DE961277C - Magnetronroehre mit einer ringfoermigen Kathode und einem ringfoermigen Anodenblock gleichen Durchmessers - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 4. APRIL 1957

C 5684 Villa/2ig

Henri Gutton, Paris

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung hat eine Röhre der Magnetronbauart zum Gegenstand. Die bisher allgemein benutzten Magnetronröhren mit Hohlräumen besitzen eine Anode und eine zylindrische koaxiale Kathode, die von der Anode umgeben ist, wobei in dem zwischen der Anode und der Kathode gelegenen Wechselwirkungsraum ein axiales Magnetfeld und ein radiales elektrisches Feld erzeugt wird.

Bei diesen Magnetronröhren sind verschiedene Einrichtungen vorgesehen, um die Schwingungsfrequenz der Röhre zu verändern, wahrend die Abmessungen des zwischen Anode und Kathode gelegenen Wechselwirkungsraumes bei einem gegebenen Magnetron fest sind.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, an einer Magnetfeld'röhre, um diese in einem gewissen Frequenzbereich durchzustimmen, einzelne Anodensegmentgruppen in der Achsrichtung des Elektrodensystems gegeneinander zu verschieben. Solche Röhren sind heikel und geben leicht zu Störungen Anlaß.

Vorgeschlagen ist ferner bereits eine Magnetronröhre mit einer ringförmigen Kathode und einem ringförmigen Anodenblock gleichen Durchmessers, die zueinander parallel und in axialer Richtung einander gegenüberstehend um die Röhrenadhse angeordnet sind und bed der der Anodenblock längs seines Umfanges Resonanzhöhlräume aufweist, welche an der der Kathode gegenüberliegenden Stirnseite des Anodenblockes mit schlitzartigen öffnungen versehen sind', und bei der Polschuhe zur Erzeugung eines im Raum zwischen Anoden-

block und Kathode (Wechselwirkungsraum) radial verlaufenden Magnetfeldes vorgesehen sind.

Die Erfindung kennzeichnet sich demgegenüber dadurch, daß der Anodenblock von einem Hohlzylinder gebildet wird, welcher in einer Richtung senkrecht zum Kathodenring verschiebbar ist. Die Arbeitscharakteristiken der Röhre können so nach Belieben in weiten Grenzen verändert werden.

Die Erfindung kennzeichnet sich weiter dadurch, ίο daß der Innenraum des Anodenhohlzylinders mit den Resonanzhohlräumen durch radiale Öffnungen in- Verbindung steht, derart, daß diese ein Kopplungselement zwischen den Resonanzhohlräumen und einem mit dem Innenraum des Anoderihohl-Zylinders verbundenen äußeren Nutzkreis darstellen.

Hieraus ergibt sich, daß die Einrichtung gemäß der Erfindung ein immer richtig eingestelltes Kopplungselement aufweist, was im Vergleich mit den so früheren Einrichtungen einen wichtigen Fortschritt darstellt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Anodenhohlzylinder auf der der Kathode abgewandten Seite in an sich bekannter Weise durch ein Fenster verschlossen, das aus ■ einem Stoff besteht, der den vakuumdiohten Verschluß der Anordnung gewährleistet, jedoch für die Hochfrequenzenergie durchlässig ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. ι einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Magnetronröhre,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie a-a der Fig. i,

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht des Anodenblockes und der Kathode und

Fig. 4 einen Teilschnitt der Anode und der mit •40 Ablenkflächen ausgestatteten Kathode.

Nach Fig. ι befinden sich eine ringförmige Anode ι und .eine ringförmige Kathode 2, welche parallel und einander gegenüberliegend um die Röhrenachse angeordnet sind, in dem Luftspalt eines Magnetsystems. Dieses besteht aus einem ringförmigen ferromagnetischen Teil 3 und einem zylindrischen ferromagnetischen Teil 4, zwischen welchen ein Flansch 5 aus einem unmagnetischen Metall luftdicht eingelötet ist.

Diese Polstücke sind an einen Topfelektromagnet 6 angesetzt, dessen Erregerwicklung mit 7 bezeichnet ist. Das in dem Luftspalt zwischen den Polstücken 3, 4 wirksame magnetische Feld ist ein auf die Röhrenachse zentriertes Radialfeld. Das ein dichtes Fenster 14 tragende Teil 8 und das an dem Polstück 3 luftdicht befestigte Teil 9 sind durch eine dichte Membran 10 verbunden und bilden mit den Polstücken 3, 4 und dem Flansch^ einen dichten Kolben, in welchem das Vakuum hergestellt wird. Mit Hilfe einer Schraubenmutter 11, welche sich in dem an dem Polstück 3 befestigten unmagnetischen Teil 12 dreht, kann das Teil 8 und folglich die mit diesem fest verbundene Anode 1 axial verschoben werden. Dadurch wird der die Anode von der Kathode trennende Raum (Wechselwirkungsraum) mehr oder weniger vergrößert oder . verkleinert, da die Kathode durch einen (nicht dargestellten) Träger eine feste Lage besitzt.

In der Anode 1 sind Ausnehmungen 1' eingeschnitten, welche in Fig. 1 als radiale Nuten dargestellt sind, die gleichmäßig längs des Anodenumfangs verteilt sind und in den Wechselwirkungsraum durch gleiche öffnungen einmünden.

