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Magnetronröhre mit vier- oder mehrteiligem Anodenzylinder Einsgehende
Untersuchungen über den Schwingungsmechani,sm@us des Magnetrons haben ergeben, daß
in:einer Magnetrun ,röhre (Habannrdhre), deren Anodenzylinder durch zwei oder mehr
Schlitze in zwei oidür mehr Segmente- geteillt ist, zwei verschiedene Schwingungsformen
von ultrakurzer Wellenlänge auftreten können, und zwar je nasch den .gewählten Betriebsverhältnissen,
@d. h. Anodenspannung und Magnetfeldstärke, und je- nach der Abstimmung des .an
die Segmente angeschloissenen äußeren Resonanzkreises. Bei der einen Schwingungsform
handelt es sich um Rotationen von Raum@ladu@ngen, ,die unter der Einwirkung des
elektrischen Feilideis und des senkrecht diazu verlaufen-den Magnetfelides entstehen.
Sie ist nacht nuir in einem geschlitzten Magnetrun, sondern auch in einem Vollianod
enzylinder erhältlich und. reicht bei dem derzeitigen Stand er Technik hiss zu Wellen
von rund r cm Länge herunter. Die andere, SJhwingungs:airt hat -ihren eigentlichen
Urspriumg in einem zwischen, den Anodensegmenten entstehenden negativen Elektronenwiderstand,
welcher das mit den Segmenten verbundene Schwingungssystem anfacht. Die Entstehung
eines deirartigen negativen Falektronenwvder-standes ist aus dem schraubenfärmIgen
Abliauf der Elektronenbewegung zu ersehen, wie sie aus der Wirkung der radialen
und tangemtialen ele@ktri..schen Felder in der Nähe der Trennfugen der Segmente
im Verein mit dem im wes:enitlichen axial gerichteten Magnetfeld resultieren. Diese
Schwingungsform erreicht zwar wegen der Eigenträgheit der Elektronenbewegung
nicht
die oben angegebene hohe- Frequenz, ergibt jedoch bei 2- biss- q.fiach längeren
Wellen edne sehr viel größere Nutalener;gie und einem viel besseren Wirkungsgrad.
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Es .Neigt nun naihe, den Wirkungsgrad und die Energieausbieute eines
Maignetrons dadurch zu erhöhen, d'aß man den Anodegzylindbr in mehrere Segmente
aufteilt und die Segmente su zusammenschließt, daß die zwischen ihren Trennfugen
vorh@an,dienen ,negativen Elektronenwiderstände paraillel arbeiten. Dies ist offenblar
nur dann mit Sicheirhiedt der Fall, wenn die Hodchfrequenzspannungen an sämtlichen
nebeneinanderliegenden Segmentkanten geigenphasig sind. Um diesen op@timalen Schwingungszustand
der Segmente zu sdchern, geht man bei den bisher gebiräuchlichen Ausführungsformen
dies Magnebronsenders so vor, daß man diametral gegenüberliegende Segmente durch
einem oder mehrere .um den Anodenzylinder hemummeichenide Draihitb@ügel paairweise
zusammenscihließt. Bei einer vierteiligen Anoide erhält man auf diese Weise zwei
Segmentpaare, deren jedes mit einem Pol des aufzufachende:n Resonanzlareis es in
Verbindung gebracht wird.
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Geht man zu immer kürzeren Wellen über, so. machen sich al'lmä'hlich
diie Eigenfrequenzen der in d'er Röhirie selbst befindlichen kleinen Resonanzkrei,se,
die von der gegenseitigen Kapazität der gegenüberstehenden Segmente und der Induktivität
des lzoirrespondii-eren:den SchließungsibÜgels gebildet w-eirden, störend bemerkbar,
und! dies um so. mehr, als die Schließungsbügel, wenn sie anaßen um den Anodernzylinider
herumgreifen sollen, eine bestimmte Mindestlänge haben müssen. Kürzere Wellen, als
der Eigenfrequenz dies-er kleinen Res,onanz-sy-sitoime: entsprechen, lassen sich
daher mit einer derartigen Röhre entweder überhaupt nicht oder nur mit sehr .schlechtem
Nutzeffekt anfachen.
