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Magnetronanordnung.
Die Erfindung betrifft Magnetronanordnungen und insbesondere die konstruktive Ausbildung der darin verwendeten Entladungsröhren.
Eine Magnetronanordnung besteht im allgemeinen aus drei verschiedenen Bestandteilen : der Entladungsröhre, der Vorrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes und den an die Röhre angeschlossenen Schaltelementen und Spannungsquellen. Die Abmessungen des Elektrodensystems der Röhre werden u. a. durch die zu erzeugende Wellenlänge bestimmt und müssen um so kleiner sein, je kürzer die gewünschte Wellenlänge ist. Der Wirkungsgrad der Schwingungserzeugung ist bei sehr kurzen Wellen verhältnismässig niedrig ; ein Wirkungsgrad von etwa 10% muss für Wellenlängen von 50 cm und darunter bereits als sehr günstig bezeichnet werden. Daher treten im Elektrodensystem Wärmeverluste auf, welche ein Mehrfaches der Nutzleistung betragen.
Da die Elektroden für die Erzeugung sehr kurzer Wellen sehr kleine Abmessungen besitzen müssen, vertragen sie auch nur eine verhältnismässig gelinge Belastung und können nur kleine Schwingleistungen abgeben. Wenn man grössere Leistungen benötigt, ist man daher gezwungen, mehrere Entladungssysteme parallel zu schalten. Hie bei macht sich der Umstand störend bemerkbar, dass die Länge der zur Verbindung der versdiedenen Röhren dienenden Leitungen grössenordnungsmässig gleich der Wellenlänge wird.
Diese Leitungen müssen dal er auf die jeweilige Betriebswellenlänge abgestimmt werden, damit sie dem Durci gang der Hoclfrequenz keinen grossen Widerstand entgegensetzen und ein phasenrichtiges Zusammenaibeiten der einzelnen Röhren ermöglichen ; die Notwendigkeit dieser Abstimmung erschwert nicht nur die Einstellung überlaupt, sondern insbesondere den Wellenweelsel. Bei Magnetronanordnungen treten noch einige weitere Schwierigkeiten hinzu, welche für die praktische Verwendung von Parallelsel altungen prol ibitiv wirken. Man verfuhr bisher so, dass man zwei oder mehrere, aus je einer Röhre und der dazugel öligen Vonicl tung zur Erzeugung des Magnetfeldes bestehende Aggregate zusammensefaltete. Wenn man das Magnetfeld
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an Erregerleistung.
Bei permanenten Magneten, deren Einzelgewielt kaum weniger als 1 kg betragen dürfte, führte die Parallelschaltung zu einer derartigen Steigerung des Gewieltes und Volumens der Anordnung, dass sie für die Mehrzall der praktischen Verwendungsfälle nicht mehr in Betracht kam.
Ausserdem mussten nicht nur die elektrischen, sondern auch die magnetischen Daten der einzelnen Aggregate in Übereinstimmung gebracht werden ; die Notwendigkeit dieser zusätzlichen Einstellung bedeutet eine erhebliche Benachteiligung der Magnetronanordnungen gegenüber andern Metloden zur Schwingungserzeugung (z. B. der Bremsfeldschaltung). Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung aller erwähnten Nachteile.
Erfindungsgemäss werden zwei oder mehrere Entladungssysteme, welche aus je mindestens einer Kathode und zwei voneinander galvanisch getrennten Auffangeelektroden (Anoden) bestel en und deren Entladungsstrecken bis auf die Schlitze zwischen den Anoden voneinander getrennt sind, in einem und demselben Röhrengefäss angeordnet. Um die induktivitätsbehafteten Verbindungsleitungen zwischen den parallel geschalteten Entladungssystemen möglichst kurz zu halten bzw. ganz zu entbehren, werden die gleichphasig schwingenden Anoden der Entladungssysteme direkt miteinander verbunden und bilden somit zwei gegenphasig schwingende Gruppen von Anoden.
Wenn man schliesslich die zusammengehörigen Anoden der einzelnen Teilsysteme konstruktiv unmittelbar miteinander vereinigt, ist die
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Zusammenschaltung völlig wellenunabhängig und daher ebenso einfach zu handhaben wie eine einfache Röhre.
Durch die Verwendung eines gemeinsamen Magnetfeldes wird die betriebsmässige Handhabung des Gerätes wesentlich vereinfacht. Der Einbau der einzelnen Entladungsstrecken in ein gemeinsames Vakuumgefäss führt zu einer gedrängten Anordnung, für die ein nicht wesentlich ausgedehnteres Magnetfeld benötigt wird als für ein einziges Entladungssystem.
Der Erfindungsgedanke soll nunmehr an Hand der Patentzeichnung, Fig. 2-7, erläutert werden, wobei sich Gelegenheit finden wird, auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen einzugehen.
