DE2125100B2 - MEGNETRON - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Magnetron mit einer einen Heizfaden enthaltenden Kathode, mit einer koaxial zur Kathode angeordneten Anode, mit einem Magneten zum Aufbau eines magnetischen Feldes in einem Wirkungsraum zwischen der Kathode und der Anode und mit die Klemmen des Heizfadens der Kathode mit äußeren Speiseklemmen verbindenden Heizfaden-Zuleitungen mit Filtereigenschaften.The invention relates to a magnetron with a cathode containing a filament, with a anode arranged coaxially to the cathode, with a magnet to build up a magnetic field in an action space between the cathode and the anode and with the terminals of the filament of the Filament supply lines with filter properties connecting the cathode to external supply terminals.
Aus der USA.-Patentschrift 3 315121 ist ein derartiges Magnetron bekannt, bei dem die Heizfaden-Zuleitungen mit koaxialen Durchführungskondensatoren durch das Magnetrongehäuse geführt sind; diese Durchführungskondensatoren bilden ein Filter, das dazu bestimmt ist, bei Hochfrequenz Kurzschluß zu bilden. Derartige Durchführungskondensatoren stellen diskrete Schaltungselemente dar, bei denen die Filterwirkung bei mehreren Frequenzen periodisch verschwindet. Außerdem nimmt die Filterwirkung bei sehr hohen Frequenzen ab, so daß für Mikrowellen oberhalb 1 GHz keine volle Filterwirkung mehr zur Verfugung steht. Ferner bestehen Schwierigkeiten in der Herstellung von koaxialen Kondensatoren, deren Kapazität zur Beseitigung des elektromagnetischen Rauschens iin VHF-Fernsehband ausreicht; Kondensatoren, die mit keramischen Materialien hoher Permeabilität, etwa Bariumtitanat, zur Erzielung hoher Kapazitäten arbeiten, haben nämlich gewöhnlich äußerst schlechte Filtereigenschaften für Mikrowellen. Da schließlich das in dem Magnetron selbst erzeugte elektromagnetische Rauschen von den Durchführungskondensatoren vollständig reflektiert wird, verstärkt sich das Rauschfeld und dringt durch etwaige Spalten im Gehäuse nach außen.One such example is US Pat. No. 3,315,121 Magnetron known in which the filament leads with coaxial bushing capacitors are passed through the magnetron housing; these feed-through capacitors form a filter, which is intended to form a short circuit at high frequency. Such feed-through capacitors represent discrete circuit elements in which the filter effect is periodic at several frequencies disappears. In addition, the filter effect decreases at very high frequencies, so that for Microwaves above 1 GHz no longer have a full filter effect. Furthermore exist Difficulties in the manufacture of coaxial capacitors, the capacitance of which eliminates the electromagnetic noise in VHF television band is sufficient; Capacitors made with ceramic High permeability materials such as barium titanate, work to achieve high capacities usually have extremely poor filter properties for microwaves. Finally, there is the electromagnetic noise generated in the magnetron itself is fully reflected by the feed-through capacitors, the noise field increases and penetrates through any gaps in the housing to the outside.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1938694 und ähnlich auch aus der Zeitschrift »Proceedings of the IEE«, Januar 1964, S. 51 bis 53, sind ferner Masnetron-Systeme bekannt, die mit Drosselfiltern arbeiten. Derartige Drosseln wirken nur bei einer einzigen Frequenz bzw. in einem sehr schmalen Frequenzband als Filter.From the German Offenlegungsschrift 1938694 and similar also from the journal "Proceedings of the IEE", January 1964, pp. 51 to 53, are also Masnetron systems are known to use throttle filters work. Such chokes only work at a single frequency or in a very narrow frequency band as a filter.
Die gleiche Wirkung besteht schließlich bei der aus der USA.-Patentschrift 3 377 562 bekannten Magnetron-Schaltung, bei der das Filter aus scheibenförmigen Durchführungskondensatoren besteht. Derartige scheibenförmige Kondensatoren bilden diskrete Schaltungselemente, deren Filterwirkung, wie oben erwähnt, bei mehreren Frequenzen periodisch verschwindet. Finally, the same effect exists with the magnetron circuit known from US Pat. No. 3,377,562, in which the filter consists of disk-shaped feed-through capacitors. Such Disk-shaped capacitors form discrete circuit elements, their filtering effect as above mentioned, disappears periodically at several frequencies.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abstrahlung elektromagnetischer Wellen von den Heizfaden-Zuleitungen eines Magnetrons in einem möglichst breiten Frequenzband möglichst vollständig zu unterdrücken.The invention is based on the object of the emission of electromagnetic waves from the Filament feed lines of a magnetron as completely as possible in the widest possible frequency band to suppress.
Ertindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Magnetron der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß jede Heizfaden-Zuleitung ein Koaxialkabel enthält, das einen Innenleiter zur Zufuhr eines Heizstroms zum Heizfaden, wenigstens eine den Innenleiter umgebende Isolierschicht, die mit einem Material zur Erzeugung hoher Mikrowellenverluste versehen ist, sowie einen elektrisch leitenden, die Isolierschicht bzw. die Isolierschichten umgebenden geerdeten Außenleiter umfaßt, und dessen Länge derart bemessen ist, daß sich bei einer vorgegebenen Frequenz und einer vorgegebenen Mikrowellen-Dämpfungseigenschaft der Isolierschicht eine ausreichende Dämpfung von Mikrowellenenergie einstellt. According to the invention, this object is achieved in a magnetron of the type mentioned at the beginning solved that each filament supply line contains a coaxial cable, which has an inner conductor for the supply of a Heating current to the filament, at least one insulating layer surrounding the inner conductor, which with a Material for generating high microwave losses is provided, as well as an electrically conductive, the Includes insulating layer or the insulating layers surrounding grounded outer conductor, and its length is dimensioned such that at a predetermined frequency and a predetermined microwave damping property the insulating layer provides sufficient attenuation of microwave energy.
Im Gegensatz zu den bekannten Systemen wird erfindungsgemäß die Filterfunktion nicht durch Kondensatoren, die diskrete Elemente darstellen, bewirkt sondern mittels eines Koaxialkabels mit einer Isolierschicht, die mit hohen Verlusten für elektromagnetisches Rauschen behaftet ist und daher die Rausch-Schwingungen dämpft. Dabei kann die Absorption von Rauschenergie nach Belieben eingestellt werden, indem die in der Isolierschicht enthaltene Menge des die Mikrowellenverlustc erzeugenden Materials oder die Länge des Koaxialkabels verändert wird. Da die Filterwirkung mit der Frequenz monoton zunimmt, wird eine Filterwirkung in einem extrem breiten Frequenzband erzielt. Ein auf die niedrigste Rauschfrequenz eingestelltes Filter kann elektromagnetische Wellen sämtlicher Rauschfrequenzen eliminieren.In contrast to the known systems, according to the invention, the filter function is not provided by capacitors, which represent discrete elements, but by means of a coaxial cable with an insulating layer, which is afflicted with high losses for electromagnetic noise and therefore the noise oscillations dampens. The absorption of noise energy can be adjusted at will, by the amount of the microwave loss generating material contained in the insulating layer or the length of the coaxial cable is changed. Since the filter effect increases monotonically with the frequency, a filter effect is achieved in an extremely wide frequency band. One to the lowest noise frequency adjusted filter can eliminate electromagnetic waves of all noise frequencies.
An Hand der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on the preferred exemplary embodiments shown in the drawing explained in more detail below. It shows
F i g. 1 eine zum Teil aufgebrochene Ansicht einerF i g. 1 is a partially broken away view of a
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magne-Embodiment of the magnet according to the invention
F i g- 2 einen Querschnitt des Magnetrons der ρ i g. 1 längs der Linie ΙΙ-Π in F i g. 1,F i g- 2 shows a cross section of the magnetron of the ρ i g. 1 along the line ΙΙ-Π in F i g. 1,
F i g. 3 einen Querschnitt eines als Heizfaden-Zuleitung für das erfindungsgemäße Magnetron verwendeten Koaxialkabels,F i g. 3 shows a cross section of a filament feed line coaxial cable used for the magnetron according to the invention,
F i g. 4 die perspektivische Darstellung eines Teils eines Schutzgehäuses,F i g. 4 is a perspective view of a part a protective housing,
F i g- 5 die perspektivische Ansicht eines anderen Beispiels eines als Heizfaden-Zuleitung für das erfindungsgemäße Magnetron verwendeten Koaxialkabels, wobei Teile des Kabels zum Teil abgetragen dargestellt sind, undFig. 5 is a perspective view of another example of one used as a filament feed line for the present invention Magnetron used coaxial cable, parts of the cable are shown partially removed, and
g. 6 in einem Diagramm einen Vergleich der ifungscharakteristik der elektromagnetischen icn, wie sie von einem herkömmlichen Magnetron dem erfindungsgemäßen Magnetron abgestrahltG. 6 a diagram of a comparison of the electromagnetic characteristics icn, as emitted from a conventional magnetron to the magnetron according to the invention
werden.will.
