Magnetronanordnung. Die Erfindung betrifft eine Magnetron- anordnung.
Eine Magnetronanordnung besteht im allgemeinen aus drei verschiedenen Bestand teilen: Der Entladungsröhre, der Vorrich tung zur Erzeugung des Magnetfeldes und den an die Röhre angeschlossenen Schalt elementen und Spannungsquellen. Die Ab messungen des Elektrodensystems der Röhre werden unter anderem durch die zu erzeu gende 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 Wir kungsgrad von etwa<B>10%</B> muss für Wellen längen von 50 em 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 Erzeu gung sehr kurzer Wellen sehr kleine Ab- messungen besitzen müssen, vertragen sie auch nur eine verhältnismässig geringe Be lastung und können nur kleine Schwing leistungen abgeben. Wenn man grössere Leistungen benötigt, ist man daher gezwun gen, mehrere Entladungssysteme parallel zu schalten. Hierbei macht sich der Umstand störend bemerkbar, dass die Länge der zur Verbindung der verschiedenen Röhren die- _ nenden Leitungen grössenordnungsmässig gleich der Wellenlänge wird.
Diese Leitun gen müssen daher auf die jeweilige Betriebs wellenlänge abgestimmt werden, damit sie dem Durchgang der Hochfrequenz keinen grossen Widerstand entgegensetzen und ein phasenrichtiges Zusammenarbeiten der ein zelnen Röhren ermöglichen; die Notwendig keit dieser Abstimmung erschwert nicht nur die Einstellung überhaupt, sondern ins besondere den Wellenwechsel.
Bei Magne- tronanordnungen treten noch einige weitere Schwierigkeiten hinzu, welche für die prak- tische Verwendung von Parallelschaltungen prohibitiv wirken. Man verfuhr bisher so, dass man zwei oder mehrere, aus je einer Röhre und der dazu gehörigen Vorrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes bestehende Aggregate zusammenschaltet. Wenn man das Magnetfeld durch Elektromagnete er zeugte, ergab sich dabei eine Vervielfachung des an sich sehr hohen Verbrauches an Er regerleistung.
Bei permanenten Magneten, deren Einzelgewicht kaum weniger als 1 kg betragen dürfte, führte die Parallelschaltung zu einer derartigen Steigerung des Gewich- ès und Volumens der Anordnung, dass sie für die Mehrzahl der praktischen Verwen dungsfälle nicht mehr in Betracht kam.
Ausserdem mussten nicht nur die elektri schen, sondern auch die magnetischen Daten der einzelnen Aggregate in Übereinstim mung gebracht werden; die Notwendigkeit dieser zusätzlichen Einstellung bedeutet eine erhebliche Benachteiligung der Magnetron- anordnungen gegenüber andern Methoden zur Schwingungserzeugung (zum Beispiel der Bremsfeldschaltung). Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung aller erwähnten Nachteile.
Erfindungsgemäss werden zwei oder mehr parallelgeschaltete Entladungsstrecken in dem gleichen Magnetfeld angeordnet. Zwecks Verringerung des Raumbedarfes und Herab setzung des Luftspaltes für die Kraftlinien bahn werden diese vorteilhaft in einem ge meinsamen Vakuumgefäss eingebaut. Um die Verbindungsleitung zwischen den paral lelgeschalteten Entladungssystemen mög lichst kurz zu halten beziehungsweise ganz entbehren zu können, werden die äussersten Elektroden der verschiedenen Entladungs systeme vorteilhaft konstruktiv vereinigt.
Durch die Verwendung eines gemein samen Magnetfeldes wird die betriebsmässige Handhabung des Gerätes wesentlich verein facht. Bei Einbau der einzelnen Entladungs strecken in ein gemeinsames Vakuumgefäss führt dies zu einer gedrängten Anordnung, für die ein nicht wesentlich ausgedehnteres Magnetfeld benötigt wird als für ein ein- ziges Entladungssystem. Wenn man schliess lich die Entladungsanoden der einzelnen Teilsysteme unmittelbar miteinander ver bindet, ist die Zusammenschaltung wellen unabhängig und daher ebenso einfach zu handhaben wie eine einfache Röhre.
Es sollen nunmehr anhand der Zeich nung Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert werden, wobei sich Gelegenheit finden wird, auf besonders vorteilhafte Aus führungsformen einzugehen.
In Fig. 1 ist zur Erzeugung des Magnet feldes ein permanenter Magnet M aus einem Material mit hoher Koerzitivkraft vorge sehen. In dem Luftspalt zwischen den bei den Polen<I>P</I> sind zwei Magnetronröhren L, angeordnet, deren jede eine geradlinig Glühkathode Ii und ein ein- oder mehrteili ges Anodensystem %1 enthält. Die an die Röhre angeschlossenen Schaltelemente sind in der Zeichnung fortgelassen, da sie im Zu sammenhang mit dem Erfindungsgegenstand ohne Bedeutung sind.
Es sei lediglich be merkt, dass die beiden Röhren an sich so wohl in Gegentakt-, als auch in Parallel schaltung betrieben werden können. Um das Magnetfeld auf einen möglichst geringen Raum zusammendrängen zu können, ist es natürlich zweckmässig, die Röhren P so aus zubilden, dass das Elektrodensystem mög lichst dicht an der Glaswand liegt, so dass einerseits der Abstand der beiden Systeme voneinander sehr gering ist und anderseits auch der Luftspalt zwischen den Polen P auf ein Mindestmass beschränkt werden kann.
Der nächste Schritt ist nun ein Zusam menbau der Elektrodensysteme in ein ein ziges Vakuumgefäss. Man sieht ohne weiteres ein, dass in diesem Falle die Elektroden systeme noch näher zusammengerückt wer den können. Die Glühkathoden können be reits innerhalb des Vakuumgefässes verbun den werden. Bei Magnetronröhren steht einer Reihenschaltung der Heizfäden nichts im Wege, da der Heizspannungsabfall längs des Heizfadens gegen die stets hohe Anoden- Spannung (für sehr kurze Wellen grössen ordnungsmässig gleich 1000 Volt) vernach lässigt werden darf.
Die Reihenschaltung ist, insbesondere bei Netzanschlussbetrieb, von Vorteil, da der bei Gleichstromnetzan- schluss zu vernichtende Spannungsrest gerin ger und bei Wechselspannungsbetrieb die Dimensionierung des Heizstromwandlers günstiger ist.
Die -vorteilhafteste Lösung für die Mehr fachröhre besteht in einer konstruktiven Vereinigung der zu den einzelnen Ent ladungssystemen gehörigen Anoden, welche in den folgenden Abbildungen schematisch dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Entladungsgefäss G mit sechs parallelge schalteten Entladungsstrecken, deren jede aus einer Glühkathode K und einer zwei teiligen Anode<I>A,,</I> A2 besteht. Die Anoden sind zu zwei geschlossenen Flächen ver einigt, deren Erzeugende parallel zu den Glühkathoden verlaufen und deren Quer schnitt sich angenähert aus aneinanderge- reihten Halbkreisen zusammensetzt. Wie man sieht, entfallen bei dieser Bauart sämt liche Verbindungsleitungen zwischen den parallel zu schaltenden Anodenhälften, so dass in dieser Hinsicht eine völlige Wellen. Unabhängigkeit erreicht ist.
Die Heizfäden sind beispielsweise in Reihe geschaltet zu denken, so dass nur zwei Heizanschlüsse er forderlich sind. Auch sonst ist für jede Anodengruppe grundsätzlich nur ein An schluss notwendig. Von den sechs innern Anodenhälften A., wird ein rohrförmiger Hohlraum gebildet, der zu verschiedenen Zwecken nutzbar gemacht werden kann. Beispielsweise können die Heizstromführun- gen durch diesen Hohlraum geleitet werden, wodurch sich ohne weiteres eine vollkom mene Abschirmung der Heizleitungen ergibt. Anderseits kann der innere Hohlraum auch zur Durchleitung eines Kühlmittels, bei spielsweise von Wasser oder Kaltluft, be nutzt werden.
Da die äusseren Anodenhälften A, 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 anzuschliessenden Energieleitungen.
In Fig. 3 ist eine Mehrfachröhre in Ver bindung mit einem Energieleitungssystem in Ansicht dargestellt. Die miteinander ver bundenen Anodenhälften A1 bilden die Sei tenwand des Vakuumgefässes, welches an den beiden Enden durch scheibenförmige Körper .B abgeschlossen ist, an denen die innern Elektroden abgestützt sind. Die Heizstromzuführung erfolgt durch seitliche Anschlüsse<I>H.</I> Die Aussenanoden<I>A,</I> gehen in ein Metallrohr E, über; in gleicher Weise wird die innere Anodengruppe A#e (ver gleiche Fig. 2) durch ein Rohr EZ fortge setzt.
