SE531183C2 - Virkator - Google Patents

Description

25 30 35 531 183 2 Följaktligen föreligger det två separerade strålningsgenererande områden, dels området mellan katod och anod, dels området kring den virtuella katoden. Dessa två områden utgör var för sig två resonanskaviteter som har skilda geometriska former och ofta skilda resonansfrekvenser. Som följd av detta uppvisar den i virkatorn genererade strålningen ofta en spridning i frekvens, polarisation och amplitud, och därav kommer den extraherade strålningen inte att ha någon väldefinierad strålningsfrekvens eller strålningsmod utan i allmänhet bestå av en blandning av de olika strálningsmoderna och strålningsfrekvenserna. Föreliggande uppfinning har som syfte att tillhandahålla en virkator med förbättrade stråiningsegenskaper med avseende på både frekvens och mod. Detta syfte erhålles genom en virkator enligt patentkrav 1. Föredragna utföringsformer av uppfinningen anges i de beroende patentkraven.

Kortfattad redogörelse av uppfinningen Den grundläggande tanken bakom den föreliggande uppfinningen är att förse anoden i ett virkatorarrangemang med håligheter eller slitsar som gör det möjligt för elektromagnetisk strålning att åtminstone partiellt passera anoden; Ett sådant arrangemang skulle medföra fördelen att de två oscillationsområdena i virkatorn sammankopplades via deras elektromagnetiska fält. Vart och ett av dessa resonansområden kommer därmed att svänga med det alstrade elektromagnetiska fältet och som en direkt följd därav erhålles en kontrollerbar koppling mellan områdena. Med partiell passage genom anoden avses här att enbart vissa polarisationsriktningar hos den elektromagnetiska strålningen tillåts passera. Det är också möjligt att koppla anoden till en externt anordnad regleringsmekanism som kan ställa in anoden så att man kan styra polarisationsriktningarna från en position utanför själva virkatorkaviteten. Till exempel kan man koppla samman anodens ram med en vrldspak som vrider anoden för att på detta sätt vinkla aperturerna så att en av vinkeln beroende polarisation erhålles. Ett möjligt arrangemang för att möjliggöra en vridning av anoden i vakuumkaviteten kan nyttja magneter.

Figurer Fig.1 återger schematiskt konfigurationen för en känd axiell virkator.

Fig.2 återger i genomskärning konfigurationen för en känd axiell virkator 10 15 20 25 30 35 531 183 Fig.3 återger en möjlig geometrisk konfiguration för en anod använd i föreliggande uppfinning. Här återges ett antal parallella metallstavar vilka är infästa i en cirkelform och löper parallellt med hållaren.

Fig.4 återger en annan möjlig geometrisk konfiguration för en anod använd i föreliggande uppfinning. Här återges ett antal parallella metalltrådar infästa i en cirkelformad ram och anordnade i vinkel med hållaren.

Fig.5 återger en möjlig geometrisk konfiguration för en anod som kan användas i föreliggande uppfinning. Här återges ett helt stycke med ett antal urfrästa spår, metallstycket är infäst l en cirkelformad ram och spåren är anordnade vinkelräta mot hàllaren.

Fig.6 visar schematiskt en cylindrisk anod med axelparallella ledare. Anoden är avsedd att anordnas inuti en cylindrisk katod. Enbart del av ledarna återges.

