KR870000689B1 - An electron tube - Google Patents

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누마 도규 쥬 고이
노리오 다시로
가이조오 야마모도
누마 히로시 구로
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가부시기 가이샤 도오시바
사바 쇼오이찌
니홍 호오소오 교오가이
사가모도 도모가즈
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/02Electrodes; Magnetic control means; Screens

Abstract

A magnetron, suitable for industrial purposes, radar pulse emission, esp. for microwave ovens, has a drain electrode near the cathode to capture positive ions of residual gas and to suppress high frequency noise. A spiral drain electrode pref. made of W,Mo, Ta and/or Ti is supported by a support so that its turns to be alternate with those of a spiral cathode, which is around a cathode support and faces an anode vane assembly. For a magnetron giving an output of 800 W at 2.45GHz, the cathode dia. is 0.58 mm, drain electrode dia. is 0.5 mm, cathode pitch, drain electrode pitch is 2.0 mm each, spiral dia. is 5.00mm, anode vane tip inside dia. is 10mm.

Description

직교 전자계형 전자관Orthogonal Electromagnetic Tube

제1도는 직교 전자계형 전자관의 예로서 마그네트론의 일반적인 구조를 표시한 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing a general structure of a magnetron as an example of an orthogonal electromagnetic field electron tube.

제2도는 잡음측정회로를 표시한 개요도.2 is a schematic diagram showing a noise measurement circuit.

제3도는 마그네트론에서 발생하는 입력선로 잡음특성도.3 is a diagram illustrating noise characteristics of an input line generated in a magnetron.

제4도는 그 원인을 설명하는 모식도.4 is a schematic diagram explaining the cause.

제5도는 본발명의 일 실시예를 표시하는 요부 종단면도.Figure 5 is a longitudinal cross-sectional view showing the main portion of an embodiment of the present invention.

제6도는 그 요부 확대도.6 is an enlarged view of the main part.

제7도는 동작회로도.7 is an operation circuit diagram.

제8도-제9도는 각기 잡음 특성도.8 to 9 are noise characteristic diagrams respectively.

제10도-제12도는 각각 본 발명의 여타 실시예를 표시한 요부 종단면도.10 to 12 are main longitudinal cross-sectional views each showing another embodiment of the present invention.

제13도-제19도는 각 동작회로의 예를 표시한 결선도이다.13 to 19 are connection diagrams showing examples of the respective operation circuits.

본 발명은 직교전자계(電磁界) 전자관에 관한 것으로서, 전자(電子)의 운동방향에 대하여, 수직 또는 약간 수직한 방향에 자계를 부여하여 고주파 발진이나, 전력증폭작용을 얻는 직교전자계형 전자관은 주지되는 바와같이 마그네트론, 마그네트론형 진행파관, 기타 유사의 전자관으로 실용하고 있다. 이를 취부한전 자기기 예컨데 전자렌지등은 오늘날 널리 보급되어 있으나, 이에 수반하여 잡음누설(漏洩)의 규제가 강화되어 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an orthogonal electron tube, and an orthogonal electromagnetic field tube that obtains a high frequency oscillation or power amplification by giving a magnetic field in a direction perpendicular or slightly perpendicular to the direction of movement of an electron is well known. As can be seen, it is used as a magnetron, a magnetron traveling wave tube, and other similar electron tubes. Electromagnetic devices such as microwave ovens are widely used today, but the regulation of noise leakage is tightened.

이 잡음규제에 관하여 국제적으로는 국제무선장애특별위원회(CISPR라 칭함)의 규격이 각국에서 실시혹은 실시 검토중이다.Internationally, the International Radio Special Disability Committee (CISPR) is implementing or conducting a review on this noise regulation in each country.

따라서 이런류의 전자관에 있어서는 당연한 것으로서 이 전자관 자체에서 발생되는 잡음의 저감, 불요 전파의 방사, 누설의 한층 저감대책이 요망되어 있다.Therefore, in this type of electron tube, it is natural to reduce the noise generated by the electron tube itself, to emit unnecessary radio waves, and to further reduce leakage.

마그네트론을 예로하여 종래의 구조 및 잡음발생상황을 설명하면, 예컨데 2.45 GHz 대의 전자렌지용 마그네트론의 구조는 제1도시와 같이 되어 있다. 도면중 부호 (21)은 마그네트론발진 부본체, (22)는 라지에터, (23), (23)은 페라이트 마그넷트, (24)는 계철, (25)는 코일상으로 감겨진 직렬형 케소드, (26)은 애노드 베인, (27)은 애노드실린더, (28)은 스트랩팅, (29)는 출력부, (29a)는 안테나 휘더, (30), (30)은 일대의 폴피스, (31)은 캐소드 입력부절연실린더, (32), (33)은 캐소드지지체, (34), (35)는 캐소드단자, (36)은 쵸크코일, (37)은 관통형 콘덴서, (37a)은 캐소드 입력단자, (38)은 씰드박스를 나타내고 있다.Referring to the conventional structure and noise generation situation using the magnetron as an example, the structure of the magnetron for a microwave oven in the 2.45 GHz band is as shown in FIG. In the figure, reference numeral 21 denotes a magnetron oscillating main body, 22 denotes a radiator, 23 and 23, a ferrite magnet, 24 denotes a yoke, and 25 denotes a serial cable wound in a coil shape. Sword, 26 is anode vane, 27 is anode cylinder, 28 is strapping, 29 is output, 29a is antenna feeder, 30 is a pole piece, Numeral 31 denotes a cathode input insulating cylinder, 32, 33 denotes a cathode support, 34 and 35 denote a cathode terminal, 36 denotes a choke coil, 37 denotes a through-type capacitor, 37a denotes a The cathode input terminal 38 denotes a sealed box.

