KR100291396B1 - A plate-type magnetron - Google Patents

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마찌다 가쯔히꼬
샤프 가부시키가이샤
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Abstract

평판형 마그네트론은 전자를 방출하기 위한 음극과 일정 간격으로 배치된 다수의 베인을 가진 양극을 가지며, 작용 공간을 형성한다. 작용 공간의 양단에 길이의 신축성이 있는 벨로우즈로 형성된 한 쌍의 폴 피스, 및 조절 가능한 자석부가 제공된다. 자석 간 거리를 변경하는데 사용되는 요크는 마이크로파의 주파수를 변경할 수 있도록 배치된다. 엔드 햇도 배치되며, 이들에 인가된 전압이 변하여 마이크로파의 출력 전력을 변화시키게 된다.The planar magnetron has an anode having a plurality of vanes arranged at regular intervals with a cathode for emitting electrons, and forms a working space. At both ends of the working space are provided a pair of pole pieces formed of elastic bellows of length, and an adjustable magnet portion. The yoke used to change the distance between the magnets is arranged to change the frequency of the microwaves. End hats are also placed and the voltage applied to them changes the output power of the microwaves.

Description

평판형 마그네트론{A PLATE-TYPE MAGNETRON}Flat Magnetron {A PLATE-TYPE MAGNETRON}

본 발명은 마이크로파 등의 고주파 가열 기기에 사용되는 평판형 마그네트론에 관한 것으로, 특히, 소망의 출력 및 주파수를 갖는 마이크로파를 효과적으로 제공하는 다목적 평판형 마그네트론에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat plate magnetron used in high frequency heating devices such as microwaves, and more particularly, to a multipurpose flat plate magnetron that effectively provides a microwave having a desired output and frequency.

자석은 자계 및 전계가 전자관의 작용 공간 내에서 상호 직교하여 발생되는 교차 계자 디바이스(crossed-field device)이고, 그 발진 모드는 두가지, 즉, A형 발진 및 B형 발진이 있다.A magnet is a crossed-field device in which magnetic fields and electric fields are orthogonal to each other in the working space of an electron tube, and there are two oscillation modes, namely type A oscillation and type B oscillation.

A형 발진은 자계 강도에만 의존하며, 자계에 의해 발생된 전자의 주기적인 회전 운동에 의해 발생된다. 이러한 발진의 파장은 후술되는 B형 발진 모드와는 달리 외부 회로로서 공동 공진기(cavity resonator)에 의해 그다지 영향을 받지 않기 때문에, 발진 파장은 자계에 의해서만 결정되며 다음 수학식으로 표현될 수 있다.Type A oscillations depend only on the magnetic field strength and are caused by the periodic rotational movement of electrons generated by the magnetic field. Since the oscillation wavelength is not influenced by the cavity resonator as an external circuit unlike the type B oscillation mode described below, the oscillation wavelength is determined only by the magnetic field and can be expressed by the following equation.

λ = α/Hλ = α / H

여기에서, λ는 발진 파장, H는 자계 강도, α는 2πmc/e이다. m은 전자의 질량이고 e는 전자의 전하를 나타내므로, 정수 α는 이론적으로 10,650이지만, 실험적으로는 10,000 내지 13,000 값을 갖는다.Is the oscillation wavelength, H is the magnetic field strength, and α is 2πmc / e. Since m is the mass of electrons and e represents the charge of electrons, the integer α is theoretically 10,650, but experimentally has a value of 10,000 to 13,000.

A형 발진에서는 두가지의 전자 궤도가 존재하며, 그 중 하나는 교류 전계로부터 에너지를 얻는 궤도이고, 다른 하나는 교류 전계에 에너지를 주는 궤도이며, 에너지를 얻는 궤도에서는 전자를 제거하는 것이 필요하다.In the type A oscillation, there are two kinds of electron orbits, one of which is an orbit that obtains energy from an alternating electric field, the other is an orbit that energizes an alternating electric field, and in the orbit where energy is obtained, it is necessary to remove electrons.

도 1을 참조하여, B형 발진에 관하여 설명하고자 한다.With reference to FIG. 1, the B-type oscillation will be described.

도 1은 종래의 원통형 마그네트론 구성을 도시한 도면이다. 이 도면에서 도시된 바와 같이, 원통형 양극(21)에는 복수의 베인(vane: 22)이 방사상으로 중심을 향해 연장되어 공동 공진기를 형성하게 된다. 음극(23)에는 원통형 양극의 중심축에 제공되어 음극(23)과 베인(22) 간의 작용 공간을 한정하게 된다.1 is a view showing a conventional cylindrical magnetron configuration. As shown in this figure, a plurality of vanes 22 extend radially toward the center in the cylindrical anode 21 to form a cavity resonator. The cathode 23 is provided on the central axis of the cylindrical anode to define the working space between the cathode 23 and the vanes 22.