Fig. 1 stellt ein Beispiel für die Ausführung eines nicht zur Erfindung gehörigen Mehrfachsenders dar, bei welchem mehrere einzelne Magnetronröhren R zwischen den Polen P eines Magneten M angebracht sind. Dieses Beispiel ist besonders geeignet, um den Vorteil der erfindungsgemässen Mehrfachröhre gegenüber der naheliegenden Anordnung eines Mehrfachsenders mit getrennten Röhren (Fig. 1) zu demonstrieren.
Trotzdem die Elektrodensysteme A möglichst dicht an die Glaswände der Röhrenkolben herangebracht sind, müssen zur Verbindung (nicht dargestellte) Zwischenleitungen verwendet werden, deren Längen etwa dem doppelten Abstand : Anode-Glaswand entsprechen. Der Nachteil derartiger induktivitätsbehafteter Zwischenleitungen besteht darin, dass die Mehrfachschaltung wellenabhängig wird und praktisch nur für eine Wellenlänge optimal arbeiten kann.
Der erfindungsgemässe Schritt ist nun ein Zusammenbau der Elektrodensysteme in ein einziges Vakuumgefäss. Man sieht ohne weiteres ein, dass in diesem Falle die Elektrodensysteme noch näher zusammengerückt werden können. Die Glühkathoden können bereits innerhalb des Vakuumgefässes verbunden werden. Bei Magnetronröhren steht einer Reihenschaltung der Heizfäden nichts im Wege, da der Heizspannungsabfall längs des Heizfadens gegen die stets hohe Anodenspannung (für sehr kurze Wellen grössenordnungsmässig gleich 1000 Volt) vernachlässigt werden darf. Die Reihenschaltung ist, insbesondere bei Netzanschlussbetrieb, von Vorteil, da der bei Gleichstromnetzanschluss zu vernichtende Spannungsrest geringer und bei Wechselspannungsbetrieb die Dimensionierung des Heizstromwandlers günstiger ist.
Die vorteilhafteste Lösung für die Mehrfachröhre besteht in einer konstruktiven Vereinigung der zu den einzelnen Entladungssystemen gehörigen Anoden, welche in den folgenden Figuren schematisch dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Entladungsgefäss G mit sechs parallelgeschalteten Entladungsstrecken, deren jede aus einer Glühkathode K und einer zweiteiligen Anode. A, besteht.
Die Anoden sind zu zwei geschlossenen Flächen vereinigt, deren Erzeugende parallel zu den Glühkathoden verlaufen und deren Querschnitt sich angenähert aus aneinandergereihten Halbkreisen zusammensetzt.
Wie man sieht, entfallen bei dieser Bauart sämtliche Verbindungsleitungen zwischen den parallel zu schaltenden Anodenhälften, so dass in dieser Hinsicht eine völlige Wellenunabhängigkeit erreicht ist. Die Heizfäden sind beispielsweise in Reihe geschaltet zu denken, so dass nur zwei Heizanschlüsse erforderlich sind. Auch sonst ist für jede Anodengruppe grundsätzlich nur ein Anschluss notwendig. Von den sechs inneren Anodenhälften. Awird ein rohrförmiger HoHraum gebildet, der zu verschiedenen Zwecken nutzbar gemacht werden kann. Beispielsweise können die Heizstromzuführungen durch diesen Hohlraum geleitet werden, wodurch sich ohne weiteres eine vollkommene Abschirmung der Heizleitungen ergibt.
Anderseits kann der innere Hohlraum auch zur Durchleitung eines Kühlmittels, beispielsweise von Wasser oder Kaltluft, benutzt werden.
Da die äusseren Anodentälften i eine geschlossene Fläche bilden, kann diese als Gefässwand benutzt werden, wodurch der Aufbau vereinfacht und die Wärmeabfuhr erleichtert wird. Der in Fig. 2 angedeutete Systemaufbau bietet die Möglichkeit zu einer besonders günstigen Ausbildung der an die beiden Anodengruppen anzusclliessenden Energieleitungen.
In Fig. 3 ist eine Mehrfachröhre in Verbindung mit einem Energieleitungssystem in Ansicht dargestellt. Die miteinander verbundenen Anodenhälften JL bilden die Seitenwand des Vakuumgefässes, welches den beiden Enden durch scheibenförmige Körper B angesellossen ist, an denen die inneren
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anoden A1 gehen in ein MetallrohrE, über ; in gleicher Weise wird die innere Anodengrulpe A2 (vgl. Fig. 2) durch ein Rohr E2fortgesetzt. Diese beiden Rohre bilden eine konzentrische Energiekitung und dienen sowoll zur Fortleitung der hochfrequenten Schwingungen nach dem Nutzkreis (Antenne) als auch zur Gleich spannungszuführung an die Anoden. Das Magnetfeld wird durch eine koaxiale Spule F erzeugt.