이리하여 애노드베인(26)과 캐소드(25)와의 사이에는, 1000(V)의 전압이 인가되어 그 전자작용 공간(39)에 캐소드축 즉, 관축과 평행방향의 자속이 마그넷트에 의하여 주어져 발진 동작한다.Thus, a voltage of 1000 (V) is applied between the anode vane 26 and the cathode 25 so that the magnetic flux in the direction parallel to the cathode axis, that is, the tube axis, is oscillated by the magnet in the electromagnetic space 39. It works.

발진마이크로파의 대부분은 안테나 휘더를 통하여 출력부에서 외부 부하에 공급된다.Most of the oscillating microwaves are supplied to the external load at the output through the antenna feeder.

출력부에서 나오는 마이크로파 전력중에는 적지않은 기본파 이외의 잡음이 혼재하나, 한편, 캐소드단자 및 이에 접속되어 입력도선의 일부를 이루는 쵸크코일 및 콘덴서로 된 휠터회로를 통하여 불요한 고주파 잡음이 누설된다.In the microwave power output from the output, a lot of noise other than the fundamental wave is mixed. Meanwhile, unwanted high frequency noise leaks through the cathode terminal and the filter circuit composed of the choke coil and the condenser which form part of the input lead.

이 잡음성분은 수 10Hz에서 수GHz를 분포한다. 물론 휠터회로에 의하여 전원트랜스나 상용 전력선로에 향하여 누설하는 잡음세력을 감쇄시키고 있으나, 이 누설억제효과를 완전히 하기 위하여는 비교적고급 휠터회로를 사용하지 않으면 안된다.These noise components range from a few 10 Hz to several GHz. Of course, the noise circuit leaking toward the power transformer or commercial power line is attenuated by the filter circuit, but a relatively high-quality filter circuit must be used to complete the leakage suppression effect.

그러므로 제1도시와 같은 구조의 마그네트론을 제2도시의 측정회로에 의하여 입력선로 방향에 누설하는 잡음성분을 측정한바, 제3도시와 같이 1000MHz부근까지의 주파수성분의 잡음이 연속적으로 분포한 스펙트럼이 검지된다.Therefore, the noise component leaking the magnetron of the structure shown in FIG. 1 in the direction of the input line by the measurement circuit of FIG. 2 shows a spectrum in which the noise of frequency components up to 1000 MHz is continuously distributed as shown in FIG. It is detected.

단, 이 경우는 제1도의 휠터회로 즉 쵸크코일과 콘덴서를 사용하지 않은 경우의 측정결과이다. 또 제2도에 있어서 부호(20)은 제1도시와 같은 피측정마그네트론, (4 0)은 도파관(導波管), (41)은 더미로드(42)는 캐소드전원, (43)은 고압전원, (44)는 캐소드입력선로, (45)는 펄라이트 크램프와 같은 측정플로브, (46)은 스펙트럼어라이저를 나타내고 있다.In this case, however, the measurement results are obtained when the filter circuit of FIG. 1, that is, the choke coil and the capacitor are not used. In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a magnetron under measurement as shown in FIG. 1, 40 is a waveguide, 41 is a dummy rod 42 is a cathode power supply, and 43 is a high voltage. A power supply, 44 is a cathode input line, 45 is a measurement blove such as a pearlite clamp, and 46 is a spectrum analyzer.

이와같이 연속적으로 분포하는 마그네트론의 잡음의 원인의 하나로서 다음과 같은 추정을 할 수있는 것이다.As one of the causes of the noise of the magnetron continuously distributed in this way, the following estimation can be made.

즉, 제4도는 마그네트론의 동축 배치된 애노드와 캐소드 등을 모식적으로 표시한 것이나, 이도면에 있어서 캐소드를 마이너스, 애노드를 플러스로서 캐소드, 애노드 사이에 수 1000(V)의 고전압을 가하여 캐소드에서 열전자가 방출하게 하면, 작용공간 (39)에 있어서는 캐소드 근방의 공간 전하에 의하여 그림의 점선곡선(a)으로 표시한 바와같이 아래에 오목한(凹) 전위분포로 된다.In other words, FIG. 4 schematically shows the coaxially arranged anodes and cathodes of the magnetron, but in the figure, the cathode is negative and the anode is positive, and a high voltage of 1000 (V) is applied between the cathodes and the anode. When the hot electrons are released, in the working space 39, the potential distribution becomes concave below as indicated by the dotted line curve a in the figure due to the space charge in the vicinity of the cathode.

한편 화살표 B로 표시한 바와같이 이 작용공간에는 1000-2000 가우스의 직류 자계가 캐소드축 방향으로 가해지고 있음으로 캐소드를 나온 전자는, 전계와 자계와의 작용으로 캐소드의 둘레를 주회한다. 특히 직교전자계를 위해, 전자의 주행거리가 길기때문에 전자는 잔류 개스에 충돌할 확률이 크고 기타의 직진형 관등에 비하여 극히 많은 플러스이온(

Figure kpo00001
)을 발생한다. 발생한 플라스 이온은 곡선(a)으로 표시한 전위 분포의 구석(도면에 부호 m로 표시)에 유입되여 점차 공간전하계중의 전자와 플러스 이온과의 중화가 진행하여 그 결과 이 구석부근의 전위는 상승하여 부호(m)로 표시한 바와 같이 캐소드(25)와 동등, 혹은 이보다 약간 높은 전위까지 높아진다.On the other hand, as indicated by arrow B, a direct current magnetic field of 1000-2000 gauss is applied in the direction of the cathode axis in this working space, and the electrons exiting the cathode revolve around the cathode by the action of the electric field and the magnetic field. Especially for orthogonal electromagnetic fields, the electrons have a long traveling distance, so the electrons are more likely to collide with the residual gas, and there are more positive ions than other straight tubes.
Figure kpo00001
Will occur). The generated plasmon flows into the corner of the potential distribution indicated by the curve (a) (marked in the figure) and gradually neutralizes the electrons and the positive ions in the space charge system. As a result, the potential near the corner rises. As indicated by the sign m, the potential is increased to the potential equivalent to or slightly higher than the cathode 25.

