KR101376621B1 - 마그네트론 - Google Patents

Abstract

마그네트론이 개시된다. 본 발명에 따라 마그네트론을 구성하는 베인의 형상을 변경하여 스트랩과의 이격 거리를 결정함으로써 무선랜과의 간섭을 회피하고, 반대로 마그네트론을 구성하는 베인과 스트랩간의 이격 거리를 제어함으로써 무전극 조명장치의 발진 주파수를 변경할 수 있있고, 무전극 조명장치와 무선랜 기기 간의 간섭을 회피함으로써 시스템의 신뢰성을 향상시키고, 무선랜 기기의 사용주파수 대역을 다른 주파수 대역으로 변경하지 않도록 함으로써 사용자의 편의성을 제고한다.

마그네트론, 공진주파수, 베인, 이격 거리

Description

마그네트론{MAGNETRON}

본 발명은 무선랜 기기와의 통신 간섭을 회피하도록 한 마그네트론에 관한 것이다.

최근에는 초고주파를 이용한 무전극 조명장치가 개발되고 있으며, 이러한 무전극 조명기기는 수명이 길고 발광 효율이나 특성이 좋기 때문에 점차 사용이 증가되고 있는 추세이다.

일반적으로 마그네트론은, 도 1에 도시한 바와 같이, 상부요크(1a)와 하부요크(1b)가 대략 "ㅁ"자 형상이 되도록 결합된 요크(1)의 내측에는 원통형상의 양극 실린더(2)가 설치되어 있고, 그 양극 실린더(2)의 내부에는 고주파 성분을 유기시키도록 공동공진기를 형성하는 복수개의 베인(3)이 축심방향을 향하여 방사형태로 배치되어 있으며, 그 베인(3)의 선단부측에는 그 상,하부에 각각 내측균압링(4)과 외측균압링(5)이 교번적으로 접속되도록 결합되어 있어서, 상기 양극 실린더(2)와 베인(3)이 양극부(ANODE)를 이루도록 되어 있다.

그리고, 상기 양극 실린더(2)의 중심축상에는 베인(3)의 선단부와 일정간격의 작용공간(6)이 형성되도록 나선형으로 권선된 필라멘트(7)가 설치되어 있는데, 그 필라멘트(7)는 텅스텐과 산화토륨의 혼합물로 되어 있으며, 공급되는 동작전류에 의해 가열되어 열전자를 방출하는 음극부(캐소드; CATHODE)를 이루도록 되어 있다.

또한, 상기 필라멘트(7)의 상단부에는 방출되는 열전자가 상방향으로 방사되는 것을 차단하기 위해 탑실드(8)가 고착되어 있고, 하단부에는 방출되는 열전자가 하방향으로 방사되는 것을 차단하기 위해 앤드실드(9)가 고착되어 있는데, 그 앤드실드(9)의 중앙부에 형성된 관통공에는 몰리브덴 재질의 센터리드(10)가 삽입되어 탑실드(8)의 하면에 접합 고정되어 있고, 하면에는 그 센터리드(10)와 일정간격을 두고 설치되며 몰리브덴 재질로된 사이드리드(11)의 상단부가 접합 고정되어 있다.

그리고, 상기 양극 실린더(2)의 상,하측 개구부에는 자성체로된 깔대기 형상의 상부폴피스(13)와 하부폴피스(14)가 결합되어 있고, 그 상부폴피스(13)의 상측과 하부폴피스(14)의 하측에는 원통형상의 A-실(15)과 F-실(16)이 각각 브레이징으로 접합되어 있는데, 그 A-실(15)의 상측과 F-실(16)의 하측에는 고주파를 외부로 출력하는 A-세라믹(17)과 절연을 위한 F-세라믹(18)이 브레이징으로 접합되어 있고, 상기 A-세라믹(17)의 상측에는 배기관(19)이 브레이징으로 접합되어 있으며, 그 배기관(19)의 상단부는 양극 실린더(2)의 내부를 진공상태로 밀봉하기 위해 절단과 동시에 접합되어 있다.

또한, 상기 A-실(15)의 내측에는 공동공진기 내에서 발진되는 고주파를 출력하기 위한 안테나(20)가 설치되는데, 그 안테나(20)의 하단부는 어느 하나의 베인(3)에 접속되어 있고, 상단부는 상기 배기관(19)의 내측 상면에 고정되어 있다.