양극(21)의 상하단에는 폴 피스(pole piece: 24)가 제공되며, 이들 각각은 요크(25)를 갖는 자석(26)에 밀착하여 부착되어 있다. 양극(21)과 요크(25) 사이에는 양극 손실에 의해 발생된 열을 방출시키기 위한 방열판(27)이 제공되어 있다. 이러한 양극 손실은 전자가 음극(23)으로부터 방출되고 양극(21)에 충돌하는 양극 전압에 의해 가속될 때 발생된다.At the upper and lower ends of the anode 21, pole pieces 24 are provided, each of which is attached in close contact with a magnet 26 having a yoke 25. A heat sink 27 is provided between the anode 21 and the yoke 25 for dissipating heat generated by anode loss. This anode loss occurs when electrons are released from the cathode 23 and accelerated by the anode voltage impinging on the anode 21.

한 쌍의 전극(엔드 햇: end hat, 30)은 작용 공간에 개재된 자계 방향에 교차하거나 그 방향에 직각으로 제공된다. 이들 엔드 햇(30)에 부의 전압이 인가되어, 작용 공간 내에 전자를 가둔다.A pair of electrodes (end hats) 30 are provided to intersect or perpendicular to the magnetic field direction interposed in the working space. A negative voltage is applied to these end hats 30 to trap electrons in the working space.

이러한 구성에서, 양극(21) 내부의 공간은 진공으로 감압된다. 자석(26)에 의해 작용 공간에 형성된 자계에서 전원 입력부(28)를 사용하여 음극(23) 및 베인(22)에 고전압을 인가할 때, 음극(23)으로부터 베인(22)을 향하여 전자가 방출된다.In this configuration, the space inside the anode 21 is reduced in vacuum. When a high voltage is applied to the cathode 23 and the vane 22 using the power input unit 28 in the magnetic field formed in the working space by the magnet 26, electrons are emitted from the cathode 23 toward the vanes 22. do.

이에 따라 방출된 전자들은 나선 또는 사이클로이드 경로(spiral or cycloidal path)를 따라 자석(26)로부터 베인(22)을 향하는 자계의 영향하에서 운동한다. 결과적으로, 이들 전자는 공동 공진기에 에너지를 주어, 마이크로파 출력부(29)를 통하여 마이크로파로서 출력이 되는 고주파 전계를 발생시킨다.The emitted electrons thus move under the influence of a magnetic field from the magnet 26 towards the vanes 22 along the spiral or cycloidal path. As a result, these electrons energize the cavity resonator to generate a high frequency electric field which is output as microwaves through the microwave output unit 29.

마그네트론의 전자원으로서는, 현재 열음극(thermionic cathod)이 주로 사용되고 있다. 열음극 전극은 열전자 방출이 전자원을 제공하는 음극이다. 열전자 방출은 물질을 1500 내지 2500。K 온도까지 가열하여 전도대의 자유 전자에 물질의 일함수와 같거나 큰 에너지를 줌으로써 물질 표면의 포텐셜 장벽을 넘어 전자를 방출하는 메카니즘이다. 열음극은 순금속 또는 금속 산화물 등으로 형성되지만, 현재는 Ba 화합물(5BaO·2Al2O3·CaO 등) 및 W 분말을 혼합하고 이 혼합물을 프레스 소결하여 생긴 소결형(sintered type)과, 다공성 W에 Ba 화합물을 용융 상태로 함침하여 된 함침형(impregnation type)이 주류를 이룬다. 이들은 전자의 방출 밀도가 높고, 또한 바륨 알루미네니트 효과를 이용하기 때문에 진공 배기중의 가스 방출이 작고, 대기 중에 노출되어도 재활성화될 수 있다는 이점이 있다.As the electron source of the magnetron, thermionic cathod is mainly used. Hot cathode electrodes are cathodes where hot electron emission provides an electron source. Hot electron emission is a mechanism that emits electrons across the potential barrier of the material surface by heating the material to a temperature of 1500 to 2500 ° K, giving free electrons in the conduction band the same or greater energy as the work function of the material. The hot cathode is formed of a pure metal or a metal oxide or the like, but at present, a sintered type formed by mixing Ba compound (5BaO · 2Al 2 O 3 · CaO, etc.) and W powder, and press sintering the mixture, The impregnation type, which is obtained by impregnating Ba compounds in a molten state, is the mainstream. These have the advantage that the emission density of the electrons is high and the barium aluminite effect is used, so that the gas emission in the vacuum exhaust is small and can be reactivated even when exposed to the atmosphere.

