeigen drei weitere Beispiele von Hohlräumen. Alle diese Hohlräume haben Querschnitte, die von einer Seite der Röhre zu der anderen bei der einen Gruppe zunehmen und bei der anderen Gruppe abnehmen.

Derartige Hohlräume sind nicht darauf beschränkt, bei einer einzigen genau festgelegten Frequenz zu schwingen. Im Gegensatz zu den Hohlräumen mit konstantem Querschnitt sind sie für den Betrieb bei einer ganzen Reihe von Frequenzen geeignet, und die Röhre besitzt daher ein breites Durchlaßband.

Abb. 7 zeigt eine Abwandlung der Röhre, bei

welcher die Hohlräume konstante Querschnitte haben und die Hohlräume der einen Gruppe an dem einen Ende und diejenigen der anderen Gruppe an dem entgegengesetzten Ende verschlossen sind.

Die seitlichen Flächen des Anodenblocks können, wie in Abb. 3 bis 7, eben oder, wie in Abb. 8, kegelstumpfförmig sein oder irgendeine andere geometrische Form aufweisen.

Die erfmdungsgemäße Röhre kann zylindrisch oder geradlinig sein. Abb. 9 zeigt beispielsweise eine Röhre mit ebenen Kathoden- und Anodenflächen. Sie besitzt einen durch die beiden Flächen A-B-C-D und E-F-G-H begrenzten Anoderblock 20 sowie eine Kathode 21, die emittierend sein kann oder nicht, die aber vorzugsweise eine gute Sekundäremission hat. In dem Fall, wo die Kathode nicht emittierend ist, ist ein Elektronenerzeuger 22 vorgesehen, um Elektronen in den Wechselwirkungsraum einzustrahlen.

Abb. 10 zeigt ein Beispiel für den Zusammenbau. Die Röhre ist hier mit zwei koaxialen Leitungen 23, 24 fest verbunden, in welche sie an beiden Enden eingreift. Bei Betrieb als Verstärker wird die Röhre vorteilhafterweise durch elektrische Felder erregt, welche um die Achse umdrehungssymmetrisch sind, wie z. B. die kreisförmige H₀-WeIIe. Die koaxiale Leitung 23 empfängt demnach die ultrahochfrequente Energie, welche sich im Sinn des Pfeiles fortpflanzt, und die koaxiale Leitung 24 überträgt sie nach Verstärkung zu dem Nutzstromkreis. In den koaxialen Leitungen können alle Kunstgriffe zur Anpassung vorgesehen werden, um Reflexionen am Eingang der Röhre zu vermeiden und am Ausgang die optimale Leistungsentnahme zu erzielen.

Bei der geradlinigen Ausführung der Röhre kann die Erregung beispielsweise durch die in einem rechteckigen Hohlleiter auftretende H₀₁-WeIIe oder durch eine freie ebene Welle bewirkt werden, die parallel zu der Kathodenebene polarisiert ist. Abb. 11 zeigt ein Anwendungsbeispiel der ernndungsgemäßen Röhre bei einem Schwingungserzeuger. Die Anordnung entspricht derjenigen des Verstärkers nach Abb. 10; sie umfaßt jedoch außerdem, wie gestrichelt angedeutet, ein Mittel für zusätzliche Kopplung, wie z. B. eine koaxiale Leitung, welches das Abnehmerorgan mit dem Erregungsorgan so verbindet, daß die zur Erzeugung der Schwingungen erforderliche Rückkopplung erreicht wird. Der verschiebbare Kolben 25 ermöglicht es, die Resonanzfrequenz zu verändern, indem man den Raum zwischen diesem Kolben und dem Anodenblock verändert.

Claims

Patentansprüche:

i. Magnetronröhre (Magnetfeldröhre) mit einer Kathode und einem Anodenblock, welcher zwei Gruppen von symmetrisch zur Kathode angeordneten und in den Wechselwirkungsraum zwischen Kathode und Anode mündenden Resonanzhohlräumen aufweist und durch zwei zu diesem Wechselwirkungsraum senkrecht verlaufenden Ebenen begrenzt wird, wobei die beiden Gruppen der Resonanzhohlräume so ineinandergreifen, daß d'üe öffnungen je einer Gruppe in dem Wechselwirkungsraum abwechselnd aufeinanderfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzhohlräume der einen Gruppe in der einen Ebene mit weiter öffnung und in der anderen Ebene mit viel kleinerer öffnung oder überhaupt nicht einmünden, während die Hohlräume der anderen Gruppe in der zweiten Ebene mit weiter öffnung und in der ersten Ebene mit viel kleinerer öffnung oder überhaupt nicht einmünden.
2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß' die Querschnittsabmessungen der Resonanzhohlräume nach Ebenen, die zu dem Wechselwirkungsraum senkrecht verlaufen, konstant sind.
3. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsabmessungen der Resonanzhohlräume sich nach Ebenen, welche zu dem Wechselwirkungsraum senkrecht verlaufen, fortschreitend ändern, wobei die Änderung längs der Röhre bei der einen und anderen Gruppe von Resonanzhohlräumen in entgegengesetztem Sinn erfolgt.
4. Röhre nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch ein.Erregungsorgan, welches die ihm zugeführte Energie an die Röhre überträgt, und durch ein Abnahmeorgan, welches die Nutzenergie aus der Röhre entnimmt, wobei das erste Organ ausschließlich oder überwiegend mit den Hohlräumen der einen Gruppe und das zweite Organ ausschließlich oder überwiegend mit den Hohlräumen der zweiten Gruppe gekoppelt ist.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 730 246.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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