이 상태에서 작용공간중의 전위분포는 실선곡선(b)과 같이 된다. 다음 단계로서 재차 공간 전하에 의하여 전위의 구석(m)이 형성된다. 이와같이 일련의 과정이 주기적으로 반복된다. 그 결과 캐소드, 애노드 사이의 전류 즉, 양극전류에 복잡한 맥동현상이 발행하여 이것이 잡음으로서 외부회로에 누설되는 것으로 추정할 수 있다.In this state, the potential distribution in the working space becomes as shown by the solid curve b. As a next step, the corner m of the potential is formed again by the space charge. Thus, a series of processes are repeated periodically. As a result, it can be assumed that a complex pulsation phenomenon occurs in the current between the cathode and the anode, that is, the anode current, and leaks to the external circuit as noise.

따라서 이와같이 하여 발생하는 잡음은 예 : 1000MHz 이하라고 하는 비교적 주파수가 낮은 성분을 형상화하는 것으로 생각된다.Therefore, the noise generated in this way is considered to shape a relatively low frequency component such as 1000 MHz or less.

그리고 이와같은 잡음성분을 주로 입력선로에 편승하여 누설하는, 말하자면 라인노이즈(line noise)로서 나타난다. 또 이러한 잡음은 여러가지 전파장해를 불러 이르키고 만다.And these noise components are mainly shown as line noise, which leaks on the input line. This noise also causes various radio interferences.

이상의 잡음발생원인의 추론에서 이러한 잡음성분의 저감을 위하여는, 전자 작용 공간, 특히 캐소트 근방에 발생하는 전위 분포의 구석을 실질적으로 해소하는 일, 혹은 이 전위분포의 구석부근에 표유하는 플러스이온을 지체없이 제거함에 따라 이 전위분포의 구석부근의 불안정한 변동을 없애도록 구성하면 된다고 사료된다.In order to reduce the noise component in the reason of the above noise generation cause, the positive ion which substantially solves the corner of the potential distribution occurring in the electronic working space, especially the cathode, or appears near the corner of the potential distribution It is thought that it can be configured to eliminate the unstable fluctuations near the corners of the potential distribution as it is removed without delay.

본발명은 이상과 같은 잡음발생을 억제함을 목적으로 하는 것이다. 즉, 직교전자계형 전자관에 있어서는 피치못할 관내 잔류개스의 이온화의 현저성에 대하여 특히 그 플러스 이온을 포집하기 위한 드레인전극을 캐소드 근방에 형성, 이 전극을 캐소드와 같은 전위, 또는 캐소드에 대하여 부의전위로 하고 캐소드 근방의 작용공간의 전위변동을 억제하여 잡음발생을 억제할 수 있도록 한 것이다.The present invention is intended to suppress the occurrence of noise as described above. That is, in the orthogonal electron type electron tube, a drain electrode for collecting the positive ions is formed near the cathode for the outstandingness of ionization of residual gas in the tube which cannot be pitched, and this electrode is formed at a potential such as a cathode or a negative potential with respect to the cathode. In addition, it is possible to suppress the occurrence of noise by suppressing the potential change in the working space near the cathode.

이하 마그네트론을 예로하여 그 실시예를 도면에 따라 설명한다(동일부분은 동일부호로 표시함).Hereinafter, the embodiment will be described with reference to the drawings by using the magnetron (the same parts are denoted by the same reference numerals).

제5도 및 제6도시의 실시예는, 마그네트론 발진부 본체만을 도시하고 있으며, 라지에터, 자기회로, 썰드박스, 휠터회로등은 제1도와 같이 조립한다. 여기서 캐소드 기구체를 상술하면, 관축상에 배치된 봉상의 캐소드 지지체(32)의 일단에 엔드헷드(51 a) 및 세라믹절연체(52), 도전체블록(53)이 순차적으로 고착되어 있으며, 이 캐소드 지지체의 타측은 캐소드단자(35) 및 배기관(54)에 접합되어 있다.5 and 6 show only the magnetron oscillation unit main body, and the radiator, the magnetic circuit, the tread box, the filter circuit, and the like are assembled as shown in FIG. Herein, the cathode mechanism is described in detail. The end head 51 a, the ceramic insulator 52, and the conductor block 53 are sequentially fixed to one end of the rod-shaped cathode support 32 disposed on the tube axis. The other side of the cathode support is joined to the cathode terminal 35 and the exhaust pipe 54.