전자원의 다른 유형으로는 냉음극이 있다. 냉음극은 열전자 방출 대신에 전계에 기초한 전자를 방출하는 음극이다. 전계 방출은 물질 표면에 그리고 그 근방에 높은 전계가 인가됨으로써 표면에서 포텐셜 장벽을 저하시켜 터널 효과에 의해 전자를 방출하게 되는 전자 방출법이다. 이 음극은 열전자 음극과는 달리 가열될 필요가 없기 때문에 냉음극이라 한다. 전류-전압 특성은Fowler-Nodeheim식으로 근사할 수 있다. 도 2는 냉음극의 구성 단면도를 도시한다. Si 등의 금속이나 반도체로 이루어진 에미터부(90)는 주변에 고 전압 기울기를 형성하도록 포인트 구조로 되어 있으며, SiO2막 등의 절연층(80)이 개재된 상태로 게이트(70)를 형성하는 금속막으로 도포된다. 전압이 게이트(70)에 인가될 경우에, 에미터의 첨단에 강 전계가 발생되어, 전자를 방출시킨다. 냉음극은 열음극에 비해서 동작 온도가 낮고, 또 어레이 형태로 제공되기 때문에 높은 전류 밀도를 얻을 수 있는 이점이 있다.Another type of electron source is the cold cathode. Cold cathodes are cathodes that emit electrons based on electric fields instead of hot electron emission. Field emission is an electron emission method in which a high electric field is applied to and near the surface of a material, thereby lowering the potential barrier at the surface and emitting electrons by the tunnel effect. This cathode is called a cold cathode because it does not need to be heated unlike a hot electron cathode. The current-voltage characteristic can be approximated by the Fowler-Nodeheim equation. 2 is a sectional view showing the configuration of the cold cathode. The emitter portion 90 made of a metal or semiconductor such as Si has a point structure so as to form a high voltage gradient around it, and forms the gate 70 with an insulating layer 80 such as a SiO 2 film interposed therebetween. It is applied with a metal film. When a voltage is applied to the gate 70, a strong electric field is generated at the tip of the emitter, emitting electrons. Since the cold cathode has a lower operating temperature than the hot cathode and is provided in an array form, the cold cathode has a high current density.

마이크로파 오븐과 같은 고주파 가열 기기에 현재 사용되는 마그네트론은 주로 원통형이다. 하지만, 평판형 마그네트론을 사용하는 것들도 있다. 도 3 및 4는 냉음극을 사용하는 평판형 마그네트론을 도시한 각각의 단면도 및 사시도이다.The magnetrons currently used in high frequency heating equipment such as microwave ovens are mainly cylindrical. However, some use flat magnetrons. 3 and 4 are cross-sectional and perspective views, respectively, showing flat plate magnetrons using cold cathodes.

도 3에 도시한 평판형 양극(41)에는 다수의 베인(42)이 음극(43) 및 소울부(sole portion: 51)에 대해 수직하게 형성되어 있으며, 이들은 공동 공진기를 구성한다. 여기에서, 소울부(51)는 음극(43)과 같은 전위에 있으나, 음극(43)과는 달리 전자의 방출에 기여하지 않는 부분을 지시한다. 음극(43)은 양극(41)의 좌단 하부에 배열되어 있다. 양극(41)과 소울(51)-베인(42) 간의 공간은 작용 공간을 형성한다. 작용 공간 내에 균일한 자계를 형성하기 위한 폴 피스(pole piece)는 양극(41)의 양측면에서 요크의 자석에 부착된다. 이 요크는 양극 손실에 기인하여 발생된 열을 방출하는 방열판(47)을 갖는다.In the flat anode 41 shown in Fig. 3, a plurality of vanes 42 are formed perpendicular to the cathode 43 and the sole portion 51, which constitute a cavity resonator. Here, the sole portion 51 is at the same potential as the cathode 43, but, unlike the cathode 43, indicates a portion that does not contribute to the emission of electrons. The cathode 43 is arranged below the left end of the anode 41. The space between the anode 41 and the sole 51-vanes 42 forms a working space. Pole pieces for forming a uniform magnetic field in the working space are attached to the magnets of the yoke on both sides of the anode 41. This yoke has a heat sink 47 that releases heat generated due to anode loss.

