DE1541002A1

DE1541002A1 - Magnetron mit Koppelleitungen

Info

Publication number: DE1541002A1
Application number: DE19661541002
Authority: DE
Inventors: Cooper Brian Frederick
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1965-08-09
Filing date: 1966-08-04
Publication date: 1969-07-24
Also published as: GB1078508A; CH447399A; NL6611176A; US3441796A; FR1498510A

Description

. MÖLLER-BOR^ DlPL.-JNÖ. GRALFS DR. MANITZ

'PATBNTAJN W-Xl. T-B

Braunschweig, 2.S.1966 Unser Zeichen« KI/kl - E 283

English Electric Valve Company Limited English Electric House /Strand-Xondon W.C.2 / England

Magnetron mit Koppelleitungen

Priorität: Großbritannien vom 9.8.1965 (33991/65)

Die Erfindung betrifft Magnetrone. Bei bestimmten Badar- j anlagen besteht die Forderung nach einer Hoehleistungs-

Mikrowellen-Impulsquelle, bei der die Frequenz von Impuls j zu Impuls schnell verändert werden kann. Ί

Ziel der Erfindung ist, bessere Magnetrons vom sogenannten Koppelleitungstyp zu schaffen, die für derartige Anwendungen geeignet sind und deren Frequenz schnell verändert werden kann. ■

Magnetrons vom Koppelleitungstyp - nachfolgend kura "Koppelleitungs-Magnetrons" genannt - werden zur Zeit weit->

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Form 20/5 1000 6. 45 j

ORiGINAL INSPECTED

verbreitet eingesetzt. Bei einem Koppelleitungs-Magnetron sind einander abwechselnde Anoden mit mindestens einer Verbindungsleitung untereinander verbunden, während die verbleibenden Moden mindestens mit einer weiteren Verbindungsleitung untereinander verbunden sind. Diese Verbindungsleitungen sind als Koppelleitungen (straps) bekannt und haben bei der verbreitesten Art von Koppelleitungs-Magnetrons die Form bogenförmiger Verbindungsleitüngen am Ende oder an den Enden des Anodenblocks (gewöhnlich an beiden Enden), tk wobei jede Verbindungsleitung üblicherweise die Form eines zur Achse konzentrischen Binges hat, der die abwechselnden Anoden, die er untereinander koppelt, Verbindet. Es kann jedoch jede Verbindungsleitung, die alternierende Anoden miteinander verbindet, als Koppelleitung bezeichnet werden. Die Schwingfrequenz eines im ff -Mode arbeitenden Magnetrons hängt unter anderem von der Kapazität zwischem dem Koppelleitungspaar, von dem die eine Leitung eine Folge alternierender Anoden und die andere Leitung die andere Folge alternierender Anoden verbindet, "ab. Diese Tatsache wird von der Erfindung vorteilhaft zur Schaffung schnell durchstimmharer Magnetrone verwendet.

Gemäß der Erfindung ist jedes Koppelleitungspaar zur Verbindung der alternierenden Anoden eines Magnetrons mit einer Mehrzahl diskreter Flächen versehen* die so angeordnet sind, daß die Flächen der einen mit den Flächen der anderen Leitung zusammen eine Mehrzahl von über die Länge der Koppelleitung verteilten Kapazitäten bilden, während ein Rotor . .,v ., 909830/0691

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•tit einer Mehrzahl diskreter leitender Teile so angeord aet ist, >dai diese feile bei Drehung des Rotors abwechselnd

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; ' lie dielektrlsehen Zwisthinräume der genannten Kapazitäten durchlaufan und die Werte des Dielektrikums dabei verändern*

?e**ue«weiH6 i»t $edi der Koppelleitungen «it der gleichen "t Anzahl hervorstehender Zähne versehen, wobei die auf der

•J.iittt t^p^pileitung denen auf der anderen Koppellaltung ' gegenüberstehen. Der Rotor kann die gleiche Anzahl von

Zähnen aufweisen_t wobei Jeder Zahn, wenn er sich fluchtend ■ «wischen dlη gegtAüberstelienden Zähnen det* beiden Koppellaitungen befindet, den Zwischenraum fast ausfüllt, jeiooh j keinen der Zähne berührt. Alternativ kann der Rotor die * gleiche Anzahl von Löchern haben, wobei jedes Loch* wenn es sieh fluchtend zwischen den gegenüberstehenden Zähnen