그리고, 상기 양극 실린더(2)의 상측과 하측에는 요크(1)의 내측면에 접촉되도록 상부마그네트(21)와 하부마그네트(22)가 결합되어 있어서, 상기 상,하부폴피스(13)(14)와 함께 자계를 형성할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 요크(1)의 하측에는 박스체로된 필터박스(26)가 결합되어 있고, 그 필터박스(26)의 내측에는 입력부로 역류하는 고조파 노이즈를 감쇄시키기 위한 1쌍의 초크코일(27)이 설치되어 있는데, 그 1쌍의 초크코일(27)의 일단부는 상기 F-세라믹(18)에 형성된 관통공에 삽입되도록 결합되는 1쌍의 F-리드(28)의 하단부에 전기적으로 접속되어 있다.

그리고, 상기 F-세라믹(18)의 관통공에 삽입결합된 F-리드(28)의 상단부는 상기 F-세라믹(18)의 상측에 설치된 1쌍의 디스크(29) 하면에 각각 접합되어 있고, 그 디스크(29)들의 상면에는 상기 센터리드(10)와 사이드리드(11)의 하단부가 각각 접합되어 있다.

또한, 상기 필터박스(26)의 측벽에는 캐패시터(31)가 설치되어 있는데, 그 캐패시터(31)의 내측 단부는 상기 초크코일(27)에 전기적으로 접속되어 있고, 그 초크코일(27)에는 저주파 노이즈를 흡수하기 위한 페라이트(32)가 길이방향으로 삽입되어 있다.

그리고, 상기 요크(1)의 내주면과 양극 실린더(2)의 외주면 사이에는 냉각핀(41)이 설치되어 있고, 상기 A-세라믹(17)의 상측에는 배기관(19)의 접합부를 보호할 수 있도록 안테나 캡(42)이 씌워져 있다.

한편, 무선랜(Wire Less LAN)은 무선 주파수(Radio Frequency)를 사용하여 무선으로 접속자간에 통신을 수행하는 통신 네트워크 방식의 하나이다. 이러한 IEEE 규격에 따르면, 무선랜은 2.4GHz 또는 5GHz 등의 고주파를 사용한다. 그러나, 이들 고주파 신호들은 주변의 다른 전자기기에 영향을 주고 받게 되어 오동작 등의 문제를 발생시킬 여지가 있어서 비행기, 병원, 실험실 등에서는 그 사용을 제한하고 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 무전극 조명장치는 2450MHz의 공진주파수를 가지는 마그네트론을 사용하여 설계되어진 제품이기 때문에 2.4~2.5GHz대역을 사용하는 무선랜과 7ch이상의 채널간섭이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 만일 무선랜 기기를 사용하는 장소에 무전극 조명장치를 설치하는 경우에 상호간에 간섭이 발생하지 않도록 채널 설정을 하거나, 또는 무선랜 기기의 사용 주파수 대역을 5GHz로 옮겨야하는 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단한 구조의 변경을 통해 무선랜 기기와의 간섭을 회피하도록 한 마그네트론을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 마그네트론을 구성하는 베인과 스트랩간의 이격 거리를 제어함으로써 무전극 조명장치의 발진 주파수를 변경할 수 있도록 한 마그네트론을 제공함에 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마그네트론은, 요크의 내측에 원통형상으로 구비된 양극 실린더와, 상기 양극 실린더의 내부에 방사상으로 배치되어 초고주파 성분을 유기하는 복수의 베인과, 상기 베인의 선단부측 상하부에 교번적으로 접속되고, 상기 베인과 공진 회로를 형성하는 두 개의 스트랩을 포함하고, 상기 각각의 베인과 상기 베인과 접속되지 아니한 스트랩의 이격 거리는 상기 초고주파의 발진 주파수에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 무전극 조명장치에 따라 상기 마그네트론을 구성하는 베인의 형상을 변경하여 스트랩간의 이격 거리를 결정함으로써 무선랜과의 간섭을 회피하고, 반대로 마그네트론을 구성하는 베인과 스트랩간의 이격 거리를 제어함으로써 무전극 조명장치의 발진 주파수를 변경할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따라 무전극 조명장치와 무선랜 기기 간의 간섭을 회피함으로써 시스템의 신뢰성을 향상시키고, 무선랜 기기의 사용주파수 대역을 다른 주파수 대역으로 변경하지 않도록 함으로써 사용자의 편의성을 제고할 수 있다.

