RU2357318C1 - Magnetron with regulated power - Google Patents

Magnetron with regulated power Download PDF

Info

Publication number
RU2357318C1
RU2357318C1 RU2007132923/09A RU2007132923A RU2357318C1 RU 2357318 C1 RU2357318 C1 RU 2357318C1 RU 2007132923/09 A RU2007132923/09 A RU 2007132923/09A RU 2007132923 A RU2007132923 A RU 2007132923A RU 2357318 C1 RU2357318 C1 RU 2357318C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cathode
rings
magnetron
voltage
ring
Prior art date
Application number
RU2007132923/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007132923A (en
Original Assignee
Ямчук Андрей Юрьевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ямчук Андрей Юрьевич filed Critical Ямчук Андрей Юрьевич
Priority to RU2007132923/09A priority Critical patent/RU2357318C1/en
Publication of RU2007132923A publication Critical patent/RU2007132923A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2357318C1 publication Critical patent/RU2357318C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Microwave Tubes (AREA)
  • Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: present invention relates to electronic devices. The cathode of a magnetron is divided into electrical or thermal sections of arbitrary shape, size or location, connected to voltage proportional to the required power. According to this method, the filament-type cathode of the magnetron is made from a ring with a slit. Filament voltage is applied at the ends of the ring, depending on the power output from the electron-emitting layer deposited on the filament.
EFFECT: wider assortment of apparatus used for regulating power of the magnetron.
3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам радиоэлектроники и может применяться в бытовой технике и производственных процессах.The invention relates to electronic devices and can be used in household appliances and production processes.

Известен магнетрон [1, стр.282-289], который представляет собой ряд отверстий по окружности в анодном блоке, соединенных узкими прорезями с центральным отверстием, в котором находится катод. Каждое отверстие из этого ряда представляет собой резонатор, то есть выродившуюся в отверстие с прорезью колебательную систему, где отверстие являет собой виток индуктивности, а ее прорезь - плоскости конденсатора. Управление электронами в магнетроне осуществляется путем воздействия на электронный поток с катода постоянных электрического и магнитного полей. При подаче напряжения на катод и анод с катода вылетают электроны и своим движущимся по криволинейной траектории электрическим полем возбуждают электрические колебания в прорезях резонаторов магнетрона. Электрические колебания в прорезях резонаторов магнетрона формируют из электронов так называемые «спицы» - сгустки электронов, протянутые от катода к аноду. При этом от катода к аноду толщина «спицы» уменьшается, а плотность электронов увеличивается. При этом энергия электронов при их криволинейном движении и их группировании в так называемые «спицы» переходит в энергию электромагнитных колебаний магнетрона.Known magnetron [1, p. 282-289], which is a series of holes around the circumference in the anode block connected by narrow slots to the Central hole in which the cathode is located. Each hole in this series represents a resonator, that is, an oscillating system degenerated into a hole with a slot, where the hole is a coil of inductance, and its slot is a plane of the capacitor. Electrons are controlled in a magnetron by acting on the electron stream from the cathode of constant electric and magnetic fields. When voltage is applied to the cathode and anode, electrons fly out of the cathode and excite electric vibrations in the slots of the magnetron resonators with their moving electric field along a curved path. Electrical vibrations in the slots of the magnetron resonators form the so-called "spokes" of electrons - electron bunches stretched from the cathode to the anode. In this case, from the cathode to the anode, the thickness of the "spoke" decreases, and the electron density increases. In this case, the electron energy during their curvilinear motion and their grouping in the so-called "spokes" goes into the energy of electromagnetic oscillations of the magnetron.

В предлагаемом изобретении для регулировки мощности магнетрона предлагается регулировать ток катода, например разделенного на электрические или тепловые отдельные участки любой формы и размера и любого места положения на катоде. Количество участков катода, на которые подается напряжение, определяется требуемой выходной мощностью.In the present invention, to adjust the power of the magnetron, it is proposed to regulate the current of the cathode, for example, divided into electrical or thermal separate sections of any shape and size and any position on the cathode. The number of cathode sections to which voltage is applied is determined by the required output power.

Это отображено на фиг.1 и фиг.2.This is shown in FIG. 1 and FIG. 2.

На электрической схеме магнетрона с электрическими участками (фиг.1) указаны анод 1, катоды 2 и нагреватель 3.On the electric circuit of a magnetron with electrical sections (Fig. 1), anode 1, cathodes 2 and heater 3 are indicated.