'\ dtr beiden Koppellaltungen liefindet_# den Zwischenraum nicht

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beeinträchtigt, daß Material zwischen angrenzenden Löchern jedoch in den Raum xwischtn den Zähnen eintreten kann, ohne diese zu berühren. Die beiden Koppelleituagen können Ringe sein, die außen an einem Ende des Magnetron-Anodenblocks in Ebenen senkrecht zur Magnetronachse montiert sein können, wobei die Zähne sich in Parall·!richtung zu dieser Achse erstrecken und die Drehachse des Rotora mit der Magnetronachse zusammenfällt· Alternativ können die beiden Koppelleitungen hülsenförmig ausgebildet und an einem aufienende ν des Magnetron-Anodenblocks montiert sein, wobei sich die Zähne in Bezug auf die Magnetronachse radial erstrecken und

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die Drehachse des Rotors wie vorher mit der Magnetronachse zusammenfällt.

Vorzugsweise befinden sich der Rotor und dessen Lager, innerhalb des evakuierten Magnetrongehäuses, wobei der Rotor durch ein umlaufendes magnetisches oder elektromagnetisches Feld, welches durch Mittel außerhalb des Gehäuses aufgebaut werden kann, in Drehung versetzt werden kann.

Es besteht die Möglichkeit, Kapazitäts-Koppelleitungen und einen zugeordneten Rotor gemäß der Erfindung an beiden Enden des Anodenblocks anzuordnen, jedoch wird es bevorzugt, eine derartige Anordnung nur an einem Ende vorzusehen und an dem anderen Ende des Anodenblocks Koppelleitungen herkömmlichen Aufbaus anzuordnen.

Die Erfindung ist nachfolgend in Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben, deren Figuren 1,2,3 und 4 Ausführungsformen der Erfindung zeigen.

Die Figuren sind rein schematisch und zeigen die Magnetrons, auf die sie bezogen sind, nur so weit, wie zum Verständnis der Erfindung erforderlich ist.

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Magnetrons und zwar einen Schnitt durch den Anodenblock. In Figur 1 ist die übliche Mittelkatode mit 1 bezeichnet, während die sogenannten Endkappen mit 2 bezeich-

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net sind. Das dargestellte Magnetron ist vom Fahnentyp und hat einen Anodenblock mit radial angeordneten Fahnen, von denen zwei mit 3 bezeichnet sind. An einem Ende des Anoden bltjcks befinden sich zwei Koppelleitungsringe 4 und 5 üblicher Konstruktion und Anordnung, wobei die Koppelleitung 4 eine Folge alternierender Fahnen (Anoden) und die Koppelleitung 5 die andere Folge alternierender Anoden miteinander verbindet.

Am anderen Ende des Anodenblocks sind die alternierenden Fahnen über Verbindungsstege 6 mit einem Metallring 7 und die verbleibenden alternierenden Fahnen über Verbindungssjfcege 3 mit einem gleichartigen Metallring 9 verbunden. Die Ringe 7 und 9 sind in Abstand voneinander angebracht «und liegen in Ebenen senkrecht zur Magnetronachse, welche die Achse des Katodenaufbaus ist. Jeder der Ringe 7 und 9 weist die gleiche Mehrzahl von Zähnen 10 oder 11 auf, die in Richtung parallel zur Magnetronachse einander gegenüberliegend angeordnet sind und gegeneinander ragen. Offensichtlieh stellt jedes Paar gegenüberliegender Zähne eine Kapazität dar, wobei der Abstand zwischen den Elektroden dieser Kapazität dem Abstand zwischen den gegenüberliegenden Enden der Zähne entspricht. Zwischen den beiden Ringen 7 und 9 ist ein scheibenartiger Rotor 12 aus leitendem Material angeordnet. Der Rotor ist derart gelagert (nicht dargestellt), daß seine Rotationsachse mit der Achse des Magnetrons zusammenfällt. Der Rotor weist die gleiche Anzahl von Zähnen 13 wie jeder der beiden Ringe 7 und 9 auf, wobei