Diese Nuten können verschiedene Formen erhalten, z. B. zylindrische Hohlräume, welche durch Schlitze mit dem Wechselwirkungsraum in Verbindung stehen, Hohlräume von in axialer Richtung ungleicher Tiefe, Hohlräume mit geneigten Grundflächen, Hohlräume, welche nur in den Wechselwirkungsraum einmünden. Man kann auch Einstiche vorsehen, welche in den Stegen zwischen benachbarten Hohlräumen angebracht werden, um diese Hohlräume zu entkoppeln.

Eine dichte Durchführung ist füi die Leiter 13 vorgesehen, welche den Strom zu dem Heizelement 16 der Kathode führen. Vorzugsweise ist an dieser nur der gegenüber der Anode liegende Teil 2' emittierend. Diese Leiter führen ferner die Spannung zu, welche das Potential der Kathode in Dezug auf die an Masse gelegte Anode festlegt.

Ein Kopplungsfenster 14, welches mit einer Platte 14' aus Isoliermaterial (z. B. Glimmer, Glas usw.) luftdicht verschlossen ist, gestattet die Entnahme der verfügbaren Hochfrequenzenergie. Dieses Fenster kann im übrigen durch eine Kopplungsschleife ersetzt werden, die in geeigneter Weise.auf dem Anodenteil gegenüber der Kathode angeordnet wird.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie a-a der Fig. i. Fig. 3 ist eine perspektivische Teilansicht der Anode und der Kathode, wobei dieselben Teile in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen sind·.

Die Kathode 2 kann auch mit Ablenkflächen 15, 15' versehen werden, die zwei die Anode einfassende Metallzylinder bilden (Fig. 4). Diese Zylinder haben eine doppelte Aufgabe: Sie führen sowohl das Hochfrequenzfeld als auch die Elektronen.

Hochfrequenzmäßig bildet der Raum Anode-Kathode eine kreisförmig geschlossene Verzögerungsleitung, deren die Verzögerung bestimmende und als Kette geschaltete Elemente jede geeignete Form annehmen können.

Diese Magnetronröhre hat mit dem bekannten zylindrischen Magnetron das Merkmal gemeinsam, daß die Verzögerungsleitung .mit periodischer Struktur in sich geschlossen ist. Es treten daher bei einer Reihe von diskreten, durch die Abmessungen des Kreises bestimmten Wellenlängen zwei gegenseitig umlaufende Wellen auf, und es besteht die Möglichkeit, daß die Röhre auf einer zugehörigen Frequenz zum Schwingen kommt.

Dadurch, daß der Anodenblock von einem Hohlzylinder ι gebildet wird, der senkrecht zum Ka- i»s thodenring 2 verschiebbar ist, kann die Betriebs-

wellenlänge durch eine mechanische Veränderung von außen geändert werden. Die radialen Öffnungen i', durch welche der Innenraum desAnodenhöhlzylinders mit den Resonanzhohlräumen inVerbindung steht, stellen ein Kopplungselement zwischen den Resonanzhohlräumen und einem mit dem Innenraum verbundenen äußeren Nutzkreis dar. Da ferner der Anodenhohlzylinder auf der der Kathode abgewandten Seite durch ein Fenster 14' verschlossen ist, das einen vakuumdichten Verschluß der Anordnung gewährleistet, jedoch für die Hodhfrequenzenergie durchlässig ist, wird durch eine passende, dem Fachmann bekannte Formgebung der öffnungen die Kopplung der von der Magnetronröhre erzeugten Welle mit dem Ausgangs- !hohlleiter (in Fig. 1 nicht dargestellt) besonders einfach, ohne daß die Anpassung des Kopplungselements bei Verstellung der Betriebswellenlänge sich nennenswert ändert.

Obwohl die beschriebene Röhre besonders für den Betrieb als Ultrahochfrequenzgenerator bestimmt ist, kann sie auch als Verstärker benutzt werden, wenn man sie mit einem Eingangskreis und einem Ausgangskreis ausrüstet und die ganze Anordnung so regelt, daß Schwingungen verhindert werden, insbesondere indem man zwischen den Anodenelementen Entkopplungsmittel vorsieht.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Magnetronröhre mit einer ringförmigen Kathode und einem ringförmigen Anodenblock gleichen Durchmessers, die zueinander parallel und in axialer Richtung einander gegenüberstehend um die Röhrenachse angeordnet sind und bei- der der Anodenblock längs seines Umfanges Resonanzhohlräume aufweist, welche an der der Kathode gegenüberliegenden Ringnaohe des Anodenblocks mit söhlitzartigen öffnungen versehen sind, und bei der Polschuhe zur Erzeugung eines im Raum zwischen Anodenblock und Kathode (Wechselwirkungsraum) radial verlaufenden Magnetfeldes vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenblock von einem Hohlzylinder gebildet wird, welcher in einer Richtung senkrecht zum Kathodenring verschiebbar ist.
2. 2. Magnetronröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum desAnodenhohlzylinders mit den Resonanzhohlräumen durch radiale öffnungen in Verbindung steht, derart, daß diese ein Kopplungselement zwischen den Resonanzhohlräumen und einem mit dem Innenraum des Anodenhohlzylinders verbundenen äußeren Nutzkreis darstellen.
3. 3. Magnetronröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenhohlzylinder auf der der Kathode abgewandten Seite durch ein Fenster verschlossen ist, das aus einem Stoff besteht, der den vakuumdichten Verschluß der Anordnung gewährleistet, jedoch für die Hochfrequenzenergie durchlässig ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 895954, 916088.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen