DE1036397B - Magnetrongeneratorroehre einstellbarer Frequenz - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Nach dem Prinzip des Magnetrons gebaute Schwingröhren haben eine verhältnismäßig feste Betriebs frequenz, die durch die Abmessungen des Hohlraumresonators (der Hohlraumresonatoren) gegeben ist. Es ist schwierig, Magnetrone zu bauen, deren Frequenz über einen genügend weiten Abstimmbereich einstellbar ist.

Es wurden zu diesem Zweck bereits Magnetronröhren mit einer zentralen zylindrischen Kathode und einem einzigen Hohlraumresonator vorgeschlagen. Bei diesen Röhren ist in einem die Kathode koaxial umschließenden Metallzylinder, der mit zwei Deckplatten abgeschlossen ist, koaxial zu demselben eine in sich geschlossene Verzögerungsleitung mit ineinandergreifenden Gliedern angeordnet, so daß der Hohlraumresonator des Magnetrons durch den Metallzylinder, die Deckplatten und die Verzögerungsleitung begrenzt ist.

Bekanntlich besteht eine solche Verzögerungsleitung meist aus zwei kammartigen Teilen mit gleichmäßig voneinander entfernten Gliedern, wobei die Glieder des ersten Teiles an der einen Deckplatte und die Glieder des anderen Teiles an der anderen Deckplatte befestigt sind. Die Kathode befindet sich im Mittelteil der Röhre.

In solchen Röhren wird die Betriebsfrequenz verändert, indem man beispielsweise die eine Deckplatte auf die andere zu und von derselben weg bewegt, während die Lage der letzteren in bezug auf den Röhrenkolben unverändert bleibt. Die Verschiebung der ersteren Deckplatte geht demnach längs der Achse des Magnetrons vor sich. Diese Anordnung hat verschiedene Nachteile. Der Zylindermantel des Hohlraumresonators muß nachgiebig sein, was schwierig auszuführen ist. Ferner ist der hierdurch erzielte Abstimmbereich klein. Die axiale Länge des Wechselwirkungsraumes der Röhre wird verändert, wodurch sich Veränderungen und Verzerrungen des elektromagnetischen Feldes in diesem Raum ergeben. Dies hat schädliche Einflüsse auf den Wirkungsgrad der Röhre.

Ferner sind Magnetronröhren mit einer zentralen zylindrischen Kathode und einem einzigen Hohlraumresonator bekannt, der auf der Kathodenseite von einer die Kathode koaxial umschließenden, in sich geschlossenen Verzögerungsleitung mit ineinandergreifenden Gliedern begrenzt wird, wobei das Volumen dieses Hohlraumresonators und demgemäß die Betriebsfrequenz des Magnetrons dadurch verändert werden kann, daß am Umfang des Hohlraumresonators angebrachte Schrauben mehr oder weniger tief in den Hohlraum eingeschraubt werden. Mit einer derartigen Anordnung läßt sich ebenfalls nur ein sehr schmales Frequenzband bestreichen. Die Einstellung der Ein-Magnetrongenera torröhre
einstellbarer Frequenz

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 10. April 1954

Andre Leblond, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

dringtiefe der einzelnen Schrauben ist zudem langwierig und umständlich.

Es ist ferner bekannt, bei Vielkreismagnetronen Stifte anzuordnen, deren Anzahl um eins kleiner ist als die Anzahl der Hohlraumkreise, wobei jeder Stift in einen Resonanzkreis zu liegen kommt, mit Ausnahme des Hohlraumes, aus welchem die Schwingenergie ausgekoppelt wird. Die Stifte werden van einer drehbaren Scheibe getragen. Durch entsprechende Drehung der Scheibe um ihre Achse können die Stifte innerhalb ihrer jeweiligen Resonanzkreise verschoben werden. Hieraus ergibt sich eine geringe Impedanzänderung der betreffenden Kreise, wodurch eine kleine Änderung der Betriebsfrequenz der Röhre zwecks genauer Einstellung derselben auf den gewünschten Wert möglich ist. Eine derartige Abstimmvorrichtung ist in einem Magnetron mit einer Verzögerungsleitung mit ineinandergreifenden Gliedern nicht verwendbar und würde die Abstimmung der Röhre in einem breiten Frequenzband nicht gestatten.

Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, eine Magnetronröhre zu schaffen, in der solche Nachteile weitgehend vermieden sind.