이 구성에서, 양극(41)의 내부 공간은 진공 압축된다. 자석(46)에 의해 작용 공간에 자계가 형성된 상태에서 게이트(60)와 소울(51)-베인(42) 사이 및 양극(41)과 소울(51)-베인(42) 사이에 전원 입력부로터 전압이 인가되면, 전자들은 도 2를 사용하여 설명한 바와 같이 음극(43)으로부터 베인(42)쪽으로 방출된다.In this configuration, the internal space of the anode 41 is vacuum compressed. Power source input rotor voltage between gate 60 and soul 51-vanes 42 and between anode 41 and soul 51-vanes 42 in a magnetic field formed by the magnet 46 in the working space. When applied, electrons are emitted from the cathode 43 toward the vanes 42 as described using FIG. 2.

방출된 전자들은 작용 공간에서 자석(46)으로부터의 자계의 영향하에서 도 2에서 자석(46)로부터 우측으로 원통형 마그네트론에서와 같은 방식으로 나선상 경로를 따라 진행한다. 진행시, 이들 전자는 공동 공진기에 에너지를 주어, 마이크로파 출력부(49)를 통하여 마이크로파로서 출력되는 고주파 전계를 발생시키게 된다.The emitted electrons travel along the spiral path in the same manner as in the cylindrical magnetron to the right from the magnet 46 in FIG. 2 under the influence of the magnetic field from the magnet 46 in the working space. In progress, these electrons energize the cavity resonator to generate a high frequency electric field that is output as microwaves through the microwave output section 49.

분할 양극을 이용한 마그네트론의 경우, 분할수에 따라 여러가지 다양한 동작 모드를 발생시킬 수 있다. B형 발진에 주로 사용되는 모드는 π-모드인데, 이 모드에서는 인접 공진기들 간의 위상차는 π 라디안이고 그들 간의 상호 작용이 가장 강하다.In the case of the magnetron using the split anode, various various operation modes can be generated according to the split number. The mode commonly used for type B oscillation is π-mode, where the phase difference between adjacent resonators is π radians and the interaction between them is the strongest.

하지만, 마그네트론의 발진에서, 이러한 π-모드에서의 발진 주파수에 가까운 발진 주파수를 갖는 다른 모드가 있을 경우, 동작 조건의 작은 변화에 의해 π-모드에서 다른 모드로의 모드 점핑이 일어난다. 그 결과, 발진 주파수 및 출력이 급변하게 된다. 따라서, 공진기들 간의 결합을 가능한 한 조밀하게 함으로써 각 모드의 공진 주파수를 가능한 한 구별되게 할 필요가 있다.However, in the oscillation of the magnetron, when there is another mode having an oscillation frequency close to the oscillation frequency in this π-mode, mode jumping from π-mode to another mode occurs due to a small change in operating conditions. As a result, the oscillation frequency and output change abruptly. Therefore, it is necessary to make the resonance frequency of each mode as distinct as possible by making the coupling between the resonators as compact as possible.

종래의 마그네트론에서는, 분할 양극 및 베인은 모드들 간을 분리하기 위해 균압환(equalized ring)을 형성하는 도체를 통하여 접속된다. 이 균압환은 분할 양극들이 동일 위상에서 전압 발진을 갖도록 하므로, 발진의 가능 모드를 π-모드 및 0-모드(분할 양극 및 베인은 모두 동일 위상에서 발진함)로 제한하는 것이 가능하다.In a conventional magnetron, split anodes and vanes are connected through a conductor forming an equalized ring to separate the modes. This equalization ring allows the split anodes to have a voltage oscillation in the same phase, so that it is possible to limit the possible modes of oscillation to π-mode and 0-mode (both split anodes and vanes oscillate in the same phase).

이런 방식으로, 종래의 마그네트론은 요크에 부착된 자석에 의해 작용 공간으로 일정 자계가 인가되면, 일정 주파수 및 일정 출력 전력을 갖는 마이크로파가 발생되도록 구성되었다. 따라서, 얻어진 출력 전력과 주파수는 그 사용 목적에 따라 변화될 수가 없었다.In this way, the conventional magnetron is configured such that when a constant magnetic field is applied to the working space by a magnet attached to the yoke, a microwave having a constant frequency and a constant output power is generated. Therefore, the obtained output power and frequency could not be changed depending on the intended use.