Utföringsformer l följande sektion kommer uppfinningen att beskrivas med hjälp av föredragna utföringsformer. Dessa utföringsformer kommer att beskrivas med hjälp av de bifogade figurerna och med uppfinningen som del av en axiell virkator. Att en axiell virkator används och inte någon annan typ av virkator utgör inte någon begränsning för tillämpbarheten hos föreliggande uppfinningen utan det är möjligt att använda uppfinningen i vilken typ av virkator som helst som alstrar tvä eller flera oscillerande områden. Innan vi ger uppfinningen kommer arrangemanget för en känd axiell virkator att beskrivas kortfattat. Med hänvisning till figur 2 som återger en känd konstruktion av en axiell virkator i genomskärning återger beteckning 1 virkatorns 4 katod. Katoden 1 är framställd av, eller belagd med, ett material eller en struktur som lätt kan fås att emittera elektroner. Om en spänning läggs pà mellan katod 1 och anod 2 genereras ett elektriskt fält som sliter loss elektroner från katod 1 och accelererar dessa mot anod 2. Anoden 2 utgörsav en tunn folie eller ett finmaskigt nät som delvis släpper igenom de accelererade explicita uföringsformer för elektronerna. De elektroner som passerar anoden kommer att samlas ihop och bygga upp ett elektronmoln 5 i området mellan anoden 2 och fönstret 3. Som nämnts tidigare kan detta moln tolkas som en virtuell katod. Om detta molns 5 laddningstäthet är tillräckligt hög kommer de elektroner som närmar sig molnet 5 med för låg rörelseenergi att reflekteras tillbaka mot anoden 2. Detta leder till en komplicerad koppling mellan tillflöde av elektroner genom anoden 2 och förluster av elektroner från den virtuella katoden 5 till anoden 2. Detta leder i sin tur till 10 15 20 25 30 35 531 133 4 oscillationer i området mellan den virtuella katoden och anoden. Vidare kommer det även att uppstå oscillationer mellan den verkliga katoden 1 och anoden 2 så följaktligen föreligger det två oscillationsområden i denna typ av vlrkator. Den strålning som genereras av dessa oscillationer lider av de problem som nämndes tidigare med skilda frekvenser, moder och amplitudvariationer. Enligt uppfinningen kan dessa problem mildras genom att anoden 2 utformas med slitsar eller långsträckta håligheter som gör det möjligt för elektromagnetisk strålning att passera anoden. För att erhålla ett något sånär homogent accelerationsfält för elektronerna är det viktigt att dessa slitsar och håligheter inte är för stora. Anledningen till detta är att accelerationsfältet kommer att böjas av i riktning mot de i anoden anordnade ledarna. Aperturerna får inte heller vara för små då detta leder till att elektronerna kolliderar med ledningarna i anoden. Det mått som lämpligen styr valet av dimensioner hos aperturerna är anodens transparens vilket definieras som andelen öppen yta per anodyta. Det huvudsakliga syftet med en välbalanserad transparens är att man snabbt vill bygga upp det elektronmoln som utgör den virtuella katoden.

I figur 3 utgörs anoden av ett arrangemang av parallellt löpande metallstavar infästa i en cirkulär ram. l det fall anoden istället för ett flnmaskigt nät eller en folie exempelvis ges den form som avbildas i figur 3 kommer elektromagnetisk strålning från de två strålningsgenererande områdena att koppla samman dessa via det elektromagnetiska fält som är polariserat vinkelrätt mot den riktning som anodens ledare löper, detta arrangemang leder till att man erhåller en ökad koppling mellan de olika elektronoscillationerna än vad som är fallet vid användning av kända anodkonfigurationer. Figur 4 återger en annan geometriskt föredragen form där anoden utgörs av ett antal metalltrådar orienterade i en godtycklig vinkel relativt hållaren. Figur 5 ger ytterligare en möjlig utföringsform för uppfinningen där anoden är framställd av en helgjuten metallskiva men där parallella spår frästs ut i en riktning parallell med hållaren.

En av fördelarna med ovan givna anodkonfigurationer är att man enkelt kan kontrollera anodens geometriska transparens, det vill säga den totala projicerade ytan av mellanrummet mellan trådarna/stavarna/spåren som andel av anodens totala yta. Det blir lätt att justera denna transparens genom att antingen förändra spårens bredd eller mellanrummet mellan spåren eller, i motsvarande fall, förändra dimensionerna eller inbördes avstånd mellan trådarna/stavarna. Ytterligare en fördel med att använda metallstavar är att man kan dimensionera deras tvärsnittsarea på ett sådant sätt att de är förmögna att leda de strömmar som kan vara nödvändiga vid stora effektuttag. Samma fördel kan erhållas med en anod 2 som är tillverkad ur ett 10 15 20 25 30 35 531 183 5 stycke men med urfrästa spår, denna gång sker dimensioneringen på de kvarvarande stavarna efter hur stora strömmar som förväntas. En fördel med urfrästa spår i jämförelse med ledare infästa i en hållare är att en god kontakt erhålles mellan stavarna och resten av anoden. Vid dålig infästning mellan trådar/stavar och hållare uppkommer en kontaktresistans som kan föranleda en ojämn anodpotential vilket i sin tur leder till sämre prestanda. Ytterligare en fördel som uppkommer vid användning av metallstavar är möjligheten att ge stavarna en godtyckligt krökt form. De vanligen använda näten är oftast plana och kan svårligen formas till exempelvis dubbelkrökta ytor utan kan endast anpassas till enkelkrökta ytor som cylinderform.