Als Material für die Abschlussscheibe B eignen sich insbesondere keramische Massen. Diese gestatten die Ausführung von rohrförmigen Einschmelzungen, wie sie im vorliegenden Falle für den Anschluss der inneren Energieleitung E2 benötigt werden. Die vakuumdichte Verbindung der Anoden bzw. der
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In Fig. 4 ist eine Anordnung nach Fig. 3 im Schnitt gezeichnet, wobei eine durchaus schematische Darstellung gewählt wurde. Die beiden Anodensysteme sind wieder mit Al und A2 und deren als Energieleitung dienende Fortsetzungen mit J und E2 bezeichnet. Man erkennt ferner die dazugehörigen
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Kathoden K, welche an den Endscheiben B abgestützt und etwa in Reihe geschaltet sein mögen. Die
Elektroden sind mit den aus keramischen Materialien bestehenden Scheiben B unter Vermittlung von
Zwischenglasschichten z verschmolzen.
Die innere Anodengruppe ist nach der linken Seite hin zu einem
Rohr W1 verlängert ; innerhalb desselben befindet sich ein konzentrisches Rohr Dieses Rohrsystem dient zur Zu-und Ableitung des Kühlmittels, welches den durch die Pfeile bezeichneten Weg nimmt.
Die zur Erzeugung des Magnetfeldes dienende Spule ist wieder mit F bezeichnet.
Falls noch grössere Schwingleistungen benötigt werden, als mit einer Mehrfachröhre erzeugt werden können, bietet gerade die in den Fig. 3 und 4 in ihren Grundzügen dargestellte Konstruktion die Möglichkeit, mehrere derartige Mehrfachröhren in äusserst zweckmässiger Weise parallel zu schalten.
Wie dabei vorzugehen ist, soll an Hand der Fig. 5 erläutert werden. Es seien die äusseren Anodensysteme zweier Mehrfachröhren mit A bezeichnet, die beiden Röhren sind in der vorhin beschriebenen Weise durch konzentrische Energieleitungssysteme Ei, miteinander verbunden ; dieses wird nach rechts fortgesetzt und führt dort entweder zu weiteren Röhren oder zum Verbraucher. Die Kathoden beider
Röhren sind in Reihe geschaltet und durch die Leitungen H'miteinander verbunden ; die Heizstrom- zuführung erfolgt an den Klemmen H. Das Magnetfeld ist für jede Röhre gesondert durch Feldspulen F erzeugt.
Eine andere räumliche Anordnung mehrerer Entladungssysteme ist in Fig. 6 in perspektivischer
Darstellung angedeutet. Es sind vier Entladungssysteme vorgesehen, welche aus je einer geradlinigen Glühkathode KKund zwei halbzylindrischen Anoden. Ai, bestehen. Die Elektrodensysteme sind parallel zueinander derart angeordnet, dass ihre Glühkathoden in einer Ebene liegen und die Anoden zu zwei wellblechförmigen Gebilden vereinigt sind. Diese Art des Aufbaues ergibt äusserst einfache Elektroden- formen und auch eine einfache Halterung der einzelnen Bestandteile. Die Anordnung nach Fig. 6 ist besonders für eine geringe Anzahl von Entladungssystemen geeignet, während die Anordnung nach
Fig. 2 hauptsächlich für eine grössere Anzahl (drei oder mehr) in Frage kommt.
Einen besonders einfachen Aufbau der Mehrfachröhre erhält man durch Verwendung von Form- stücken aus keramischem Material, welche Metallbelegungentragen, die als Anode dienen. Der keramische
Körper dient zweckmässig gleichzeitig als Vakuumgefäss. Eine derartige Anordnung zeigt die Fig. 7 im Schnitt. J1 und Ja sind zwei Körper aus keramischem Material, deren einander zugekehrte Flächen mit halbzylindrischen Vertiefungen versehen sind und in deren Achse die Glühkathoden K liegen. Die betreffenden Seiten der keramischen Körper sind mit Metallbelegungen i bzw. versehen, welche beispielsweise durch Aufspritzen hergestellt werden und als Anoden dienen. Die zentrale Bohrung C kann im Bedarfsfalle zur Durchleitung eines Kühlmittels benutzt werden.
Die Verwendung keramischen
Materials hat gerade bei Mehrfachröhren eine erhöhte Bedeutung, weil in diesem Falle eine genaue Über- einstimmung in der Gestalt der einzelnen Entladungssysteme erzielt werden kann und der gerade bei
Mehrfachröhren sonst sehr komplizierte Aufbau in einfachster Weise gelöst ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mehrfachmagnetronröhre, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere aus je mindestens einer Kathode und mindestens zwei voneinander galvanisch getrennten Auffangeelektroden (Anoden) bestehende Entladungssysteme, mit räumlich weitgehend getrennten Entladungsstrecken, in demselben
Röhrengefäss angeordnet sind.