슬립상의 캐소드지지체(33)는 그 일단이 세라믹스페이서(55)로 절연하여 동축 배치되어, 단부의 원통부품(56)에 접합되어 있으며, 타단은 또 하나의 캐소드단자(34)에 접합되여 있다 그리고 원퉁부품(56)과 도전체블록(53)과의 사이에 코일상으로 권회된 트리움 텅스텐 직열캐소드(25)가 접합되여 있다. 이에 의하여 캐소드(25)는 캐소드단자(34), (35)에 공급되는 가열전력으로 통전 가열할수 있도록 되어 있다.One end of the slip-shaped cathode support 33 is coaxially insulated with a ceramic spacer 55 and joined to the cylindrical part 56 at the end, and the other end is joined to another cathode terminal 34. A triumium tungsten direct cathode 25 wound in a coil form is joined between the round part 56 and the conductor block 53. As a result, the cathode 25 can be energized and heated by the heating power supplied to the cathode terminals 34 and 35.

슬립상 캐소드 지지체(33)의 외측에는, 다시 절연하여 드레인 전극의 슬립상 지지체(57)가 동축상으로 배설되어 절연실린더(31)의 상단에 기밀접합된 드레인 전극단자(58)에 결합되어 있다. 이 드레인 전극지지체(57)의 하단에는 도전체슬립(59) 및 엔드헷드(51b)가 접속되어 있으며, 이 슬립(59)에 코일상으로 권회된 드레인전극(60)의 일단이 접합고착 되어 있다. 드레인전극(60)은 캐소드(25)와 동일핏치, 동일 나선형으로 권회되어 있으며, 타단이 세라믹 절연체(52)의 외주에 예컨데 납접이나, 기계적인 감입에 의하여 기계적으로 보지되어 있어 이 부분에서는 전기적으로 종단이 되어 부유하고 있다. 이 드레인전극(60)은, W, Mo, Ta, Ti와 같은 난용성 금속중에서 선택된 단체 또는 합금으로 1차, 2차, 전자방사성이 좋지 않은 표면상태로 형성된 것이며, 그리고 도면에서와 같이 캐소드의 근방에서 또 캐소드에서 애노드로 향하는 전자의 흐름을 방해하지 않는 위치에 두게 된다.The outer side of the slip-shaped cathode support 33 is insulated again, and the slip-shaped support 57 of the drain electrode is coaxially disposed, and is coupled to the drain electrode terminal 58 which is hermetically bonded to the upper end of the insulating cylinder 31. . A conductor slip 59 and an end head 51b are connected to the lower end of the drain electrode support 57, and one end of the drain electrode 60 wound in a coil form is bonded to this slip 59. . The drain electrode 60 is wound in the same pitch and in the same spiral shape as the cathode 25, and the other end is mechanically held by the soldering or mechanical indentation on the outer circumference of the ceramic insulator 52, for example. It is terminated and floated. The drain electrode 60 is formed of a surface selected from poorly soluble metals such as W, Mo, Ta, and Ti, or an alloy having a poor primary, secondary, and electron radiating property, and as shown in the drawing. It is located in the vicinity and in a location that does not disturb the flow of electrons from the cathode to the anode.

일예로서, 245GHz 대로 약 800(W)의 출력의 마그네트론으로, 캐소드 및 드레인 전극의 코일선 경이 직경으로 각각 0.58㎜, 0.5㎜ 핏치 간격은 양자 동일한 것으로 20㎜, 나선직경이 5.0㎜ 애노드베인 선단의 내경은 10㎜이다. 따라서 캐소드의 나선과 드레인 전극과 나선과는 동일면상에 1㎜간격으로 교호 배열된다.As an example, a magnetron with an output of about 800 (W) at 245 GHz, the coil wire diameters of the cathode and drain electrodes are 0.58 mm and 0.5 mm pitch intervals, respectively, 20 mm and spiral diameter of 5.0 mm anode vane tip. The inner diameter is 10 mm. Therefore, the helix of the cathode, the drain electrode and the helix are alternately arranged on the same plane at intervals of 1 mm.

한편, 도면중 부호(31a), (31b)는 세라믹절연통을 나타내고 있다. 또 애노드베인(26)과 애노실린더 와는 복수개의 공통공진기를 구성하고 있으며 전체로서 애노드를 형성하고 있다.In the drawings, reference numerals 31a and 31b denote ceramic insulators. In addition, the anode vane 26 and the anode cylinder constitute a plurality of common resonators and form an anode as a whole.

이상의 구조를 갖는 본발명의 실시예의 마그네트론(20)은, 제7도시의 전원회로에 접속되어 동작시킬수 있다.The magnetron 20 of the embodiment of the present invention having the above structure can be connected to and operated by the power supply circuit of the seventh illustration.

도면에 있어서 부호(61)은 1차측이 상용전원에 접속되며 2차측에 고압권선( 61a) 및 캐소드가열용권선(61b)이 권회된 리케이지트랜스, (62)는 0.5㎌정도의 지콘덴서, (63)은 고압정류용 다이오드, (64)는 캐소드와 드레인 전극과의 사이에 전위를 주기 위한 전원을 나타내고 있다.In the figure, reference numeral 61 denotes a cage transformer in which a primary side is connected to a commercial power source, and a high voltage winding 61a and a cathode heating winding 61b are wound on a secondary side, and 62 is a geocondenser of about 0.5 dB; Numeral 63 denotes a high voltage rectifier diode, and numeral 64 denotes a power supply for providing a potential between the cathode and the drain electrode.