De ovan beskrivna utformningarna av anoden är väl lämpade för användning i en koaxiell virkator, Med hjälp av föreliggande uppfinning, som tillhandahåller en partiell mikrovågsstrålningstransparens erhålls en koppling av elektronplasma- oscillationerna i den virtuella katoden och i volymen mellan katod och anod vilket ger användaren möjlighet att kontrollera de moder som genereras. Även i fallet med en cylindrlskt formad anod anordnad koaxiellt med katoden är det möjligt att arrangera en från virkatorn extern regleringsmekanism som reglerar anodens area. Till exempel kan, för det fall att anoden utgörs av ett antal symmetriska ledare som löper parallellt längs med en tänkt cylinderyta, externt anordnade regleringsmekanismen utgöras av en klämmekanism som antingen klämmer ihop ledarna så att deras inbördes avstånd minskar eller släpper upp ledarna så att deras inbördes avstånd ökar. Den cylinderyta som spänns upp av dessa ledare kommer i dessa fall att minska respektive öka. Precis som tidigare nämnts kan ett sådant arrangemang vara fördelaktigt då man kan styra driften av virkatorn utan direkt tillgång till virkatorkaviteten genom att på detta sätt manipulera anodens transparens. Ytterligare en sådan regleringsmekanism kan utgöras av att den ring eller de ringar som ledarnas ände/ändar år fästa vid kan manlpuleras så att ringen/ringarna expanderar/dras ihop i radiell riktning sett från cylinderytans centrum. l och med att ledarnas ändar är infästa i denna ring eller dessa ringar kommer deras inbördes avstånd att påverkas. Som direkt följd därav kan användaren påverka anodens diameter och följaktligen dess cylinderyta vilket ger en virkatorstyrning så att det blir möjligt att variera resonansfrekvensen istället för den/de enda som erhålles vid en fix anoddiameter.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 531 133 Patentkrav . Virkator innefattande en katod och en anod där nämnda anod är så anordnad att vissa av de från katoden i riktning mot anoden accelererade elektronerna tilläts passera anoden varpå dessa elektroner samlas upp i ett elektronmoln vilket verkar som en virtuell katod, virkatorn k ä n n e t e c k n a s av att nämnda anod är utformad för att släppa igenom elektromagnetisk strålning med en specifik polarisationsriktning för att därmed erhålla en elektromagnetisk fältkoppllng mellan ett oscillatlonsomràde alstrat mellan nämnda katod och nämnda anod och ett oscillationsområde mellan nämnda virtuella katod och nämnda anod. . Virkator enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att anoden utgörs av parallellt löpande ledare vilka verkar som ett polarisationsfilter för elektromagnetisk strålning. . Virkator enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda parallella ledare ges sådana dimensioner och inbördes mellanrum att elektromagnetisk strålning genom nämnda anod kan styras. . Virkator enligt något av patentkraven 2-3, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda parallella ledare i nämnda anod är konfigurerade i en plan, sfärisk, cylindrisk, konkav eller konvex geometri. . Virkator enligt något av patentkraven 2-4 k ä n n e t e o k n a d av att nämnda parallella ledare i nämnda anod är utformade av metallstavar eller metalltrådar vilka är infästa i en hållare. . Virkator enligt något av patentkraven 2-4 k ä n n e t e c k n a d av att nämnda anod är tillverkad ur ett materialstycke och att den är försedd med parallella urfrästa spår vilkas inbördes mellanrum utgör ledarna. . Virkator enligt något av patentkraven 2-6, k ä n n e t e c k n a d av att ledarna i anoden är anordnade, inrättade eller inspända parallellt i anodytans plan så 10 534 183 7 att en godtycklig polarisationsvinkel svarande mot den riktning som ledarna är anordnade relativt en referenspunkt pà anoden kan erhållas. 8. Virkator enligt något av patentkraven 1 - 7, k ä n n e t e c k n a d av att anodens diameter kan regleras av ett till anoden förbundet reglerorgan. 9. Virkator enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda reglerorgan verkar genom att klämma ihop de parallella ledarna i anoden för att därmed minska deras inbördes avstånd. 10. Virkator enligt patentkrav 2 k ä n n e t e c k n a d av att den elektromagnetiska polarisationsriktningen som tilläts passera anoden kan förändras genom att anodens parallella ledare vrids av en till virkatorns kavitet extern vridspak förbunden till anoden.