На электрической схеме магнетрона с катодом прямого накала (отдельные тепловые участки одного целого катода) (фиг.2) указаны анод 1, нагреватели 3 и вывод 4 -объединенный вывод соединенных вместе катодов - нагревателей и собственно нагревателей. При этом катоды различных нагревателей являются по сути одним катодом, и к нему подводится одно катодное напряжение по выводу 4, а нагревателей участков одного катода несколько, и к ним подводится напряжение накала по выводам 3 и 4, создающее тепловой участок на катоде, эмиттирующий электроны. Количество нагревателей одного катода, на которые подается напряжение накала, определяется требуемой мощностью магнетрона.On the electric circuit of a magnetron with a direct-heating cathode (individual thermal sections of one whole cathode) (Fig. 2), anode 1, heaters 3 and terminal 4 are shown — the combined output of the cathodes connected together — heaters and heaters proper. At the same time, the cathodes of various heaters are essentially one cathode, and one cathode voltage is supplied to it at terminal 4, and there are several heaters of sections of one cathode, and heat voltage is supplied to them at terminals 3 and 4, which creates a thermal section on the cathode that emits electrons. The number of heaters of a single cathode, to which the filament voltage is applied, is determined by the required magnetron power.

Различие между первым (электрические участки) и вторым (тепловые участки) способами заключается в том, что в первом способе реализуется максимально возможное быстродействие регулировки мощности, но требуется коммутировать очень высокие напряжения - единицы и десятки киловольт. Во втором способе быстродействие определяется временем разогрева катода, что в большинстве случаев приемлемо, но коммутировать приходится напряжение накала, которое составляет максимум несколько вольт, что значительно практичнее.The difference between the first (electrical sections) and the second (thermal sections) methods is that the first method implements the maximum possible speed of power control, but it is required to switch very high voltages - units and tens of kilovolts. In the second method, the speed is determined by the heating time of the cathode, which is acceptable in most cases, but the voltage has to be switched, which is a maximum of several volts, which is much more practical.

На основе предложенного изобретения способа регулировки мощности магнетрона предлагаются изобретения, касающиеся конструкции таких катодов магнетрона.Based on the proposed invention, a method for adjusting the power of a magnetron, inventions are provided regarding the design of such magnetron cathodes.

Как известно [2, 3, 4], катоды бывают двух видов - косвенного и прямого накала. При косвенном накале катод состоит из собственно катода и отдельного катодного подогревателя - все это называется катодным узлом. При прямом накале катод непосредственно нагревается проходящим по нему током накала, и к нему подведено катодное напряжение. При этом на катоде от протекания катодного тока возникает падение напряжения до долей и единиц вольт, что, впрочем, не страшно, так как анодное напряжение магнетрона составляет единицы и десятки киловольт.As is known [2, 3, 4], cathodes are of two types - indirect and direct heating. With indirect heating, the cathode consists of the cathode itself and a separate cathode heater - all this is called a cathode assembly. With direct glow, the cathode is directly heated by the glow current passing through it, and the cathode voltage is supplied to it. In this case, a voltage drop to fractions and units of volts occurs at the cathode from the flow of the cathode current, which, however, is not scary, since the anode voltage of the magnetron is several tens of kilovolts.

Катод магнетрона обычно представляет собой полый цилиндр - трубку, с торцов которого подводится напряжение накала и с одного торца - катодное напряжение. Таким образом, цепи накала и питания катода гальванически связаны. Удобство такого катода заключается в том, что он быстро разогревается. Это повышает потребительскую привлекательность устройств, где расположен магнетрон - в печках СВЧ.The magnetron cathode is usually a hollow cylinder - a tube, from the ends of which a filament voltage is supplied and from one end - the cathode voltage. Thus, the cathode filament and power circuits are galvanically connected. The convenience of such a cathode is that it quickly heats up. This increases the consumer appeal of the devices where the magnetron is located - in microwave ovens.