다음에 동작을 설명하면, 캐소드는 가열되어 열 전자를 방출한다. 이 캐소드와 애노드베인과의 사이에는 수 1000(V)의 고전압이 인가되며 또 전자작용 공간에는 1500가우스정도의 관축에 평행한 자속의 직류 자계를 부여되고 있으며, 발진 동작한다. 공통 공진기에 발생하는 마이크로파 에너지는 안테나 휘더를 통하여 출력부에서 외부부하에 전송된다. 또 캐소드를 가열하면 방출전자에 의하여 제4도시와 같이 캐소드 근방에 전위에 구석이 형성되나(드레인 전극이 없는 경우)드레인 전극을 캐소드에 대하여 예 : -200V정도의 마이너스 전위로 하면, 전위의 구석을 향하여 모이는 플러스 이온은 드레인 전극이 이것보다도 다시 마이너스의 전위로 되어 있음으로 이 드레인 전극에 곧바로 포집된다.In the following operation, the cathode is heated to emit hot electrons. A high voltage of several thousand (V) is applied between the cathode and the anode vane, and a direct current magnetic field of magnetic flux parallel to the tube axis of about 1500 gauss is applied to the electromagnetic space, and the oscillation operation is performed. Microwave energy generated in the common resonator is transmitted from the output to the external load through the antenna feeder. When the cathode is heated, a corner is formed at the potential near the cathode as shown in Fig. 4 by the emission electrons (when there is no drain electrode) .However, when the drain electrode is set to a negative potential of about -200V relative to the cathode, the corner of the potential is formed. The positive ions gathered toward the solar cell are immediately collected by the drain electrode because the drain electrode is at a negative potential again.

즉, 플러스 이온은 캐소드 근방에 멈춤이 없이 드레인 전극으로 유입하고, 캐소드 근방이 불안정한 전자-이온 중화현상이 일어나지 않는다.That is, positive ions flow into the drain electrode without stopping near the cathode, and electron-ion neutralization phenomenon in which the cathode is unstable does not occur.

그 결과, 특히 1000MHz의 오더 이하의 잡음의 발생이 확실히 억제된다.As a result, generation of noise especially below an order of 1000 MHz is surely suppressed.

본 발명자들은 사실, 제5도 및 6도시 구조의 마그네트론을 제2도시와 같은 측정회로에 의하여 잡음레벨을 측정한 결과, 상기의 추론이 정확했음을 뒷받침하는 데이터를 얻었다. 이를 제8도에 표시하는 바, 제8도에서는 0-100MHz의 범위의 잡음주파수 성분의 최대치의 노출현상을 , 캐소드에 대한 드레인 전극의 전압을 변화한 경우의 결과로서 그래프에 나타낸 것이다.The inventors of the present invention actually measured the noise level of the magnetrons of FIGS. 5 and 6 by the measurement circuit as shown in FIG. This is shown in FIG. 8. In FIG. 8, the exposure phenomenon of the maximum value of the noise frequency component in the range of 0-100 MHz is shown in the graph as a result of changing the voltage of the drain electrode with respect to the cathode.

이 실측치에 의하면, 드레인 전극의 전위를, 0(V) 즉, 캐소드와 같은 전위로 했을 경우에 비하여, 약 -150(V)이하로 하면, 잡음의 최대치는 30dB정도 저감되는 결과를 얻었다.According to this measured value, the maximum value of the noise was reduced by about 30 dB when the potential of the drain electrode was set to about -150 (V) or less as compared with the case where the potential of the drain electrode was set to 0 (V), that is, the same potential as the cathode.

또 시판의 전자렌지에 마그네트론을 장착하여 동작시킨 경우의 입력선로측에 나오는 잡음레벨을 측정한 결과는 제9도와 같이 되었다.Moreover, the result of measuring the noise level coming out on the input line side when a magnetron was mounted and operated in a commercial microwave oven is shown in FIG.

즉, 이는 10MHz 이하의 스펙트럼의 피크치를 결합한 곡선으로 나타낸 데이터이나, 제1도시의 종래 구조의 마그네트론의 경우의 곡선(71)에 대하여, 본 발명 실시예의 마그네트론으로 드레인 전극을 -150V로 한 경우는 곡선(72)과 같이 대체로 전 주파수 성분범위로서 약20dB-200V 가까이 저감하고 있음을 알았다.In other words, this is the data represented by the curve combining peak values of the spectrum of 10 MHz or less, or the curve 71 in the case of the magnetron of the conventional structure shown in the first example, when the drain electrode is -150V in the magnetron of the embodiment of the present invention. As shown in the curve 72, it is found that the frequency is generally reduced to about 20 dB to 200 V as the entire frequency component range.

이와같이 본 발명의 작용효과의 현저성은 극히 명백하다. 이 때문에 마그네트론 및 전자렌지에 현재 많이 장비되어 있는 고가한 라인휠터를 생략될 수 있는 가능성을 갖고 있다. 또 본 발명에 있어서는 드레인 전극의 전위를 캐소드에 대하여 부전위, 예-200V 정도로 해도 캐소드, 애노드 간 전류 즉 양극전류는 대부분 감소하지 않는다.As such, the remarkability of the effects of the present invention is extremely obvious. Because of this, there is a possibility that the expensive line filter which is currently equipped in many magnetrons and microwave ovens can be omitted. In the present invention, even when the potential of the drain electrode is about the negative potential of the cathode, for example, about -200V, the current between the cathode and the anode, i.e., the anode current, does not decrease most of the time.

상기 실시예와 같이 코일상의 캐소드와 드레인 전극의 나선경을 같이하여 동일면상에 늘어트렸을 경우는 드레인 전극을 마이너스로 하면 차라리 전극전류는 약간 증가하는 것을 알았다.As shown in the above embodiment, when the cathode of the coil and the spiral of the drain electrode were arranged in the same plane, the electrode current was slightly increased when the drain electrode was negative.