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Ein anderer Übelstand dieser bisher gebLräuchlichen Ausführung des
Anedensegmentsystems ,ist darin zu erblicken, diaß z. B. bei einer vierteiligen
Anode einander diametral geigenübersbehend'e Segmente, .unbedingt entgegengesetzt
gerichtete Hochfr,e@queinzspannungen führen müssen. Das bedeutet aib-eir, idaß immer
zwei nebeneinanderliegende, Segmente gleiche Wechselspannungen haben und daß die
zwischen ihnen befindlichen Schlitze nicht an der Schwingungserzeugung teilnehmen
können. Nur diie Segmentkanten beiderseits der übrigen beiden Schilitze fuhren wirklich
gegenphasige Spannungen, und sie allein müsisen diie Anfachung bewirken. Die Röhre
wird demnach nur einseitig und höchist =vollkommen ausgenutzt.
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Durch ,die in der vorliegenden Erfindung beschriebene Anordnung der
Verbindungsbügel werdien diiie beschriebenen Nachteile, und zwar sowohl die zu große
Bügellänge als auch die verschiedenartige. Einbeziehung der vorhandenen negativen
Elektronenwiderständie in den Anfacahungsmechand-smus mit Sicherheit beseitigt.
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Zu diesem Zweck wird bei einer Magnetrornröhre mit vier- oder mehrteiligem
Arnoidienzylinder, dies,sen Segmente im Querschnitt eine Kreislinie mit kleinen,
durch die Schlitze gegebenen Unterbrechungen bilden erfindungsgemäß vorgeschlagen,
jedes Segment mit seinen beiden benachbarten Segmenten durch über ihre ganze Länge
voneinander getrennte Schließungsbügel zu verbinden, derart, da:ß jeweils zwei nebenein.an.deirliegende
Anodiensegmente ein hochfirequent schwingendes Resanan@zisystem Mlden.
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Das Prinzip der Zu.siammenschließung benachbarter Anoidensegmente
mittels eines auf die Resonanz.schwingung Schließungsbügels ist zwar bereits in
der Farm vorgeschlagen, daß die Veribdndiungsbdügel die Speichen und den Umfang
eines radförmigen Körpers Wilden, wobei diiie Speichen sbeits zwei :benachbarten
Kreisen gemeinsam :sind. Diese Speichen sollen. bei dem älteren Vorschlag als Selbstinduktion
ausgebildet sein, ;die den zugehörigen. ben.achbartan Resonanzsystemen gemeinsam
sind.. Die gemeinsamie In@dukti,vität kann im vielen Anwendungsfällen., insbesondere
dm Gebiet der Zentimeterwellien, störend sein. Diieser Nachteil tritt jedoch bei
.der erfindungsgemäßen Anordnung nicht auf-.
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Nachstehend wird an Hand von Ausführungsbeispielen dile Erfindung
näher erläutert.
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In Abib.. i ist eine Magnetronröhre .mit viergeteilter Anode dargestellt,
bei welcher die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verbindung der Ano,diensegmente vorgesehen
ist. Die vier Segmeintei S1 ibiis S¢ ;sind , .sämtlich durch vier Bügel B1 biss
B4 untereinander verbunden, wobei diese Bügel ebenso, wie vorher als Induktivitäten
wirken und mit den gegenseitiigen Kap,az.itäten der Segmente kleine Resonanzsysteme
bilden sollen. Betrar:hitet man nun die Momentanwerte der sich auf den Segmventen
verteilenden Hochfrequenzspannungen, so ,sieht man-, dlaß tatsächlich alle benachbarten
Segmente gegenpihasig schwingen müssen, weil ja an den Bügelenden, wenn .dieselben
in ihrer Eigenfrequenz schwingen, nur gegenphasige Spannungen aufbrieten können.