본 발명에 따른 마그네트론은, 요크의 내측에 원통형상으로 구비된 양극 실린더와, 상기 양극 실린더의 내부에 방사상으로 배치되어 초고주파 성분을 유기하는 복수의 베인과, 상기 베인의 선단부측 상하부에 교번적으로 접속되고, 상기 베인과 공진 회로를 형성하는 두 개의 스트랩을 포함하고, 상기 각각의 베인과 상기 베인과 접속되지 아니한 스트랩의 이격 거리는 상기 초고주파의 발진 주파수에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 도 1의 마그네트론 전체의 형상 및 마그네트론을 구성하는 다른 구성요소들은 본 발명에 그대로 적용될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 마그네트론을 상세히 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 외부전원이 F-리드(28)를 통하여 센터 리드(10)와 사이드 리드(11)에 공급이 되어 F-리드(28), 센터리드(10), 필라멘트(7), 탑실드(8), 앤드실드(9), 사이드리드(11), 디스크(29)로 이루어지는 폐회로가 구성되어 필라멘트(7)에 동작전류가 공급이 되고, 그와 같이 공급되는 동작전류에 의하여 필라멘트(7)가 가열이 된다. 가열된 필라멘트(7)로 부터 도 5에 도시한 바와 같이 열전자가 방출이 되며, 그와 같이 방출된 열전자에 의해 전자군이 형성된다.

그리고, 사이드 리드(11)를 통하여 양극부로 공급되는 구동전압에 의해 작용공간(6) 내에는 강한 전계가 형성이 되고, 상부 마그네트(21)와 하부 마그네트(22) 에 의해 발생된 자속이 하부폴피스(14)를 따라 작용공간(6) 쪽으로 인도되어, 작용공간(6)을 통해 상부폴피스(13)로 진행하면서 작용공간(6)내에 높은 자계가 형성된다.

따라서, 고온의 필라멘트(7) 표면에서 작용공간(6)의 내부로 방출되는 열전자는 작용공간(6) 내에 존재하는 강한 전계에 의해 베인(3)쪽으로 진행함과 동시에 강한 자계에 의해 수직으로 힘으로 받아 나선형으로 원운동하며 베인(3)에 도달하게 된다.

이러한 전자의 운동으로 형성된 전자군은 주기적인 고주파 발진주파수의 배수의 역수분의 일 만큼의 주기로 베인(3)에 간섭을 일으키고, 이 작용에 의해 베인(3)간의 마주보는 공간 즉 공진기에는 서로 마주보는 베인(3) 간에 작용하는 정전용량의 캐패시턴스 성분과 상기 마주보는 베인(3)과 이를 연결하는 양극 실린더(2)로 이루어지는 인덕턴스 성분이 회로상에서 병렬공진회로를 구성하여 공진주파수가

에 의해 결정된 고주파가 베인(3)으로 부터 유기되고, 그와 같이 유기된 고주파가 안테나(20)를 통하여 외부로 방사된다.

그리고, 상기와 같이 고주파 에너지가 발생될때에 입력부쪽으로 누설되는 전자파 노이즈는 요크(1)의 하측에 결합된 필터 박스(26)에 의하여 외부로 누설되는 것이 차단되고, 출력부쪽으로 누설되는 전자파 노이즈는 A-실(15)의 상단부 외측에 결합된 가스켓(51)에 의하여 차단되어 진다.

도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 마그네트론은, 요크(1)의 내측에 원통형상으로 구비된 양극 실린더(2)와, 상기 양극 실린더의 내부에 방사상으로 배치되어 초고주파 성분을 유기하는 복수의 베인(3)과, 상기 베인의 선단부측 상하부에 교번적으로 접속되고, 상기 베인과 공진 회로를 형성하는 두 개의 스트랩(4, 5)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 각각의 베인(3)과 상기 베인과 접속되지 아니한 스트랩의 이격 거리는 상기 초고주파의 발진 주파수에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다. 설명을 용이하게 하기 위하여 상기 양극 실린더(2)의 중심 축으로부터 순차적으로 마련된 두 개의 스트랩을 각각 내측의 제1 스트랩(4)과 외측의 제2 스트랩(5)으로 설정한다.