Das in den F i g. 1 und 2 gezeigte Magnetron enthält eine Anodenelektrode 1 herkömmlicher Bauart, Kühlfahnen 2 aus Aluminium, Kupfer od. dgl., die die zur Wärmeableitung um die Anodenelektrode 1 herum befestigt sind, und einen Permanentmagneten 3 mn Jochen 41 und 42 zur Zuleitung des Magnet-The in the F i g. 1 and 2 shown magnetron contains an anode electrode 1 of conventional design, Cooling tabs 2 made of aluminum, copper or the like, which are used to dissipate heat around the anode electrode 1 are attached around, and a permanent magnet 3 mn yokes 41 and 42 for supplying the magnet
derthe
schicht konzentrisch zum Innenleiter ^21 ^gJJ Der Außenleiter 224 kann aus einem MetaUdrsüt geflecht aus Kupfer, Aluminium od. dgl. Dβ™* und/oder eine Schicht aus elektrisch leitendem Harz enthalten, m dem em MetaU-oder Kettenstopperlayer concentric to the inner conductor ^ 21 ^ gJJ The outer conductor 224 can consist of a MetaUdrsüt braid made of copper, aluminum or similar Dβ ™ * and / or a layer of electrically conductive resin included, m the em metaU or chain stopper
verteilt ist. Das als Heizfaden-Zuleitung Koaxialkabel ist auf die gewünschte Lange g^ ten. Der Außenleiter 224 des Koaxialkabels ist. Nähe seiner äußeren Klemme auf eine ^Γβ Länge, beispielsweise 5mm, abgemantelt, so Isolierschichten 222 und 223 frejiegenDerfreliegende Innenleiter 221 ist an ««JJgH, klemme 12 angeschlossen. Am ,fSfnuberhegenden Ende oder dem Ende des Koaxialkabels das nut de Heizfadenklemme verbunden werden soll·. ustder Außenleiter 224 über eine verhaltosmaßig grobe Länge abgemantelt, so daß aucn dort^ die Isolieris distributed. The coaxial cable used as a filament feed line is set to the desired length. The outer conductor 224 of the coaxial cable is. Near its outer terminal stripped to a length, for example 5 mm, so that insulating layers 222 and 223 are exposed. The lying inner conductor 221 is connected to terminal 12. At the opposite end or the end of the coaxial cable that is to be connected to the filament clamp. The outer conductor 224 is stripped over a relatively coarse length so that the insulation there too
25 Der freiliegende Innenleiter 221 ist in eine von Metallhülsen 26 eingesetzt, die an den ,sol crenden, mit einem Fuß versehenen Zylinder 7 ^totet^nd elektrisch mit dem Heizfaden verbunden sind. Dar auf wird an die Außenseite der HülseigDnn an gek-pt, um das innere Ende des Innenkrtersj» ^ 25 The exposed inner conductor 221 is inserted into one of metal sleeves 26 which are electrically connected to the heating filament on the cylinder 7 which is provided with a base and which is at its end. Then it is k-pt to the outside of the sleeve, around the inner end of the inner body
Ir h «inen Heizfaden geheizte Ka.hodenelek.,c«ie biegen cn« Te.ls te o Ir h "inen filament heated K a .hodenelek., C" ie turn cn "Te.ls te o
. Das eine Ende der Kathode is, z„ det Seite gegen- elektnscher Ko. One end of the cathode is, on the side against electrical co
EineOne
ist rines um den Umfang der Kühlfahnen mit Hilfe eines Metallbandes 16 durch Punktschweißen oder des erfindungsgemaß als Heizfaden wendeten Koaxialkabels.is rines around the perimeter of the cooling vanes using a metal strip 16 by spot welding or according to the invention as a heating filament applied coaxial cable.
