Magnetr an für Ultrakurzwellen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ma gnetroh, bei dem die spiralförmigen Elektro nenbahnen von einer zylindrischen Anode mit wenigstens einem axial gerichteten Schlitz umschlossen werden, und bezweckt, eine solche Ausbildung des Magnettuns. dass es zur Erzeugung, Verstärkung oder Gleich richtung von Ultrakurzwellen geeignet ist.
Nach der Erfindung wird dieser Zweck dadurch erreicht, dass- mindestens ein Hohl raumresonator, dessen Wandung einen mit dem genannten Schlitz in bezug auf die Form und Grösse wenigstens nahezu überein stimmenden Schlitz aufweist, derart in der Nähe der Anode angeordnet ist, dass die beiden erwähnten Schlitze zusammenfallen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier in der beiliegenden Zeichnung dar gestellter Ausführungsbeispiele näher erläu tert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 schaubildlich das erste Ausfüh rungsbeispiel, Fig. 2a und 2b in Seiten- bezw. Drauf sicht einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1.
Fig. 3 bezieht sich auf die Wirkungs weise der Vorrichtung nach Fig. 1, und Fig. 4 veranschaulicht .die Verwendung der Vorrichtung als Detektor.
Fig. 5 zeigt das zweite AusfArungs- beispiel.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist ein Magnetroh mit einer entlüfteten Hülle 1, in der eine zylindrische, beiderends offene Anode 3 und zwei zylindrische, beiderends geschlossene Hohlraumresonatoren 5 und 7 untergebracht sind. Die Anode weist zwei axial gerichtete Schlitze 9 und 11 auf, wäh rend die Wandungen der Resonatoren 5 und 7 mit axial gerichteten Schlitzen 13 bezw. 15 versehen sind, die in bezug auf ihre Form und Grösse mit den Schlitzen 9 und 11 über einstimmen.
Die Resonatoren 5 und 7 sind längs der einander entsprechenden Ränder der Schlitze von Anode und Resonator durch Löten oder auf andere Weise leitend mit der Anode 3 verbunden. Die Anode und die Re sonatoren können eine von der abgebildeten abweichende Form erhalten, z. B. können die Resonatoren einen rechteckigen Querschnitt besitzen. Der Raum innerhalb der Anode 3 kann als ein Teil des von den Resonatoren umschlossenen Resonanzraumes betrachtet werden. In der Achse der Anode 3 ist eine linienförmige Kathode 17 angeordnet. Mit tels eines Dauermagneten 19 wird im Raum innerhalb der Anode 3 ein axial gerichtetes Magnetfeld erzeugt.
Anstatt eines Dauer magneten kann für den gleichen Zweck ein Elektromagnet oder eine Spule verwendet werden; bei Verwendung eines Dauermagneten können zylindrische oder kegelige Polschuhe vorgesehen sein, um innerhalb der Anode ein stärkeres und homogeneres Feld zu erhalten.
Die Kathode 17 wird über einen Regel widerstand 23 von einer Stromquelle 21 ge speist. Die Anode 3 ist mit der positiven Klemme einer Spannungsquelle 25 verbun den, deren negative Klemme mit dem Ka thodenkreis verbunden ist. Eine Kopplungs schleife 27 ist durch eine geeignete Öffnung 29 hindurch im Resonator 5 angeordnet und kann mit einem Belastungskreis, z. B. mit einer nicht dargestellten Antenne, verbunden sein.
In den Fig. _ 2a und 2u ist das aus der Anode und den Resonatoren bestehende t@le- bilde auf übersichtliche Weise nochmals dar gestellt.
Wenn die beschriebene Vorrichtung zur Erzeugung von Hochfrequenzschwingungen verwendet wird, so ist die Wirkungsweise folgende: Unter dem Einfluss des Magnet feldes bewegen sich die von der Kathode 17 ausgesandten Elektronen gemäss spiralförmi gen Bahnen nach der Anode. Hierbei wird angenommen, dass sich die Resonatoren 5 und 7 bereits im Schwingungszustand befinden, das heisst dass in diesen Resonatoren ein von stehenden elektromagnetischen Wellen er zeugtes Hochfrequenzwechselfeld vorhanden ist. Dieses Feld erstreckt sich bis in die Schlitze 9, 13 und 11, 15.