이점에서 본 발명은 공지의 즉, 출력콘트롤을 위한 그릿트부 마그네트론과 같은 전자관과는 본질적으로 상이하다. 즉, 캐소드의 근방에 제어 그릿드를 형성한 마그네트론의 예는, 예 : 서양문, 도서 교차 전자계 마이크로파장치(E. OKRESS편, CROSSED-FIELD MICROUAVE DEVICES vol, 11, 1961)의, 특히 제85페이지의 제2도와 그 설명에 있는 출력전력제어를 위한 글릿드를 갖는 것이나, 일본문도서 극초단파 자전관의 연구(朝永, 小谷 편, 1952, 미스즈서점)의 293페이지 이하에 개시되는 격자부 마그네트론 등의 기술이 있다. 전자는 3극판으로 잡음을 측정한 것으로 여기에는 격자전압을 변화되어도 잡음의 발생에 본질적인 차는 없음을 기술하고 있다. 즉, 출력전력을 제어하는 그릿드의 경우는 캐소드에서 나오는 전자흐름을 제어하기 위하여 일컬어 애노드베인에 대하여 캐소드를 실질적으로 둘러 싸도록 배치하며 또 캐소드에서 크게 떨어져 놓아 두는 것이다.In this respect, the present invention is essentially different from known tubes, ie electron tubes such as the grit magnetron for output control. In other words, examples of magnetrons having control grids in the vicinity of the cathode are described in, e.g., Western Gate, Book Cross Electromagnetic Microwave Device (E. OKRESS, CROSSED-FIELD MICROUAVE DEVICES vol, 11, 1961), especially page 85. A technique such as a lattice magnetron disclosed in the second figure of FIG. 2 and in the description of 293 pages or less in the study of ultra-high frequency magnetrons in the Japanese literature (June, 1952, Misuzu Bookstore) There is this. The former measures noise with a tripolar plate, which states that there is no inherent difference in the generation of noise even if the lattice voltage is changed. In other words, in the case of the grid for controlling the output power, the anode is disposed to substantially surround the anode vane, and is separated from the cathode in order to control the electron flow from the cathode.

따라서 이는 본 발명의 경우와 같이 캐소드 근방에 유동하여 오는 플러스 이온을 포집 배출하기 위한 드레인 전극으로서 역활을 과하는 것으로 본질적으로 상이한 것이다.Therefore, this is essentially different from serving as a drain electrode for collecting and discharging positive ions flowing near the cathode as in the case of the present invention.

제10도시 실시예는, 전자방사캐소드(25)로서 캐소드축 즉, 관축(C)에 평행한 방향에 평편한 나선 단면 형상의 것을 사용하고 있다.In the tenth illustrated embodiment, the electromagnetic radiation cathode 25 uses a spiral cross-sectional shape that is flat in the direction parallel to the cathode axis, that is, the tube axis C. As shown in FIG.

또, 그레인 전극(60)은 캐소드(25) 보다도 약간 애노드(26)방향으로 돌출하고 있으며, 캐소드의 각 나선간에 위치하고 있다. 이 실시예의 경우, 드레인 전극의 전위는 캐소드에 대하여 동 전위는 약간 마이너스의 전위로 한다. 예-150(V)로 했을 경우에도 양극 전류의 감소는 약 10%이하로 미물정도로 한다.Further, the grain electrode 60 protrudes slightly in the anode 26 direction than the cathode 25, and is located between the spirals of the cathode. In this embodiment, the potential of the drain electrode is set at a slightly negative potential with respect to the cathode. Example-Even if it is set to 150 (V), the reduction of the anode current is about 10% or less, and it is about the fine matter.

이에 의하여 이드레인 전극의 전위는 캐소드와 같은 전위로 하여도 플러스 이온의 포집 작용을 얻을 수 있으며, 잡음의 저감효과를 얻을 수 있다. 드레인 전극을 캐소드와 같은 전위로 할 경우는 높은 저항을 개하여 양자를 전기적으로 접속하는 방법이 바람직하다.As a result, even if the potential of the drain electrode is the same as that of the cathode, the positive ion trapping action can be obtained, and the noise reduction effect can be obtained. In the case where the drain electrode is at the same potential as the cathode, a method of electrically connecting the two electrodes with a high resistance is preferable.

제11도시의 실시예는, 코일상 캐소드(25)내측에, 나선으로 대응한 형상과 핏치의 나선상요부(81)를 갖는 실린더상 드레인전극(60)을 절연하여 배치한 것이다. 한편, 요부(81)를 형성하지 않고 단순히 도전체 실린더를 코일상 캐소드 내측 근방에 배치하고, 이에 부 전위를 주도록 하여도 무방하다. 또 제12도시의 실시예는, 방열형 캐소드 (25)의 경우이며, 전자 방사물층(81)의 외주에, 매우 거친 핏치를 근접시켜 드레인전극 (60)을 감은 것이다.In the embodiment shown in the eleventh illustration, the cylindrical drain electrode 60 having the spirally shaped portion and the spirally recessed portion 81 of the pitch is insulated from the inner side of the coiled cathode 25. On the other hand, the conductor cylinder may be simply disposed near the inner side of the coil-shaped cathode without providing the recessed portion 81, and a negative potential may be applied thereto. 12 shows the case of the heat dissipating cathode 25, in which the drain electrode 60 is wound around the outer periphery of the electron emission layer 81 with a very rough pitch.