마그네트론은 발진 효율이 매우 크고 저비용으로 큰 출력을 얻을 수 있는 극히 유용한 특성을 갖고 있으므로, 마이크로파 오븐이외의 다른 광범위한 기술 분야에도 응용될 수 있다. 이에 따라, 통신, 레이더, 전자 기기 등의 각종 분야에서 광범위하게 응용될 수 있는 다목적 마그네트론이 어떻게 실현될 수 있는가가 중요한 과제이다.Magnetrons are extremely useful for their high oscillation efficiency and high output at low cost, so they can be applied to a wide range of technical fields other than microwave ovens. Accordingly, an important issue is how to realize a multi-purpose magnetron that can be widely applied in various fields such as communication, radar, and electronic devices.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하고, 다목적용으로 사용될 수 있으며 필요한 출력 및 주파수를 갖는 마이크로파를 효과적으로 생성할 수 있는 평판형 마그네트론을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a planar magnetron that can be used for multipurpose purposes and which can effectively produce microwaves with the required output and frequency.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음과 같이 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

본 발명의 제1 양상에 따르면, 평판형 마그네트론은According to the first aspect of the present invention, a flat plate magnetron

전자를 방출하기 위한 음극;A cathode for emitting electrons;

복수의 베인이 일정 간격으로 배치되어 있는 양극;An anode having a plurality of vanes disposed at regular intervals;

음극과 양극 사이에 개재된 작용 공간에 균일한 자계를 생성하기 위한 자석부; 및A magnet unit for generating a uniform magnetic field in the working space interposed between the cathode and the anode; And

작용 공간의 양측에서 상호 대향하며 균일 자계에 수직으로 배치된 한 쌍의 전극A pair of electrodes arranged opposite to each other in the working space and perpendicular to the uniform magnetic field

을 포함하며, 자석부는 작용 공간에 발생된 자계 강도를 변화시키도록 조정가능한 것을 특징으로 한다.And the magnet portion is adjustable to change the magnetic field strength generated in the working space.

본 발명의 제2 양상에 따르면, 상기 제1 특성을 갖는 평판형 마그네트론에있어서, 상기 자석부는 작용 공간의 양측에서 상호 대향하여 배치된 한 쌍의 폴 피스; 및 각각이 폴 피스에 부착되어 있고, 자석 결합을 이루기 위해 요크에 가깝게 접촉하여 세트된 한 쌍의 자석을 포함하는데, 이 자석은 이동에 적합하다.According to a second aspect of the present invention, in the flat plate magnetron having the first characteristic, the magnet portion includes: a pair of pole pieces disposed to face each other on both sides of the working space; And a pair of magnets, each attached to a pole piece, set in close contact with the yoke to effect magnet engagement, which magnets are suitable for movement.

본 발명의 제3 양상에 따르면, 상기 제1 특성을 가진 평판형 마그네트론에 있어서, 상기 자석부는 작용 공간의 양측에 상호 대향하여 배치된 한 쌍의 폴 피스; 및 각각이 폴 피스에 부착되어 있고, 자석 결합을 이루도록 요크에 가깝게 접촉하여 세트되어 있는 한 쌍의 자석을 포함하며, 상기 폴 피스의 길이는 가변적이다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a flat plate magnetron having the first characteristics, wherein the magnet portion comprises: a pair of pole pieces disposed opposite to each other on the working space; And a pair of magnets each attached to the pole piece and set in close contact with the yoke to form a magnet engagement, the length of the pole piece being variable.

본 발명의 제4 양상에 따르면, 상기 제1 특성을 가진 평판형 마그네트론에 있어서, 상기 자석부는 작용 공간의 양측에서 상호 대향하여 배치되는 한 쌍의 폴 피스; 및 각각이 폴 피스에 부착되어 있고, 자석 결합을 이루도록 요크에 가깝게 접촉하여 세트되어 있는 한 쌍의 자석을 포함하며, 상기 요크의 길이는 가변적이다.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a flat plate magnetron having the first characteristics, wherein the magnet portion comprises: a pair of pole pieces disposed to face each other on both sides of the working space; And a pair of magnets each attached to the pole piece and set in close contact with the yoke to form a magnet engagement, the length of the yoke being variable.

본 발명의 제5 양상에 따르면, 평판형 마그네트론은According to a fifth aspect of the present invention, a flat plate magnetron

전자를 방출하기 위한 음극;A cathode for emitting electrons;

복수의 베인이 일정 간격으로 배치되어 있는 양극;An anode having a plurality of vanes disposed at regular intervals;

음극과 양극 사이에 개재된 작용 공간에 균일한 자계를 생성하는 자석부; 및A magnet part generating a uniform magnetic field in the working space interposed between the cathode and the anode; And

작용 공간의 양측에서 상호 대향하며 균일 자계에 수직으로 배치된 한 쌍의 전극A pair of electrodes arranged opposite to each other in the working space and perpendicular to the uniform magnetic field

을 포함하며, 정전압이나 부전압이 전극에 선택적으로 인가될 수 있는 것을특징으로 한다.It includes, characterized in that the constant voltage or negative voltage can be selectively applied to the electrode.