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jeder Zahn von beiden Seiten des Rotors hervorragt, derart, daß bei einer Stellung des Rotors gemäß Figur 1, bei der sich alle seiner Zähne fluchtend zwischen einem Paar gegenüberliegender Zähne auf den Ringen 7 und 9 befinden, die Kapazität zwischen den gegenüberliegenden Zähnen durch den Rotorzahn wesentlich verändert ist. Außerhalb des Magnetrongehäuses (nicht dargestellt) - alle beschriebenen Teile befinden sich im Inneren des Magnetrons - sind geeignete Mittel (ebenfalls nicht dargestellt) angebracht, um ein rotieren des magnetisches bzw. elektromagnetisches Feld aufzubauen, welches das Gehäuse durchdringt. Der Rotor ist geeignet aufgebaut, um durch das Drehfeld in Rotation versetzt werden zu können. In dieser Weise wird die Notwendigkeit eines mechanischen Antriebs, der durch das Magnetrongehäuse verlaufen müßte, für die Drehung des Rotors vermieden. Eine sehr brauchbare Antriebsanordnung umfaßt eine Dreiphasenwicklung außerhalb des Gehäuses und einen Rotor, der nach dem Wirbelstromläuferprinzip aufgebaut ist.

Es ist ersichtlich, daß bei der Anordnung nach Figur 1, wenn die Zähne des Rotors zwischen den Zähnen auf den Ringen 7 und 9 liegen, die Kapazität zwischen den Koppelleitungen - die Koppelleitungen werden durch die Ringe 7 und 9 gebildet - ihren Höchstwert hat und die Schwingfrequenz des Magnetrons daher ein Minimum hat. Hat der Rotor eine Stellung, bei der seine Zähne halb zwischen aufeinanderfolgenden Paaren gegenüberstehender Zähne auf den Ringen 7 .. und 9 stehen, so ist die Kapazität zwischen den Koppellei-

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tungen am geringsten und die Schwingfrequenz hat daher ein Maximum. Es ist weiterhin ersichtlich, daß die Erfindung den großen Vorteil bietet, bei jeder Drehung des Rotors eine Anzahl von Frequenzänderungsperioden hervorzurufen, die gleich der Anzahl der Zähne auf dem Rotor ist - vorausgesetzt, daß der Roter und jeder der beiden Ringe eine gleiche Anzahl von Zähnen aufweisen - und daher die Anzahl der Frequenzänderungsperioden bei jeder Drehung des Rotors tatsächlich sehr groß gemacht werden kann. Es kann daher eine hohe Abstimmveranderungsrate bei einer relativ geringen Drehgeschwindigkeit des Rotors erzielt werden.

An Stelle eines gezahnten Rotors kann auch ein solcher mit Lochern angewandt werden. Ein Aufbau dieser Art ist in den Figuren 2,3 und 4 dargestellt, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet sind. Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht gleicher Art wie Figur 1, während die Figuren 3. und 4 Teilansichten im vergrößerten Maßstab sind.

Gemäß Figur 2 ist an einem Ende des Anodenblocks eine hülsenförmige äußere Koppelleitung 17 angeordnet, die in Abstand voneinander angeordnete Zähne 10' aufweist, welche in diesem Fall radial einwärts ragen. Figur '6 zeigt einen Teil der Koppelleitung 17 mit ihren Zähnen 10' in gebrochen dargestellter perspektivischer Ansicht. Die Koppelleitung 17 verbindet eine Folge von alternierenden Fahnen. Benachbart und innerhalb der Koppelleitung 17 befindet