Die erfindungsgemäße Magnetrongeneratorröhre ist dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Hohlraumresonators eine weitere, die erste Verzögerungsleitung koaxial umschließende, in sich geschlossene Verzögerungsleitung periodischer Struktur angeordnet ist (zweite Verzögerungsleitung) und daß eine der beiden Verzögerungsleitungen um die gemeinsame Achse drehbar ist.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Hierin zeigt

Fig. 1 einen Achsenschnitt durch ein erfindungsgemäßes Magnetron,

Fig. 2 und 3 Schnitte senkrecht zur Achse längs der Ebenen P-Q bzw. U-V in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Magnetron, das einen vakuumdichten Kolben besitzt, der aus einem hohlen Metallzylinder 1 und zwei Glasdeckeln 101 und 102 besteht. An der Innenseite des Zylinders 1 sind zwei ringförmige Ausnehmungen 2 und 3 vorgesehen, in denen mit Hilfe von Schrauben 6 bzw. 7 zwei Ringplatten 4 bzw. 5 befestigt sind, die koaxial zum Kolben 1 sind. Diese beiden Ringplatten tragen längs des Umfangs ihrer öffnungen die Glieder einer ersten Verzögerungsleitung, beispielsweise die ineinandergreifenden Glieder 8 und 9 zweier Kämme, die als innere Verzögerungsleitung bezeichnet werden soll.

In den Platten 4 und 5 sind koaxiale ringförmige Ausnehmungen 20 vorgesehen. In diesen Ausnehmungen ist ein hohler Metallzylinder 12 drehbar gelagert. Am Zylinder 12 sind mit Hilfe von Schrauben 15 und 16 die Glieder einer zweiten Verzögerungsleitung befestigt, beispielsweise die ineinandergreifenden Glieder 13 und 14 zweier weiterer Kämme. Sie bilden die äußere Verzögerungsleitung. In der Mitte des Zylindermantels 12 zwischen den Ringplatten 4 und 5 ist eine Vertiefung 17 angebracht. In diese greift das abgebogene Ende eines Stabes 18 ein, der sich durch eine öffnung 19 des Kolbens 1 hindurcherstreckt (Fig. 3). Die Anordnung 12-13-14 kann mittels des von außen betätigten Stabes 18 in bezug auf die innere, festliegende Verzögerungsleitung 8-9 um einen gewissen Winkel verdreht werden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Rändelknopfes 33 geschehen, der ein Gewinde 34 besitzt. Ein Metallbalg 35 macht in bekannter Weise die Anordnung vollkommen vakuumdicht. Durch eine öffnung 23 des Kolbens 1 geht eine koaxiale Leitung 22 hindurch. Der Mittelleiter 24 ist an einen Fortsatz 25 eines Gliedes 21 der inneren Verzögerungsleitung angeschlossen (Fig. 1). Ferner sind im Kolben 1 zwei weitere öffnungen 26 und 27 vorgesehen, durch welche die Heizleitungen hindurchgehen, die auch die axial angeordnete Kathode 28 tragen. Die öffnungen 23, 26 und 27 werden durch keramische Stopfen 23', 26' und 27' abgeschlossen. Der Heizstrom wird von einer Stromquelle 31 über die Leiter 29 und 30 geliefert. Eine zweite Spannungsquelle 32 liefert den festen Spannungsunterschied zwischen dem geerdeten Kolben 1 bzw. der inneren Verzögerungsleitung und der Kathode 28, der zum Betrieb der Röhre erforderlich ist. Ein nicht dargestellter Dauermagnet oder Elektromagnet erzeugt in bekannter Weise ein gleichförmiges Magnetfeld parallel zur Achse der Röhre im Raum zwischen der inneren Verzögerungsleitung 8, 9 und der Kathode 28. Die öffnungen 11 in der Platte 5 dienen zur Evakuierung des Raumes zwischen den Zylindern 1 und 12. Entsprechende öffnungen 10 sind in der Platte 4 vorgesehen. 36 bezeichnet den Wechselwirkungsraum.

Die Röhre arbeitet folgendermaßen: Der Zylinder 12, die Abdeckplatten und die innere Verzögerungsleitung bilden einen Hohlraumresonator mit einer wohlbestimmten Resonanzfrequenz. Die äußere Verzögerungsleitung ist innerhalb dieses Hohlraums drehbeweglich angeordnet. Jede Stellung der äußeren Verzögerungsleitung in bezug auf die innere Verzögerungsleitung entspricht einer bestimmten Konfiguration des elektromagnetischen Feldes im Hohlraum. Demgemäß entspricht jede dieser Stellungen einer bestimmten Betriebsfrequenz des Magnetrons.

Wenn die äußere Verzögerungsleitung um einen solchen Winkel gedreht wird, daß ein Glied 13 die Stellung einnimmt, die vorher das benachbarte Glied 13 innehatte, wird das Feld seine ursprüngliche Konfiguration wieder erreicht haben. Wenn also Λ" die Gesamtzahl der Glieder der äußeren Verzögerungsleitung ist, gestattet eine Verdrehung dieser Verzögerungsleitung um einen Winkel -^- um die Röhrenachse das Bestreichen des gesamten Abstimmbereichs des Magnetrons.