UU e
Die beiden UU e
The two
n zu ermöglichen. Somit wirkt das 15 ZZs Lnal für die Kühlluft. mit dem Heizfaden verbundenen Innenleiter221 scnrauoenrormig die effektive Länge ^f^ n to enable. Thus the 15 ZZs Lnal acts for the cooling air. the inner conductor connected to the filament 221, the effective length ^ f ^
Isolators Schreibweise mitIsolator notation with
Koaxialkabel mit dem in F i g. 3 gezeigten Aufbau.Coaxial cable with the one shown in FIG. 3 structure shown.
Gemäß F i g. 3 enthält das Koaxialkabel einen Innenleiter 221, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium, der längs der Mittellinie des Koaxialkabels verläuft sowie ferner eine isolierende, Mikrowellenenergie absorbierende Schicht 222 aus Gummi, in Frequenz / folgende Gleichung.According to FIG. 3, the coaxial cable contains an inner conductor 221, for example made of copper or aluminum, which runs along the center line of the coaxial cable and also an insulating, microwave energy absorbent layer 222 made of rubber, in frequency / following equation.
^ π 1/i. ^ + / Ae' //(dB),^ π 1 / i. ^ + / A e '// (dB),
ÄSAS
5 65 6
chend hohen Frequenz, wie einer höher Hanno- zu unterdrücken, ohne daß teure Filterbestandteile nischen derselben die Dämpfung M der elektromagne- wie herkömliche Drosselspulen, Bariumtitanatkeratischen Welle ausreichend groß. Die Dämpfung nimmt mik-Kondensatoren od. dgl. verwendet werden müßjedoch bei verhältnismäßig niedrigen Frequenzen, ten. Darüber hinaus strahlen die Zuleitungen selbst beispielsweise bei VHF-Frequenz, ab, so daß zur 5 die Welle nicht ab. Da erfindungsgemäß die Heiz-Erhöhung der Dämpfung die Koaxialkabellänge I in fadenklemmen und die äußeren Klemmen der Zuausreichendem Maße erhöht werden muß. leitungen durch die Koaxialkabel miteinander ver-accordingly high frequency, such as a higher Hanover, without the need for expensive filter components niches same the attenuation M of the electromagnetic as conventional choke coils, barium titanate ceramic wave sufficiently large. The attenuation takes mic capacitors or the like. Must, however, be used at relatively low frequencies, th. In addition, the supply lines themselves radiate, for example at VHF frequency, so that the wave does not emit, for example. Since, according to the invention, the heating increase in the attenuation, the coaxial cable length I in thread clamps and the outer clamps of the too much must be increased. lines through the coaxial cable
F i g. 6 zeigt im Diagramm einen Vergleich der bunden sind, sind Verbindungen zwischen einzelnen
Dämpfungen. Die ausgezogene Linie A zeigt die Ab- Bestandteilen eines Filters herkömmlicher Art überhängigkeit
der Dämpfung der Welle je Meter eines io flüssig, so daß die Zuverlässigkeit des Magnetrons
Koaxialkabels von der Frequenz, wobei die Isolier- verbessert wird. Da ferner keine großen Bauteile,
schichten 222 und 223 des Koaxialkabels aus Ferrit- beispielsweise Spulen und Kondensatoren, verwendet
gummi hergestellt sind. Wie die ausgezogene Linie A werden, können die Kosten abgesenkt werden. Ferner
zeigt, nimmt die Dämpfung des Koaxialkabels mit brauchen keinerlei Filterelemente im Schutzgehäuse
der Frequenz zu. Berücksichtigt man die Tatsache, j 5 untergebracht zu werden, wie es bei herkömmlichen
daß die- Störwellen-Ableitung zur Kathodenseite des Magnetrons der Fall ist, so daß der Abstand zwischen
Magnetrons hauptsächlich bei der Grundfrequenz dem Joch 4 und der oberen Oberfläche 171 der
von 2450 MHz und ihren höher Harmonischen auf- Kappe 17, und damit die Baugröße des gesamten
tritt, so zeigt die ausgezogene Linie A, daß die Dämp- Magnetrons, verringert werden kann,
fung der elektromagnetischen Welle durch das Ko- 20 Der zur Absorption der Mikrowellenenergie veraxialkabel
ausreichend groß ist, um die unzulässige wendete Ferritgummi des Koaxialkabels kann durch
Abstrahlung hochfrequenter Störungen zu verhindern. ein Kohlenstoff enthaltendes Harz ersetzt werden.