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sich eine ähnliche hülseiiförmige Koppelleitung 19, die die restlichen alternierenden Fahnen des Magnetrons verbindet und auf ihrer Außenfläche radial herausragend· Zähne 11^{ aufweist, von denen jeder Zahn 11' einem Zahn 10' gegenübersteht. Zwischen diesen Zähnen nach unten erstreckt aieh das freie Ende eines hüI einförmigen Rotors 112, der ebensoviel e Löcher 13' (in Form rechteofcfürmiger Schlitze) aufweist, wie Zähne auf jeder· der beiden Koppelleitungen 17 und 19 angeordnet sind. Die Schlitze 13* sind ringförmig rund um den Rotor 112 herum angeordnet - der Rotor ist perspektivisch in Figur 4 dargestellt - und die Gesamtanordnungist so beschaffen, daii in der einen Stellung de« Rotors alle Schlitze 13' zwischen einem gegenüberstehenden Paar von Zähnen 10· und 11' Jie^eu« Die Koppelleitungen 1? und 19 und der Rotor 112 sind koaxial und die Drehachse des Rotors fällt in die Uh^t des Magnetrons. Bei der Anordnung nach Figur 2 hat die Kapazität zwischen den Koppelleitungen ein Minimum, wenn die Schlitze 13' radial mit den Zähnen 10' und 11' fluchten und ein Maximum, wenn alle Schlitze 13' sich in der Mitte zwischen aufeinanderfolgenden Paaren gegenüberstehender Zähne befinden»

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BAÖ

Claims

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Patenten a ρ r ü ehe

Magnetron mit Koppelleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar von Koppelleitungen zur Verbindung alternierender Anoden mit einer Mehrzahl diskreter Flächen versehen ist, die so angeordnet sind, daß sie zusammen mit den Flächen auf der anderen Koppelleitung eine Mehrzahl von Kapazitäten zwischen den Koppelleitungen bilden, die über deren Länge verteilt sind, und daß weiterhin ein Rotor vorgesehen ist, der eine Mehrzahl diskreter leitender Teile aufweist, die so angeordnet sind, daß sie bei Drehung des Rotors abwechselnd die dielektrischen Zwischenräume der genannten Kapazitäten durchlaufen und dabei die Kapazitätswerte verändern.
2. Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Koppelleitungen mit der gleichen Anzahl .hervorstehender Zähne ausgerüstet ist, wobei die Zahn· auf der einen Koppelleitung denen auf der anderen entgegenragen.
3. Magnetron nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor und die Koppelleitungen die gleiche Anzahl » von Zähnen haben und die Zähne des Rotors so angeordnet sind, daß sie, wenn sie sich fluchtend zwischen zwei gegenüberstehenden Zähnen auf jeder Koppelleitung

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befinden, den Raum zwischen diesen Zähnen nahezu ausfüllen, jedoch keinen der Zähne berühren. I
4. Magnetron nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor die gleiche Anzahl von Löchern aufweist wie die der Zähne auf jeder Koppelleitung und daß die Löcher so angeordnet sind, daß sie, wenn sie sich fluchtend zwischen zwei gegenüberstehenden Zähnen auf jeder Koppelleitung befinden, den Raum zwischen diesen Zähnen unbeeinträchtigt lassen, daß jedoch das Material zwischen benachbarten Löchern den Raum zwischen den Zähnen passieren kann, ohne die Zähne zu berühren.
5· Magnetron; nach einen der Anspruch« 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beidtn Koppelleitungen Ring· - sind, die außen an einem Ende des Magnetron-Anodenblocks in Ebenen: senkrecht zur Achse des Magnetrons angeordnet sind, wobei die Zähne sich in Richtuagen parallel zu dieser Achse erstrecken und die. Drehachse des Rotors mit dieser Achs· zusammenfällt.
6. Magnetron nach einem der Anspruch· 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelleitungen hülsenförmig ausgebildet und außen an einem Ende des Magnetron-Anodenblocks angeordnet sind, wobei die Zähne in Bezug * auf die Achse des Magnetrons radial herausragen und die Drehachse d#s Rotors mit dieser Achse zusammenfällt.

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7. Magnetron nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor und seine Lagerung sich innerhalb des evakuierten Magnetrongehäusee befinden und daß der Rotor durch ein magnetisches oder elektromagnetisches Drehfeld, das durch Mittel außerhalb des Gehäuses aufgebaut werden kann, gedreht werden kann.
8. Magnetron nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kapazitäts-Koppelleitungen und ein zugeordneter Rotor nur an einem Ende des Magnetrons angeordnet sind, während an dem anderen Ende Koppelleitungen bekannter Bauart vorgesehen sind.

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