Diese beiden Rohre bilden eine kon zentrische Energieleitung und dienen sowohl zur Fortleitung der hochfrequenten Schwin gungen nach dem Nutzkreis (Antenne), als auch zur Gleichspannungszuführung an die Anoden. Das Magnetfeld wird durch eine koaxiale Spule F erzeugt. Als Material für die Abschlussscheibe B eignen sich insbeson dere keramische Massen. Diese gestatten die Ausführung von rohrförmigen Ein schmelzungen, wie sie im vorliegenden Falle für den Anschluss der innern Energieleitung E2 benötigt werden.
Die vakuumdichte Ver bindung der Anoden beziehungsweise dex Heizstromdurchführung mit den kerami schen Teilen erfolgt am einfachsten durch Zwischenglassehichten.
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 A1 und A2 und deren als Energieleitung dienende Fortsetzungen mit E, und EZ be zeichnet. Man erkennt ferner die dazu ge hörigen Kathoden K, welche an den End- scheiben B abgestützt und etwa in Reihe geschaltet sein mögen.
Die Elektroden sind mit den aus keramischen Materialien be- stehenden Scheiben B unter Vermittlung von Zwischenglasschichten r verschmolzen. Die innere Anodengruppe ist nach der lin ken Seite hin zu einem Rohr W,_ verlängert; innerhalb desselben befindet sich ein kon zentrisches Rohr WI!. Dieses Rohrsystem dient zur Zu- und Ableitung des Kühl mittels, welches den durch die Pfeile be zeichneten Weg nimmt. Die zur Erzeugung des Magnetfeldes dienende Spule ist wieder mit E bezeichnet.
Falls noch grössere Schwingleistungen benötigt werden, als mit einer Mehrfach röhre erzeugt werden können, bietet gerade die in den Fig. 3 und 4 in ihren Grund zügen dargestellte Konstruktion die Mög lichkeit, 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 äussern Anodensysteme zweier Mehr fachröhren mit A bezeichnet; die beiden Röhren sind in der vorhin beschriebenen Weise durch konzentrische Energieleitungs systeme El, E2 miteinander verbunden; die ses 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 Lei tungen H' miteinander verbunden; die Heiz stromzuführung erfolgt an den Klemmen H. Das Magnetfeld ist für jede Röhre geson dert durch Feldspulen F erzeugt.
Eine andere räumliche Anordnung meh rerer Entladungssysteme ist in Fig. 6 in perspektivischer Darstellung angedeutet. Es sind vier Entladungssysteme vorgesehen, welche aus je einer geradlinigen Glüh- kathode K und zwei halbzylindrischen Ano den A,, A2 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 Auf baues 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 haupt sächlich für eine grössere Anzahl (drei oder mehr) in Frage kommt.
Einen besonders einfachen Aufbau der Mehrfachröhre erhält man durch Verwen dung von Formstücken aus keramischem Material, welche Metallbelegungen tragen, die als Anode dienen. Der keramische Kör per dient zweckmässig gleichzeitig als Vakuumgefäss. Eine derartige Anordnung zeigt die Fig. 7 im Schnitt. J, und J2 sind zwei Körper aus keramischem Material, deren einander zugekehrte Flächen mit halb zylindrischen Vertiefungen versehen sind, und in deren Achse die Glühkathoden K lie gen.
Die einander zugekehrten Seiten der keramischen Körper sind mit Metallbelegun gen A, bezw. A2 versehen, welche beispiels weise durch Aufspritzen hergestellt werden und als Anoden dienen. Die zentrale Boh rung C kann im Bedarfsfalle zur Durch leitung eines Kühlmittels benutzt werden. Die Verwendung keramischen Materials hat gerade bei Mehrfachröhren eine erhöhte Be deutung, weil in diesem Falle eine genaue Übereinstimmung in der Gestalt der einzel nen Entladungssysteme erzielt werden kann, und der gerade bei Mehrfachröhren sonst sehr komplizierte Aufbau in einfachster Weise gelöst ist.