Die gestrichelte Kurve B in F i g. 6 zeigt die Abhän- Als Harz ist hier eine sogenannte hochmolekulare
gigkeit der Dämpfung von der Frequenz bei einem Verbindung gemeint, beispielsweise Silikonkautschuk
herkömmlichen Filter, der einzelne diskrete Schal- 25 oder Kunststoffe wie Vinylchlorid. An Stelle der
tungselemente in Form von Spulen und Kondensa- zwei Schichten, nämlich der Mikrowellenenergie abtoren
enthält, wobei die Werte der Spule und des sortierenden Schicht 222 und der die Isolierung verKondensators
L = 5 μΗ bzw. C = 500 pF betragen. bessernden Polyäthylenschicht 223, kann auch die
Die Kurve B zeigt deutlich, daß im dargestellten Mikrowellenenergie absorbierende Schicht allein ausFrequenzbereich
das Filtervermögen sehr gering ist 30 reichend sein. Ferner kann auf den Außenleiter eine
und daß bei bestimmten Frequenzen keine merkliche isolierende Harzschicht aufgebracht werden und, um
Filterwirkung zu erwarten ist. die Ableitung der Wärme vom Heizfaden zu denF i g. 6 shows in the diagram a comparison of the bound, connections are between individual attenuations. The solid line A shows the components of a conventional type of filter overdependence of the attenuation of the wave per meter of an io liquid, so that the reliability of the magnetron coaxial cable depends on the frequency, with the insulation being improved. Furthermore, since there are no large components, layers 222 and 223 of the coaxial cable are made of ferrite, such as coils and capacitors, used rubber. As become the solid line A , the cost can be lowered. It also shows that the attenuation of the coaxial cable increases with no need for any filter elements in the protective housing of the frequency. Taking into account the fact that j 5 is accommodated, as is the case with conventional ones, that the interference wave dissipation to the cathode side of the magnetron is the case, so that the distance between magnetrons is mainly at the fundamental frequency of the yoke 4 and the upper surface 171 of that of 2,450 MHz and its higher harmonics on cap 17, and thus the size of the whole occurs, the solid line A shows that the damping magnetrons can be reduced,
The electromagnetic wave through the coaxial cable is sufficiently large to absorb the microwave energy to prevent the inadmissible turned ferrite rubber of the coaxial cable from emitting high-frequency interference. a carbon-containing resin can be replaced. The dashed curve B in FIG. 6 shows the dependency. As resin, what is meant here is a so-called high molecular weight damping effect on the frequency in a connection, for example silicone rubber, conventional filters, individual discrete shells, or plastics such as vinyl chloride. Instead of the processing elements in the form of coils and condensate two layers, namely the microwave energy abtoren, the values of the coil and the sorting layer 222 and the insulation verCondenser L = 5 μΗ and C = 500 pF. The curve B clearly shows that in the microwave energy-absorbing layer shown, the filtering capacity is very low from the frequency range alone. Furthermore, a noticeable insulating resin layer can be applied to the outer conductor and that, at certain frequencies, a filter effect can be expected. the dissipation of heat from the filament to the
Da bei dem erfindungsgemäßen Magnetron Ko- Heizfaden-Zuleitungen zu vermeiden, können anSince in the case of the magnetron according to the invention, co-heating filament feed lines have to be avoided, at
axialkabel als Heizleiter-Zuleitungen verwendet wer- Metallrohren der Kathodenklemme oder an dem mitAxial cables are used as heating conductor supply lines, metal pipes of the cathode clamp or on the with
den, mit denen Mikrowellenenergie absorbiert werden 35 den Rohren verbundenen freiliegenden Innenleiterthose with which microwave energy is absorbed 35 exposed inner conductors connected to the tubes
können, ist es möglich, die unzulässigen elektro- des Koaxialkabels in geeigneter Weise angebrachteit is possible to fix the impermissible electrical of the coaxial cable in a suitable manner
magnetischen Wellen in einem breiten Frequenzband Wärmeableitungseinrichtungen verwendet werden.magnetic waves in a wide frequency band heat dissipation devices are used.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (4)
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