도 2를 참조하면, 요크(1)의 내측에 원통형상으로 구비된 양극 실린더(2)와, 상기 양극 실린더의 내부에 방사상으로 배치되어 초고주파 성분을 유기하는 복수의 베인(3)과, 상기 베인의 선단부측 상하부에 교번적으로 접속되고, 상기 베인과 공진 회로를 형성하는 두 개의 스트랩(4, 5)은 양극부(애노드; Anode)를 형성한다. 이에 의해 형성되는 공진 회로는 도 6과 같다. 즉, 전력 공급 회로(100)를 통해 애노드 전력이 인가되면, 상기 애노드는 공진 회로를 형성하여 초고주파를 발진한다. 인가된 애노드 전력에 따른 전자의 운동으로 형성된 전자군은 주기적인 고주파 발진주파수의 배수의 역수분의 일 만큼의 주기로 베인(3)에 간섭을 일으키고, 이 작용에 의해 베인(3)간의 마주보는 공간 즉 공진기에는 서로 마주보는 베인(3) 간에 작용하는 정전용량의 캐패시턴스 성분과 상기 마주보는 베인(3)과 이를 연결하는 양극 실린더(2)로 이루어지는 인덕턴스 성분이 회로상에서 병렬공진회로를 구성하여 공진주파수가

에 의해 결정된 고주파가 베인(3)으로 부터 유기 되고, 그와 같이 유기된 고주파가 안테나(20)를 통하여 외부로 방사된다. 이때, 인접한 베인(3)의 고주파 전위가 역으로 되는 π모드의 형태로 안정적으로 발진한다.

도 3 및 도 4를 참조하여 상기 베인(3)과 상기 스트랩(4, 5)의 관계를 설명한다. 도 3을 참조하면, 양극 실린더(2)와, 상기 양극 실린더(2)의 내부에 방사상으로 배치되어 초고주파 성분을 유기하는 복수의 베인(3)과, 상기 베인의 선단부측 상하부에 교번적으로 접속되고, 상기 베인과 공진 회로를 형성하는 두 개의 스트랩(4, 5)은 양극부(애노드; Anode)를 형성한다. 한편, 도 4에서, a는 제2 스트랩(5)의 외경과 베인(3)간의 간격, b는 제1 스트랩(4)의 외경과 제2 스트랩의 내경 간의 거리, c는 제1 스트랩(4)의 내경과 베인(3)의 간격, d는 양극 실린더(2)의 축 방향으로 제2 스트랩(5)과 베인(3) 간의 이격 거리, e는 스트랩(4, 5)의 두께이다. 일반적으로 스트랩(4, 5)의 두께 e는 1.30 밀리미터 정도이다. 또한, 2,450 MHz의 발진 주파수를 갖는 무전극 조명 장치의 경우에는 상기 a, b, c, d의 거리 또는 간격이 일정하게 하여 사용하는데, 그 거리 또는 간격은 0.70 내지 0.75 밀리미터이다. 그러나, 이러한 경우에 상기한 바와 같이 무선랜 기기와 간섭을 일으키게 된다.

본 발명에 따라 다른 거리 또는 간격은 그대로 유지한 채 상기 제2 스트랩(5)과 베인(3)간의 이격 거리 d를 변경하면 발진 주파수를 변경할 수 있게 된다. 예를 들어, 발진 주파수를 2,480 내지 2,485 MHz를 사용하고자 하는 경우에는 상기 제2 스트랩(5)과 베인(3)간의 이격 거리 d를 상기 초고주파의 발진 주파수가 2,450 MHz일 때의 이격 거리보다 0.20 내지 0.28 밀리미터 만큼 더 늘리면 된다. 다시 말하면, 0.90 내지 1.03 밀리미터 정도의 거리를 갖게 하면 발진하는 초고주파의 주파수가 2,480 내지 2,485 MHz로 변경되게 되고, 2.4 내지 2.5 GHz 대역의 주파수를 사용하는 외부 전자기기, 예를 들어 무선랜 기기와의 간섭을 줄어 들게 하거나, 피할 수 있게 한다.

도 6은 본 발명에 따른 마그네트론의 베인과 스트랩에 의해 형성된 공진회로의 등가 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이, 마그네트론 내의 베인(3)의 형상을 변경하면, 양극부 내의 인덕턴스(L)과 커패시턴스(C)가 변하게 되고, 이에 따라 마그네트론의 발진 주파수, 즉 공진 주파수가 변하게 된다.