상기한 내용에서, 출력 전력은 전극의 전위 변화에 따라서 가변적인 반해, 주파수는 자석간의 거리에 따라서 가변적이다. 또한, 정전압이 전극에 인가될 때, 발진을 방해할 수 있는 전자를 작용 공간으로부터 제거하는 것이 가능하다.In the foregoing, the output power is variable in accordance with the potential change of the electrode, while the frequency is variable in accordance with the distance between the magnets. In addition, when a constant voltage is applied to the electrode, it is possible to remove electrons from the working space which may disturb the oscillation.

도 1은 종래의 원통형 마그네트론을 도시한 구성도.1 is a block diagram showing a conventional cylindrical magnetron.

도 2는 종래의 냉음극의 구성을 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional cold cathode.

도 3은 종래의 평판형 마그네트론을 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing a conventional flat magnetron.

도 4는 종래의 평판형 마그네트론을 도시한 사시도.Figure 4 is a perspective view showing a conventional flat magnetron.

도 5는 본 발명에 따른 평판형 마그네트론을 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing a flat magnetron according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11 : 양극11: anode

12 : 베인12: vane

13 : 음극13: cathode

14 : 폴 피스14: pole piece

15 : 요크15: York

16 : 자석16: magnet

20 : 엔드 햇20: end hat

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 실시예에 관하여 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명에 따라 평판형 마그네트론을 도시한 단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 이러한 평판형 마그네트론은 양극(11), 베인(12), 음극(13), 폴 피스(14), 요크(15), 자석(16) 및 엔드 햇(20)으로 구성된다.5 is a cross-sectional view showing a flat magnetron according to the present invention. As shown in FIG. 5, such a flat plate magnetron comprises an anode 11, a vane 12, a cathode 13, a pole piece 14, a yoke 15, a magnet 16, and an end hat 20. It is composed.

수직 방향으로 배치된 양극(11)과 음극(13) 사이에 개재된 공간은 작용 공간을 한정한다. 작용 공간(18)의 수평 방향의 양측에는 정전압 및 부전압이 인가되는 한 쌍의 전극 또는 엔드 햇(20)이 상호 대향하여 배치된다. 작용 공간(18)에 필요한 자계를 발생시키기 위한 한 쌍의 폴 피스(14)는 엔드 햇(20)의 외측에서 상호 대향하여 배치되어 있다. 한 쌍의 자석(16)은 폴 피스(14)의 외측에 제공된다. 자석(16)은 양극(11)과 접촉하여 배치되어 있는 요크(15)를 갖는다. 작용 공간(18)에 자계를 형성하는데 기여하는 요소들에는 자석(16), 폴 피스(14) 및 요크(15)가 있으며, 이들은 상호 자기적으로 결합되어 있다. 이들 요소를 총괄적으로 자기부라 한다.The space interposed between the anode 11 and the cathode 13 arranged in the vertical direction defines a working space. On both sides of the working space 18 in the horizontal direction, a pair of electrodes or end hats 20 to which a constant voltage and a negative voltage are applied are disposed to face each other. A pair of pole pieces 14 for generating the magnetic field necessary for the working space 18 are arranged opposite to each other on the outside of the end hat 20. A pair of magnets 16 are provided on the outside of the pole piece 14. The magnet 16 has a yoke 15 disposed in contact with the anode 11. Elements contributing to the formation of a magnetic field in the working space 18 include a magnet 16, a pole piece 14 and a yoke 15, which are magnetically coupled to each other. These elements are collectively called magnetic parts.

여기에서, 자석(16)은 페라이트형이며 하우징의 측벽에 고정된다. 요크(15)는 양극 손실로부터 발생된 열을 방출시키기 위한 방열판으로서 작용하기도 하므로, 아연 도금된 철 재료로 이루어진다.Here, the magnet 16 is ferrite and is fixed to the side wall of the housing. The yoke 15 is made of a galvanized iron material because it also acts as a heat sink for dissipating heat generated from anode loss.

이러한 평판형 마그네트론에 있어서, 작용 공간(18)에서 자계 강도에 영향을 주는 자석부의 간극(자석부간 거리)은 20㎜의 변동이 달성될 수 있도록 폴 피스(14) 및 요크(15)를 벨로우즈(bellows) 형태로 제공함으로써 변화 가능하다. 자석(16)도 이 거리의 변화에 따라 이동될 수 있다. 즉, 자계 가변 수단으로는 도 5에 도시된 것과 같은 폴피스와 요크의 길이 변화에 의해 자석과 작용 공간 간의 거리를 변화시키는 것에 한정되지 않고, 폴피스와 요크는 고정되고, 자석의 일부를 자기 회로 밖으로 이동시키거나, 자기 실드를 사용할 수도 있다.In such a flat plate magnetron, the gap (inter-magnet distance) of the magnet portion affecting the magnetic field strength in the working space 18 is bellowsed on the pole piece 14 and the yoke 15 so that a variation of 20 mm can be achieved. by providing it in the form of bellows. The magnet 16 can also be moved with this change in distance. That is, the magnetic field variable means is not limited to changing the distance between the magnet and the working space by changing the length of the pole piece and the yoke as shown in FIG. 5, and the pole piece and the yoke are fixed and a part of the magnet is magnetized. You can also move it out of circuit or use a magnetic shield.