이 경우, 드레인 전극캐소드의 양단부 부근에서 중앙부 보다도 미세한 핏치를 감고 중앙부에서의 전자류의 저감을 극력 적게하는 것이 바람직하다. 한편, 도시는 하지 않았으나, 관축 방향에 평행으로 직선상 캐소드 와이어를 장설한 형태의 캐소드의 경우는 근접합한 캐소드 와이어 사이에 직선 와이어상 드레인 전극을 배치하고, 또 이 드레인 전극에 부전위를 주는 경우도 양극 전류의 저감이 10%이하로 머물도록 상대위치에 형성하여도 좋다.In this case, it is preferable to wind a finer pitch than the center portion near both ends of the drain electrode cathode and to minimize the reduction of the electron flow in the center portion. On the other hand, although not shown, in the case of a cathode in which a linear cathode wire is installed parallel to the tube axis direction, a straight wire drain electrode is disposed between adjacent cathode wires and a negative potential is applied to the drain electrode. Also, it may be formed at a relative position so that the reduction of the anode current remains below 10%.

다시 또, 이상 각 실시예에 있어서는 캐소드와 드레인전극 등을 각각 만들고 서로 절연하여 조립한 구조이나, 이에 한정됨이 아니고 예 : 코일상 캐소드와 코일상 드레인 전극등을 교호로, 또는 복수 나선상으로 감고 이들을 관내에 전기적으로 접속하고 같은 전위로 하여도 무방하다.In addition, in each of the above embodiments, the cathode and the drain electrode, etc. are each made and insulated from each other, but are not limited thereto. For example, a coiled cathode and a coiled drain electrode may be wound alternately or in a plurality of spirals. It may be connected electrically in the pipe and may be at the same potential.

또, 단일 코일상의 예 : 텅그스텐 와이어의 나선을 두고 전자방사물층을 표면에 피착시켜서 남은것을 전자가 방사하기 난한 표면상태 그대로 하여도 좋다.In addition, an example of a single coil: An electron emitting layer may be deposited on the surface with a spiral of tungsten wire, and the remaining one may be left in a surface state where electrons are difficult to emit.

이 경우도 실질적으로 같은 전위의 캐소드와 드레인 즉 비 전자방사면과의 교호 배열과 같은 동작이 얻어진다. 다시 단일의 예는 텅그스텐 와이어를 사용, 그 표면의 일부분에 전자방사물을 피착하고 남은 표면을 비방사 상태로 하고 이를 코일상으로 감아서 전자방사면과 실질적으로 드레인 전극이 되는 비전자방사면들이 동시에 애노드의 방향으로 대면하도록 형성하여도 무방하다. 그리고 이 경우도 비전자방사면을 약간 애노드 쪽에 돌출시켜서 구서하면, 다시 효과가 있다. 이들은 제작이 극히 용이하며 또 플러스 이온의 포집도 확실하며 잡음발생이 억제된다.In this case as well, operations such as alternating arrangements of cathodes and drains, i.e., non-electron emitting surfaces, of substantially the same potential are obtained. Again, a single example uses a tungsten wire to deposit an electron radiation material on a portion of the surface, and to make the remaining surface non-emissive and wind it onto a coil to form an electron radiation surface and a substantially drain electrode. At the same time, it may be formed so as to face in the direction of the anode. Also in this case, if the non-electromagnetic radiation surface is slightly protruded toward the anode, the effect is again effective. They are extremely easy to fabricate, ensure positive ion capture and reduce noise.

다음에 드레인 전극에 부의 전위를 주는 경우에 있어서 실용적인 전원회로에 대하여 설명하면, 제13도시와 같이 리케이지트랜스(61)의 고압 2차권선(61a)에 중간탭 (P1)를 형성, 이탭에 콘덴서(62), 다이오드(63)로 된 배전압정류회로를 접속하고 다시 같은 트랜스(61)에 드레인 전극의 단자(58)에 접속할 권선(61C)를 감아서 구성한다.Next, a practical power supply circuit in the case of applying a negative potential to the drain electrode will be described. As shown in FIG. 13, the intermediate tap P1 is formed on the high-voltage secondary winding 61a of the cage transformer 61, and this tab is formed. A double voltage rectifier circuit composed of a capacitor 62 and a diode 63 is connected, and the winding 61C to be connected to the terminal 58 of the drain electrode is wound around the same transformer 61.

이에 의하여 캐소드에 대하여 애노드는 플러스 전압이 되는 반 사이클에 있어서 드레인 전극에는 마이너스의 맥류전압이 인가된다. 그결과 비교적 간단한 전원회로 구성이 된다.As a result, a negative pulse voltage is applied to the drain electrode in a half cycle in which the anode becomes a positive voltage with respect to the cathode. As a result, a relatively simple power supply circuit configuration is achieved.

또 제14도시와 같이 다이오드(82)를 접속하여도 좋고 다시 제15도시와 같이 콘덴서(83)및 다이오드(84)에 의한 배전압정류회로에 의하여 드레인 전극에 전위를 주도록 하여도 무방하다.As shown in Fig. 14, the diode 82 may be connected, or as shown in Fig. 15, the potential may be applied to the drain electrode by the double voltage rectifying circuit formed by the capacitor 83 and the diode 84.

다시 또 제16도시와 같이 캐소드와 드레인 전극 사이에 저항(R)를 접속하고 이 드레인 전극과 애노드 사이에 고전압을 인가하고 저항(R)이 흐르는 애노드 전류에 의한 자기 바이어스가 드레인 전극에 주도록 하여도 무방하다.Again, as shown in FIG. 16, a resistor R is connected between the cathode and the drain electrode, a high voltage is applied between the drain electrode and the anode, and a self bias caused by the anode current flowing through the resistor R is applied to the drain electrode. It's okay.