상기한 바와 같이, 마그네트론의 공진주파수는

과 같이 표현할 수 있다. 여기서, L은 양극부의 인덕턴스 값이고, C는 Cr와 Cs의 합으로 구성된다. Cr은 공진회로에 의한 커패시턴스(Resonator Capacitance)와 각 구성요소의 가장자리에서 발생하는 프린징 커패시턴스(Fringing Capacitance)의 합이다. 반면, Cs는 상기 베인(3)과 상기 스트랩(5) 간의 커패시턴스이다. 상기 제2 스트랩(5)과 베인(3)간의 이격 거리 d가 증가하면 상기 베인(3)과 상기 스트랩(5) 간의 커패시턴스 Cs가 감소한다. 또한, Cs가 감소하면 전체 커패시턴스가 감소하게 되고, 마그네트론의 발진 주파수, 즉 공진주파수가 증가하게 된다.

도 7 및 도 8을 함께 참조하여 본 발명에 따른 무선랜 기기와 무전극 조명장치의 관계 변화를 설명한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 무선랜은 ISM Band(Industrial Scientific and Medical Radio Band) 중 2.4 ~ 2.5 GHz 대역의 무 선랜 사용주파수 밴드를 사용한다. 무전극 조명장치에서 발생되는 초고주파는 2.1 ~ 2.8 GHz의 대역에 걸쳐 있다. 따라서, 무선랜 사용주파수 밴드와 무전극 조명장치에서 발생되는 초고주파는 약 7ch에 걸쳐 통신 간섭이 발생한다. 반면, 도 8을 참조하면, 본 발명에 따라 상기 베인(3)과 스트랩(4, 5)의 이격 거리를 늘리면 무선랜 사용주파수 밴드와 무전극 조명장치의 초고주파에 의해 발생하는 약 7ch에 걸친 통신 간섭을 피할 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 무전극 조명장치의 마그네트론의 구성을 보인 사시도;

도 2는 본 발명에 따른 마그네트론의 베인과 스트랩를 포함한 애노드를 보인 사시도;

도 3은 본 발명에 따른 마그네트론의 베인과 스트랩의 연결관계를 설명하기 위한 횡단면도(1);

도 4는 본 발명에 따른 마그네트론의 베인과 스트랩의 연결관계를 설명하기 위한 횡단면도(2);

도 5는 본 발명에 따른 마그네트론의 베인과 스트랩의 연결관계를 설명하기 위한 종단면도;

도 6은 본 발명에 따른 마그네트론의 베인과 스트랩에 의해 형성된 공진회로의 등가 회로도;

도 7은 종래 기술에 따른 무선랜 기기와 무전극 조명장치 간의 통신 간섭 관계를 설명하기 위한 그래프;

도 8은 본 발명에 따른 무선랜 기기와 무전극 조명장치 간의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.

Claims (5)

1. 요크의 내측에 원통형상으로 구비된 양극 실린더;

   상기 양극 실린더의 내부에 방사상으로 배치되어 초고주파 성분을 유기하는 복수의 베인; 및

   상기 베인의 선단부측 상하부 각각에 구비되되, 상기 베인의 상하면에 교번적으로 접속되도록 마련되어, 상기 베인과 공진 회로를 형성하는 제1 및 제2 스트랩;을 포함하고,

   상기 스트랩 중 상기 베인과 접속되지 아니한 스트랩과 상기 베인 간에 상기 양극 실린더의 축 방향으로의 이격 거리는, 상기 초고주파의 발진 주파수가 무선랜 기기의 사용 주파수 대역을 회피하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 마그네트론.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 이격 거리는, 0.90 내지 1.03 밀리미터인 것을 특징으로 하는 마그네트론.
3. 제1 항에 있어서, 상기 초고주파의 발진 주파수는,

   2,480 내지 2,485 메가헤르츠의 주파수인 것을 특징으로 하는 마그네트론.
4. 제1 항에 있어서, 상기 이격 거리는,

   상기 초고주파의 발진 주파수가 2,450 메가헤르츠일 때의 이격 거리보다 0.20 내지 0.28 밀리미터 만큼 더 떨어지게 형성된 것을 특징으로 하는 마그네트 론.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 초고주파의 발진 주파수가 2,450 메가헤르츠일 때의 이격 거리는 0.70 내지 0.75 밀리미터인 것을 특징으로 하는 마그네트론.

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