В предлагаемом изобретении (на основе предложенного способа регулировки мощности магнетрона) катод делают прямого накала из нескольких одинаковых колец с разрезом (фиг.5), расположенных одно над другим с небольшим зазором, причем в разрезах концы лент 6 колец (фиг.5) выведены внутрь (изогнуты под углом до 90° - фиг.4), и к ним прикреплены вводы напряжения 5,7, выведенные в торец получившейся трубки из колец. На кольца наносят эмитирующие электроны слои пропорционально требуемой мощности. Ленты кольца являются нагревателями и изготовлены, например, из вольфрама в виде плоской ленты (фиг.3а, б). Разрезы колец совмещены, и с одной стороны разреза к кольцам крепят общий ввод 5, а с другой стороны - отдельные вводы 7 для каждого кольца. Эти вводы могут иметь изгибы в любой плоскости и выводятся с торца получившегося цилиндра из колец. На общий ввод 5 подают общее напряжение накала и катодное напряжение. На остальные вводы 7 подают напряжение накала в соответствии с необходимой эмиссией электронов с этого кольца. Также внутри колец могут размещаться элементы, например, в виде тонких стержней, фиксирующих форму колец и их местоположение в пространстве. Кроме того, сами вводы 5,7 являются держателями колец и также определяют их местоположение в пространстве. В зазорах и разрезах возможно размещение электрически изолирующих прокладок.In the present invention (based on the proposed method for adjusting the magnetron power), the cathode is made of direct heat from several identical rings with a cut (Fig. 5) located one above the other with a small gap, and in sections the ends of the tapes 6 of the rings (Fig. 5) are brought out (bent at an angle of up to 90 ° - figure 4), and to them are attached voltage inputs 5.7, brought to the end of the resulting tube from the rings. Electron emitting layers are applied to the rings in proportion to the required power. Ribbon rings are heaters and are made, for example, of tungsten in the form of a flat ribbon (figa, b). The cuts of the rings are combined, and on the one side of the cut, a common input 5 is attached to the rings, and on the other hand, separate inputs 7 for each ring. These inputs can have bends in any plane and are removed from the end of the resulting cylinder from the rings. The common input 5 serves the total voltage of the filament and the cathode voltage. The remaining inputs 7 are supplied with a filament voltage in accordance with the necessary emission of electrons from this ring. Also inside the rings can be placed elements, for example, in the form of thin rods, fixing the shape of the rings and their location in space. In addition, the 5.7 inlets themselves are ring holders and also determine their location in space. In gaps and cuts, placement of electrically insulating gaskets is possible.

Стержни и вводы крепят в керамике с торцов цилиндра из колец.The rods and bushings are mounted in ceramics from the ends of the cylinder from the rings.

Можно обойтись и без общего ввода 5 и заменить его на ввод типа 7 на каждом конце кольца, вывести вводы 7 за пределы вакуумной части магнетрона и уже там осуществлять соединения и коммутацию.You can do without a common input 5 and replace it with an input of type 7 at each end of the ring, remove the inputs 7 outside the vacuum part of the magnetron, and there already carry out connections and switching.

Возможно выштамповать из высокоомной фольги заготовку, где вводы заменены материалом фольги, и затем загнуть нужным образом заменяющие стержни участки фольги и покрыть их проводящим ток металлом. Возможно выштамповать из листовой заготовки все ленты колец сразу в виде гребенки (фиг.7). При этом возможно выштамповать общий ввод 9, который крепят, например, при помощи сварки под давлением к общему вводу 5.It is possible to stamp a blank from high-resistance foil, where the bushings are replaced by the foil material, and then bend the foil sections that replace the rods as needed and cover them with current-conducting metal. It is possible to stamp from the sheet blank all tape rings immediately in the form of a comb (Fig.7). It is possible to stamp the common input 9, which is fastened, for example, by welding under pressure to the common input 5.

Возможно разместить общий ввод 5 посередине кольца внутри его с охватом лентой кольца и зазором при выходе ленты на окружность, (фиг.6) при этом ввод 5 соединяется соединением 8 с лентой 6. Причем зазор в месте крепления общего ввода 5 может быть как на равных расстояниях от зазора при вводах 7, так и на разных расстояниях от него.It is possible to place the common input 5 in the middle of the ring inside it with the tape covering the ring and the gap when the tape enters the circle (Fig. 6), while the input 5 is connected by the connection 8 to the tape 6. Moreover, the gap at the point of attachment of the general input 5 can be equal distances from the gap at the inputs 7, and at different distances from it.