또한, 길이 조정이나, 자석의 이동 수단으로는 나사나 슬라이드 등을 이용하여 직접적으로 행해도 좋고, 압전 소자 등에 의해 간접적으로 행해도 좋다.In addition, as a length adjustment and a magnet moving means, you may carry out directly using a screw, a slide, etc., or indirectly by a piezoelectric element etc.

양극(11)은 일본 특개평 8-315,742호에 개시된 평판형 마그네트론 양극의 제조 방법으로 생성된 것이다.The positive electrode 11 is produced by the method for producing a flat plate magnetron positive electrode disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-315,742.

다음, 평판형 마그네트론의 동작 개요에 관하여 설명하고자 한다.Next, an operation overview of the flat plate magnetron will be described.

먼저, 필요한 자계가 작용 공간(18)에 형성되도록 폴 피스(14) 및 요크(15)의 벨로우즈를 조작함으로써 자석부의 간극 거리를 원하는 대로 설정한다. 도 3을 참조하여 종래의 마그네트론에 관하여 기술한 바와 같은 방식으로 전압이 인가되면, 음극(13)으로부터 전자가 방출되어, 자계의 영향하에서 작용 공간(18)에서 사이클로이드 경로를 따라 진행한다. 그 결과, 이들 전자는 공동 공진기에 에너지를 주어 고주파 전계를 발생시킨다. 이에 따라, 자석들 간의 거리 또는 폴 피스(14) 및 요크(15)의 조절량에 대응하는 주파수 및 출력을 갖는 마이크로파가 추출될 것이다.First, the gap distance of the magnet portion is set as desired by manipulating the bellows of the pole piece 14 and the yoke 15 so that a necessary magnetic field is formed in the working space 18. When a voltage is applied in the same manner as described for the conventional magnetron with reference to FIG. 3, electrons are emitted from the cathode 13 and travel along the cycloid path in the working space 18 under the influence of a magnetic field. As a result, these electrons energize the cavity resonator to generate a high frequency electric field. Accordingly, microwaves having a frequency and an output corresponding to the distance between the magnets or the amount of adjustment of the pole piece 14 and the yoke 15 will be extracted.

도 5에 도시된 평판형 마그네트론에서, 엔드 햇(20)에 정 또는 부 전압이 선택적으로 인가될 수 있으며, 자석(16)은 이동 가능하게 되어 있고, 요크 길이 및 폴 피스 길이는 필요한 출력 및 주파수를 갖는 마이크로파를 제공하도록 변화가능하게 된다. 달리 말하면, 이 평판형 마그네트론은 발진을 방해하게 될 전자가 엔드 햇(20)으로의 정 전압 인가에 의해 작용 공간으로부터 제거되도록 구성되며, 이 전압은 출력을 제어하도록 변화된다.In the flat plate magnetron shown in FIG. 5, a positive or negative voltage can be selectively applied to the end hat 20, the magnet 16 is movable, and the yoke length and pole piece length are required output and frequency. And to provide a microwave with In other words, this plate-shaped magnetron is configured such that electrons that will disturb the oscillation are removed from the working space by the application of a constant voltage to the end hat 20, which voltage is changed to control the output.

자석(16)이 이동가능해지고 벨로우즈형 폴 피스(14) 및 요크(15)가 요크 길이 및 폴 피스 길이를 변화시키도록 조절됨으로써, 자석부의 간극 거리가 변경되어 주파수를 제어하게 된다.The magnet 16 is movable and the bellows-type pole piece 14 and yoke 15 are adjusted to vary the yoke length and the pole piece length so that the gap distance of the magnet portion is changed to control the frequency.

예시적으로, 양극 전압이 100V로, 양극 소울 거리가 0.5㎜로, 자계 강도가 1,360 가우스(자석간 거리는 30㎜로 설정)로, 엔드 햇이 -10V 전압으로 설정될 경우, 2.1A의 방출 전류가 흐르고 160W(2.5GHz) 발진의 출력 전력을 얻을 수 있다.For example, when the anode voltage is set to 100V, the anode soul distance is 0.5mm, the magnetic field strength is 1,360 gauss (the distance between magnets is set to 30mm), and the end hat is set to -10V voltage, 2.1A discharge current And output power of 160W (2.5GHz) oscillation can be obtained.