Es wurde gefunden, daß der Abstimmbereich eines Magnetrons der geschilderten Art hauptsächlich von der axialen Länge der Glieder der beiden Verzögerungsleitungen, der axialen Länge der einander gegenüberstehenden Teile der ineinandergreifenden Glieder der beiden Kämme, dem Radius des Zylinders 12 und der Anzahl der Glieder jeder Verzögerungsleitung abhängt. Je größer die Anzahl der Glieder in jeder Verzögerungsleitung ist, desto kleiner ist der Winkel, um den die eine der beiden Verzögerungsleitungen verdreht werden muß, um das gesamte Frequenzband zu überdecken, in dem das Magnetron arbeiten kann.

Offensichtlich kann für den erfindungsgemäßen Zweck jede Verzögerungsleitung verwendet werden, die in Magnetronen brauchbar ist, wenn auch die Leitung mit ineinandergreifenden Gliedern besonders vorteilhaft erscheint.

Folgende Ausführungsformen der Erfindung erscheinen besonders vorteilhaft:

a) Die beiden Verzögerungsleitungen haben verschiedene Gliedzahlen, jedoch gleiche axiale Länge der Glieder;

b) die beiden Verzögerungsleitungen haben die gleiche Gliedzahl, jedoch die axiale Länge der Glieder ist in den beiden Leitungen verschieden;

c) die beiden Verzögerungsleitungen haben verschiedene Gliedzahlen und verschiedene axiale Gliedlängen;

d) die beiden Verzögerungsleitungen haben gleiche Gliedzahl und gleiche axiale Gliedlängen, wie es oben beschrieben wurde.

Ferner ist noch eine verschiedene Ausbildung der beiden Verzögerungsleitungen denkbar.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung liegen vor allem darin, daß das gesamte breite Frequenzband durch Drehung um einen gegebenen kleinen Winkel überstrichen werden kann, ohne daß sich die Abmessungen des Wechselwirkungsraumes ändern.

Claims (7)

1. Patentanspruch ε-1. Magnetrongeneratorröhre einstellbarer Frequenz mit einer zentralen zylindrischen Kathode, einer die Kathode koaxial umschließenden, in sich geschlossenen Verzögerungsleitung periodischer Struktur (erste Verzögerungsleitung) und einem diese Verzögerungsleitung koaxial umschließenden Metallzylinder, an dessen Stirnseiten ringförmige Platten angeordnet sind, so daß sich ein Hohlraumresonator ergibt, der von der Verzögerungsleitung, dem Metallzylinder und den ringförmigen Platten begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Hohlraumresonators eine weitere, die erste Verzögerungsleitung koaxial umschließende, in sich geschlossene Verzögerungs-

   leitung periodischer Struktur angeordnet ist (zweite Verzögerungsleitung) und daß eine der beiden Verzögerungsleitungen um die gemeinsame Achse drehbar ist.
2. 2. Magnetronröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verzögerungsleitung eine Verzögerungsleitung mit ineinandergreifenden Gliedern ist.
3. 3. Magnetronröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verzögerungsleitung über die ringförmigen Platten mit dem Röhrenkolben starr verbunden ist und daß an der Innenseite dieser Platten ringförmige Ausnehmungen angebracht sind, welche die zweite Verzögerungsleitung bei ihrer Drehbewegung um die gemeinsame Achse führen.
4. 4. Magnetronröhre nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verzögerungsleitung aus zwei Kämmen besteht, die an den Metallzylinder (12) starr befestigt sind, und daß der Metallzylinder eine Vertiefung (17) aufweist, in welche das abgebogene Ende eines durch

   den Röhrenkolben vakuumdicht hindurchgeführten Stabes (18) eingreift", so daß der Metallzylinder mit der zweiten Verzögerungsleitung um die gemeinsame Achse verdreht werden kann.
5. 5. Magnetronröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glied (21) der nicht drehbar angeordneten Verzögerungsleitung einen Fortsatz (25) aufweist, an den der Innenleiter der zur Abnahme der Hochfrequenzenergie dienenden koaxialen Leitung angelötet ist.
6. 6. Magnetronröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verzögerungsleitungen hinsichtlich der Gliederzahl voneinander abweichen.
7. 7. Magnetronröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verzögerungsleitungen hinsichtlich der nutzbaren axialen Länge ihrer Glieder voneinander abweichen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. 2 527 699;
   französische Patentschrift Nr. 933 936.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 809' 597/447 8.58