Для управления мощностью выбирают необходимое количество колец (лент) и ток накала подают только на них, соответственно эмиссия электронов происходит только с них. При этом место, где все ленты соединены общим стержнем, является местом ввода катодного напряжения через этот стержень. Так как ленты являются одинаковыми, ток накала течет в них одинаково, и они одинаково нагреваются и одинаково способны эмиттировать электроны и эмиссия электронов зависит только от размеров нанесенного на ленты эмиттирующего слоя или от его отсутствия.To control the power, the required number of rings (tapes) is selected and the glow current is supplied only to them, respectively, the emission of electrons occurs only from them. At the same time, the place where all the tapes are connected by a common rod is the place of cathode voltage input through this rod. Since the tapes are the same, the glow current flows in them the same way, and they are equally heated and equally capable of emitting electrons, and the emission of electrons depends only on the size of the emitting layer deposited on the tapes or on its absence.

Эмиттирующий слой на нагреватель можно наносить при помощи пульверизатора через трафарет. Долговечность такого катода вполне достаточна для работы печи СВЧ, по крайней мере, в течение 10 лет. За это время произойдет естественный процесс устаревания бытового прибора как физический, так и моральный.The emitting layer on the heater can be applied using a spray gun through a stencil. The durability of such a cathode is quite sufficient for the microwave oven to operate for at least 10 years. During this time, the natural process of obsolescence of the household appliance will occur, both physical and moral.

Также можно использовать в качестве эмиттера электронов просто ленты нагревателя разной ширины и толщины, вплоть до проволоки, без нанесения на них эмиттирующего электроны слоя. По сравнению с нанесенным на ленту нагревателя оксидным слоем, эмиттирующим электроны при температуре примерно 1100°С, эмиссия с просто нагревателя чрезвычайно мала и существенна только при температурах около 2000°С. Поэтому применение просто нагревателя в качестве катода позволяет увеличить дискретность установки мощности до десятых и даже сотых долей процента от полной мощности магнетрона.It is also possible to use as an emitter of electrons just heater tapes of different widths and thicknesses, up to the wire, without applying an electron-emitting layer to them. Compared with the oxide layer deposited on the heater tape emitting electrons at a temperature of about 1100 ° C, the emission from a simple heater is extremely small and significant only at temperatures around 2000 ° C. Therefore, the use of just a heater as a cathode makes it possible to increase the discreteness of the power setting to tenths or even hundredths of a percent of the total power of the magnetron.

Применение подобного катода возможно не только в магнетронах, но и в других СВЧ-приборах типа М, например, в усилителях. Это позволяет регулировать их коэффициент усиления или стабилизировать усиление при изменении со временем эмиссии электронов. Кроме того, можно использовать катод и в приборах типа О, в том числе и с другой поверхностью эмиссии.The use of such a cathode is possible not only in magnetrons, but also in other microwave devices of type M, for example, in amplifiers. This allows you to adjust their gain or stabilize the gain when the emission of electrons changes with time. In addition, the cathode can also be used in type O devices, including those with a different emission surface.

Известно изготовление керметкатода из колец [3, стр.103], на основе такого катода возможно размещение колец подобным же образом на изолирующей прокладке и подвод к каждому отдельному кольцу катода катодного напряжения внутри изолирующей прокладки между кольцами и нагревателем.It is known to make a cermet cathode from rings [3, p. 103], on the basis of such a cathode it is possible to place the rings in a similar manner on an insulating gasket and supply cathode voltage to each individual ring of the cathode inside the insulating gasket between the rings and the heater.

Источники информацииInformation sources

1. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В.Дружинина. Военное издательство Министерства Обороны, Москва, 1967 г.1. A guide to the basics of radar technology. Edited by V.V. Druzhinin. Military Publishing House of the Ministry of Defense, Moscow, 1967

2. Волкова З.П., Хотин В.М. «Материалы электровакуумного производства», Л., Энергия, Ленинградское отделение, 1980.2. Volkova Z.P., Khotin V.M. “Materials of Electrovacuum Production”, L., Energy, Leningrad Branch, 1980.

3. Евстигнеев С.И., Ткаченко А.А. «Катоды и подогреватели электровакуумных приборов», М., Высшая школа, 1975.3. Evstigneev S.I., Tkachenko A.A. “Cathodes and heaters of electric vacuum devices”, M., Higher School, 1975.

4. Антонов В.А. «Технология производства электровакуумных и полупроводниковых приборов», М., Высшая школа, 1979.4. Antonov V.A. "Technology for the production of electrovacuum and semiconductor devices", M., Higher School, 1979.