자계 강도가 1,090 가우스로 변경되면, 3 내지 7 W의 발진 출력과 함께 3.1 내지 5.1GHz 주파수를 가진 마이크로파를 얻을 수 있다. 또한, +10V 전압이 엔드 햇(20)에 인가될 때는, 이보다 약 3배의 출력인 10 내지 20 W의 발진 출력과 함께 3.1 내지 5.1GHz 주파수를 가진 마이크로파를 발생시킬 수 있다.When the magnetic field strength is changed to 1,090 gauss, a microwave having a frequency of 3.1 to 5.1 GHz with an oscillating output of 3 to 7 W can be obtained. In addition, when a + 10V voltage is applied to the end hat 20, it can generate microwaves having a frequency of 3.1 to 5.1 GHz with an oscillating output of 10 to 20 W, which is about three times the output.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 내지 제4 특성에 따르면, 자석부는 작용 공간에 발생된 자계 강도를 변화시키도록 구성될 수 있으므로, 자계 강도를 변화시킴으로써 발진 주파수를 변경하는 것이 가능하다. 특히, 자석, 폴 피스의 길이 및 요크 길이는 자석부의 간극 거리에 따라 자계 강도를 변경하도록 조절되어, 주파수를 변경하는 것이 가능해진다.As described above, according to the first to fourth characteristics of the present invention, since the magnet portion can be configured to change the magnetic field strength generated in the working space, it is possible to change the oscillation frequency by changing the magnetic field strength. In particular, the length of the magnet, the pole piece, and the yoke length are adjusted to change the magnetic field strength in accordance with the gap distance of the magnet portion, so that the frequency can be changed.

제5 특성에 따르면, 정 또는 부 전압이 인가될 수 있는 전극이 제공되므로, 이들 전극에 정 전압이 인가될 경우, 발진을 방해하는 전자를 작용 공간으로부터 제거하는 것이 가능하다.According to the fifth characteristic, since electrodes are provided to which a positive or negative voltage can be applied, it is possible to remove from the working space electrons that interfere with oscillation when a constant voltage is applied to these electrodes.

냉음극을 사용하는 실시예에 관하여 설명하였으나, 열전자 음극을 사용하는 것도 가능하다.Although the embodiment using the cold cathode has been described, it is also possible to use a hot electron cathode.

Claims (5)

전자를 방출하기 위한 음극;A cathode for emitting electrons; 복수의 베인(vane)이 일정 간격으로 배치되어 있는 양극;An anode in which a plurality of vanes are arranged at regular intervals; 상기 음극과 상기 양극 사이에 낀 작용 공간에 균일한 자계를 발생시키기 위한 자석부; 및A magnet unit for generating a uniform magnetic field in the working space sandwiched between the cathode and the anode; And 상기 작용 공간의 양측에 상기 균일한 자계에 수직으로 상호 대향하여 배치된 한 쌍의 전극A pair of electrodes disposed on both sides of the working space to face each other perpendicular to the uniform magnetic field. 을 포함하며,Including; 상기 자석부는, 상기 작용 공간의 양측에 상호 대향하여 배치된 한 쌍의 폴 피스, 및 각각이 상기 폴 피스에 부착되고 요크에 밀착되어 자석 결합을 이루는 한 쌍의 자석을 포함하며,The magnet part includes a pair of pole pieces disposed to face each other on both sides of the working space, and a pair of magnets, each of which is attached to the pole piece and is in close contact with the yoke to form a magnetic coupling. 상기 자석부는 상기 작용 공간에 발생된 자계 강도를 가변시키도록 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 평판형 마그네트론(plate-type magnetron).The magnet unit is a plate-type magnetron (plate-type magnetron) that can be adjusted to vary the magnetic field strength generated in the working space. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 자석은 이동가능한 것을 특징으로 하는 평판형 마그네트론.2. A flat plate magnetron according to claim 1, wherein said pair of magnets are movable. 제1항에 있어서, 상기 폴 피스는 길이에 있어 가변적인 것을 특징으로 하는 평판형 마그네트론.2. A flat plate magnetron according to claim 1, wherein said pole piece is variable in length. 제1항에 있어서, 상기 요크는 길이에 있어 가변적인 것을 특징으로 하는 평판형 마그네트론.2. The flat plate magnetron of claim 1, wherein said yoke is variable in length. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 전극에 정 또는 부 전압이 선택적으로 인가되는 것을 특징으로 하는 평판형 마그네트론.The plate type magnetron of claim 1, wherein a positive or negative voltage is selectively applied to the pair of electrodes.
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