또 제17도시와 같이 트랜스(61)에 드레인 전극 전원을 위한 2차권선(61d)를 형성, 전파정류회로(85)를 개하여 드레인 전극단자(58)에 캐소드에 대하여 부전위를 주도록 하여도 무방하다. 또 제18도시와 같이 전파배 전압정류회로에 의한 고전압과, 권선(61C) 및 다이오드(82)와 콘덴서(86)으로 된 드레인전극전압용 정류회로 등으로 조합하여도 좋다.In addition, as shown in FIG. 17, a secondary winding 61d is formed in the transformer 61 for the drain electrode power supply, and the full-wave rectifier circuit 85 is opened to give the drain electrode terminal 58 a negative potential with respect to the cathode. It's okay. Further, as shown in the eighteenth illustration, it may be combined with a high voltage by the full-wave double voltage rectifying circuit, a rectifying circuit for drain electrode voltage consisting of the winding 61C and the diode 82 and the capacitor 86, and the like.

제19도시의 것은 마그네트론의 씰드박스(38)의 내부에 소형트랜스(86) 및 2차측의 드레인 전극용 배전압정류회로(87)의 부품을 박스에 대하여 절연하여 배설한 것이다. 그리고 트랜스의 1차측은 캐소드입력선로에 접속하고 있다.In the nineteenth illustration, the components of the small transformer 86 and the drain electrode double-voltage rectifier circuit 87 on the secondary side are insulated from and disposed in the sealed box 38 of the magnetron. The primary side of the transformer is connected to the cathode input line.

캐소드에 약 3V정도의 전압이 인가할 경우, 트랜스(86)의 2차측은 수 10-1 00(V)정도의 전압이 얻어지면 족하다.When a voltage of about 3 V is applied to the cathode, the secondary side of the transformer 86 is sufficient if a voltage of about 10-1 00 (V) is obtained.

이 실시예에 의하면, 드레인 전극용전원을 마그네트론 자체에 내장되어 있음으로 리케이지트랜스(61)등의 전원장치를 하등 변경할 필요가 없다. 그리고 드레인 전극에 흐르는 전류는 극히 미소임으로 충분히 소형의 전원회로로 할 수 있는 실용성이 높다.According to this embodiment, since the power supply for the drain electrode is incorporated in the magnetron itself, there is no need to change the power supply device such as the cage transformer 61 at all. In addition, the current flowing through the drain electrode is extremely small, so that a practically small power supply circuit can be used.

이상은 마그네트론의 예를 설명하였으나, 본발명은 마그네트론형 진행파관이나 기타의 직교전자계형 전자관에 널리 적용이 가능하다.The above has described an example of a magnetron, but the present invention can be widely applied to a magnetron traveling wave tube and other orthogonal electromagnetic field electron tubes.

Claims (7)

서로 동축상으로 배치된 전자 방사캐소드와 애노드를 구유하고 이캐소드 및 애노드 사이의 전자작용공간에 캐소드축에 평행한 자속이 주어지도록 직교전자계형 전자관에 있어서, 상기 캐소드 근방에 또 이 캐소드에 애노드를 향하는 전자의 흐름을 대부분 방해하지 아니하는 위치에, 이 캐소드의 전위에 대하여 같거나, 혹은 마이너스 전위를 주어서 양이온을 포집하는 드레인 전극을 배설하여서 됨을 특징으로 하는 직교전자 계형 전자관.An orthogonal electromagnetic field tube in which an electron radiation cathode and an anode coaxially disposed with each other are provided, and a magnetic flux parallel to the cathode axis is given to the space of the electron interaction between the cathode and the anode, wherein the anode is placed near the cathode and at the cathode. An orthogonal electron-type electron tube, wherein a drain electrode for collecting positive ions is provided at a position which does not disturb most of the flow of electrons, which is equal to or equal to the potential of the cathode. 애노드는 공통공진기를 자장하여서 되며, 마그네트론 동작을 하는 특허청구의 범위 제1항 기재의 전자관.The anode is provided with a common resonator, and the electron tube according to claim 1 to operate the magnetron. 캐소드는 난용성금속을 기체로하여 코일상으로 권회된 직열형 캐소드로서, 드레인전극은 이 코일상 캐소드의 근방에 배설하여서 된 특허청구의범위 제1항 기재의 전자관.The cathode is a direct-type cathode wound around a coil with a poorly soluble metal as a gas, and the drain electrode is disposed in the vicinity of the coil-like cathode. The electron tube according to claim 1. 드레인 전극이 코일상 캐소드의 나선간에 접촉함이 없이 배설하여서 된 특허청구의 범위 제3항 기재의 전자관.The electron tube according to claim 3, wherein the drain electrode is disposed without contact between the spirals of the cathode on the coil. 드레인 전극이 코일상 캐소드와 동일 핏치로, 또 캐소드나선 간에 위치 하도록 권회하여서 된 특허청구의 범위 제3항 기재의 전자관.The electron tube according to claim 3, wherein the drain electrode is wound so as to be positioned at the same pitch as the coil-shaped cathode and between the cathode spirals. 드레인 전극의 외주단이 캐소드 외주단 보다도 애노드방향으로 돌출하여서 형성된 특허청구의 범위 제1항 기재의 전자관.The electron tube according to claim 1, wherein the outer circumferential end of the drain electrode protrudes in the anode direction from the cathode outer circumferential end. 드레인 전극이 W, Mo, Ta, Ti에서 선택된 단체 혹은 합금으로 된 특허청구의 범위 제1항 기재의 전자관.The electron tube according to claim 1, wherein the drain electrode is made of a single or alloy selected from W, Mo, Ta, and Ti.
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