Claims (3)

1. Магнетрон с регулируемой мощностью, отличающийся тем, что его катод разделяют на электрические или тепловые отдельные участки произвольной формы, размера или местоположения на катоде, которые подключают к напряжению в зависимости от требуемой мощности.1. Magnetron with adjustable power, characterized in that its cathode is divided into electrical or thermal separate sections of arbitrary shape, size or location on the cathode, which are connected to the voltage depending on the required power. 2. Магнетрон с регулируемой мощностью по п.1, отличающийся тем, что катод делают прямого накала из одинаковых колец (возможно из ленты) с разрезом и нанесенным на кольца эмиттирующим слоем и располагают кольца одно над другим с небольшим зазором, совмещая их разрезы; в месте разреза кольца делают загнутые внутрь контакты из материала кольца и к ним присоединяют вводы электрического напряжения накала, причем с одной стороны ввод делают общим для всех колец и на него подают катодное напряжение и напряжение накала, а с другой стороны делают отдельные вводы для напряжения накала отдельно для каждого кольца; на кольца через отдельные вводы подают напряжение накала в зависимости от необходимости требуемой эмиссии электронов с кольца, причем все вводы изгибают в любом виде и выводят их с торца трубки, которую образуют кольца.2. A magnetron with adjustable power according to claim 1, characterized in that the cathode is made of direct heat from the same rings (possibly from a tape) with a cut and an emitting layer deposited on the rings and the rings are placed one above the other with a small gap, combining their cuts; in the place of the cut of the ring, contacts made of the material of the ring are bent inward and the electrical voltage inputs are connected to them, on the one hand the input is shared by all the rings and the cathode voltage and the voltage are applied to it, and on the other hand, the individual inputs for the voltage are made separately for each ring; filament voltage is applied to the rings through separate entries, depending on the need for the required emission of electrons from the ring, and all inputs are bent in any form and removed from the end of the tube, which the rings form. 3. Магнетрон с регулируемой мощностью по п.2, отличающийся тем, что его катод делают из колец, где общий ввод располагают посередине кольца с разрезом равноудалено от разреза кольца, на некоторые кольца не наносят эмитирующий электроны слой, а сами кольца делают разных диаметров и размеров в сечении. 3. A magnetron with adjustable power according to claim 2, characterized in that its cathode is made of rings, where the common input is located in the middle of the ring with a section equidistant from the section of the ring, a layer emitting electrons is not applied to some rings, and the rings themselves are made of different diameters and sizes in section.
RU2007132923/09A 2007-08-31 2007-08-31 Magnetron with regulated power RU2357318C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007132923/09A RU2357318C1 (en) 2007-08-31 2007-08-31 Magnetron with regulated power

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007132923/09A RU2357318C1 (en) 2007-08-31 2007-08-31 Magnetron with regulated power

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007132923A RU2007132923A (en) 2009-03-10
RU2357318C1 true RU2357318C1 (en) 2009-05-27

Family

ID=40528187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007132923/09A RU2357318C1 (en) 2007-08-31 2007-08-31 Magnetron with regulated power

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2357318C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОРДЕЕВ В.Ф. Термоэмиссионные дуговые катоды. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с.79. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007132923A (en) 2009-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5343112A (en) Cathode arrangement
US3916202A (en) Lens-grid system for electron tubes
RU2357318C1 (en) Magnetron with regulated power
JP7171699B2 (en) Field emission propulsion system and method of calibration and operation thereof
CN104934280B (en) External gate-controlled cold cathode array electron gun
CN106469633B (en) Emitter apparatus
US2523031A (en) Tunable ultra high frequency tube with reflector electrode
KR101710680B1 (en) The plasma generating module and the plasma process apparatus having that
CN108076683B (en) Heating device, substrate heating device, and method for manufacturing semiconductor device
US1909051A (en) Thermionic vacuum tube
US2444242A (en) Magnetron
US2111263A (en) Magnetron
US2351757A (en) Electron discharge device
US2818528A (en) Electron discharge device
US3296481A (en) Ion source having both deflection and repeller electrodes for directing an electron stream
US1897229A (en) Indirectly heated cathode
CA2225038C (en) Structurally simple apparatus for generating a microwave frequency energy
US2430309A (en) Electronic discharge device
US4176293A (en) Thermionic cathode heater having reduced magnetic field
US2718607A (en) Dispenser-type cathode for electrical discharge tube
RU2622048C2 (en) Plasma source
KR101710678B1 (en) The plasma generating module and the plasma process apparatus having that
JPS6027140B2 (en) modular electron tube
US2578471A (en) Electron tube for operation with short waves
JP2010015814A (en) Electron gun structure and microwave tube

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100901