Sieht man den Elektroldenaufbau und damit auch den Schwingungszustand als vollkommen
sym:metriGch an, so bilden sich an sämtlichen vier Kuilim@inationspunkten h der
Schließungsbügel Schwinigunigsiknoten aus. Das zeigt aber, daß man zu, der Induktivität
eines jeden einzelnen Bügels ,die Inidu'kti.vitäten der Meiden benachbarten Bügelzweige
bis zu dien Ku:lmin.abiomspunkten, d. h. im ganzen wieder einen vollen Bügel, als
parallel liegend ansehen ruß.
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D,ie Anoirdnung braucht natürliich nicht unbedingt >.so. getroffen
zu werden, daß, wie in der Abibdldung gezeigt, die Punkte, an denen die beidem Bügel
anf ein Segment aufsetzen, zusammenfallen müssen, vielmehr können diese Punkte auch
getirennt voneinander, beispielsweise nach dein Segmentkanten zu, verschoben sein.
Ferner ist es unter Umständen, wenn man ganz besonders hoheFre@qu@enzen erzeugen
will, von Vorteil, diie Drahtbügel nicht außen um den Anodenzylinder herumzuführen,
sondern in der Verlängerung der Zylindiermantelfläc'he, in,der die Anoden liegen,
verlaufen zu lassen, wo sie viel kürzer gehalten werden können. Derartige
Bügel
kann man auch beiderseits des Anodenzylinders bzw. der Segmente ,anbringen.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag finden an Stelle der Drakthügel vorteilhaft
auch Blechstreifen Verwendung, die ebenso breit wie das Elektrodensy:stem lang ist,
sein können. Der Schnitt ,durch ein derartiges ros-ettenförmiges System bleibt dabei
uaiveränid@e-rt, wie in der Abbildung gezeigt. Die technische Herstellung ist besonders
einiaeh, wenn jeder Bügel m@i@t -d,en beiden Hälften der zugehörigen Segmente .aus
einem Stück heugestellt wird und an den Fußpunkten der Bügel auf den Segmenten,
d. h. an -dien Knickkanten, mit den beiderseits folgenden Bügeln zusammengenietet
oder geschweift wird'. Ein derartiger, aus einem Bügel und zwei Segmenthälften bestehender
Bauteil beisitzt a;l,so> den aus Abh. 2 ersichtlichen Quierschaitt und wird an den
Kanten a mit dem nächsten verbunden. So l-che- Blecihst veifen haben nicht nur den
Vorzug sehr geringer Dämpfungsverluete, sondern stellen auch einten gleichmäßigen
Schwingungszustand der Segmente sich er und verhinid,eirn unerwünschte Längsschwingungen
und sichern außerdem noch eine gute Wärmeabl,ei@tung und hohe Röh:renbelastburkeit.
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Um die Wärmeabileitung noch. mehr zu ve-rbessern, können die Sohließungsbübgel
auch hohl aiusigeibii@l@det und von einem geeigneten Kühlmittel du;rchs.trömt werden.
Da @dias ganze System in seich ges,chloissen ist, führt man das Kühlmittel zweckmäßig
z. B. in dem unteren Kulminationspunkt zu (vgl. Abib. i), wo@ es sich nach rechts
und links teilt, und: läßt -,es in dem oberen Kulminationspunkt wieder ausströmen.
Duroh die übriige Ausgestaltung des Generators duir.ch an siclh bekannte Maßnahmen,
wie z. B. auf geeignetem Potential befindliche Endplatten o,der mehrere Heizfädien,
erfährt das Erfindungsprinzip der hochfrequenzmäßigen Ausgestaltung :dies S.egmentkranzes
keine Beei.nträchtigung.