Die sich über die Schlitze hinwegbewegenden Elektronen und das genannte Feld üben eine Wechselwir kung aufeinander aus, die bei einer geeigne ten Einstellung zur Folge hat, dass von den Elektronen dem Feld Energie abgegeben wird, so dass die stehenden Wellen ununter brochen aufrechterhalten werden. Die Feld verteilung in radialer Richtung ist für einen zylindrischen Resonator in Fig. 3 veranschau licht, in der die waagrechte Achse die Quer achse A.-A durch die Resonatoren und die Anode darstellt (Fix. 2), während auf die senkrechte Achse die elektrischen Feldstärke komponenten Eck, z aufgetragen sind.
Weil die Kathode 17 senkrecht zur Richtung des elektrischen Feldes steht, bildet diese Elek trode praktisch kein Hindernis für die auf tretenden stehenden Wellen.
Ein Magnetron der beschriebenen Art kann auch als Detektor verwendet werden; eine zu diesem Zweck eingerichtete Schal tung ist in Fig. 4 dargestellt. Eine mit der Kopplungsschleife 27 in Fix. 1 übereinstim mende Schleife 31 ist hierbei über eine Über tragungsleitung 33 mit einer Empfangs antenne 35 verbunden. Die Anode steht über die Primäx.ivicklung eines Transformators 37 mit einer Anodenspannungsquelle 39 in Verbindung, und es wird die Kathode von einer Spannungsquelle 41 gespeist. Die Se kundärwicklung des Transformators 37 ist mit einer akustischen Wiedergabevorrich tung, z. B. einem Kopfhörer 43, verbunden.
Bei einer derartigen Wahl der Anoden spannungsquelle 39, dass der Arbeitspunkt im untern oder obern Krümmungsgebiet der Anodenstrom-Anodenspanriungskennlinie liegt, wird auf bekannte Weise eine Gleich richtung der empfangenen Schwingungen er zielt.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Magnetrons nach der Erfindung dar gestellt, bei dem vier Hohlraumresonatoren verwendet werden. Die Anode 45 weist hier bei vier Schlitze 47 auf. Die mit 49 bezeich neten Resonatoren können eine beliebige, ge eignete Form und z. B. einen rechtwinkligen oder, auf die in Fig. 5 dargestellte Weise. einen keilförmigen Schnitt haben, wobei sich der Schlitz im Scheitel befindet. Ebenso wie beim Magnetron nach Fig. 1 fallen die Schlitze der Resonatoren 49 je mit den. Schlitzen 47 der Anode räumlich zusammen.
Um die Phase der darin auftretenden stehen den Wellen regeln zu können, können die Re sonatoren gegenseitig mittels einer gleich achsigen Übertragungsleitung 51 veränder licher Länge gekoppelt sein. Ein Belastungs kreis kann über eine zweite gleichachsige Leitung 53, die am einen Ende mit einer Kopplungsschleife 55 versehen ist, die sich innerhalb eines der Resonatoren 49 befindet, mit dem Magnetron verbunden sein. Die Wir kungsweise des Magnetrons nach Fig. 5 ent spricht der des Magnetrons mit einem oder zwei Resonatoren.
Die Eigenwellenlänge A, eines recht winkligen Hohlraumresonators kann für die & l-Welle in erster Näherung aus der Formel
EMI0003.0012
ermittelt werden, wo A.o = 2b, wobei b die innere Breite des Resonators darstellt, L =innere Länge des Resonators.
Die vorgenannte Formel bezieht sich auf einen rechtwinkligen Resonanzraum, bei dem die Höhe nur einen vernachlässigbaren Ein fluss auf die Eigenwellenlänge hat. Die For mel gilt annäherungsweise auch für einen keilförmigen Resonanzraum, bei dem der Scheitelwinkel (der kleinste der drei Winkel) des Keils klein ist. In diesen Fällen ist es also möglich, die Eigenwellenlänge durch Be rechnung zu ermitteln. Die Resonatoren sind aber mit der Anode verbunden, was die Eigenwellenlänge ebenfalls beeinflusst.
In der Praxis wird daher die Eigenwellenlänge des Resonators am besten versuchsweise ermit telt, indem dem Resonator Schwingungen regelbarer Wellenlänge zugeführt werden und im Resonator eine Sonde angeordnet wird, die mit einem Resonanzanzeiger ver bunden ist. Weil die vorgenannte Formel nicht für Resoiaatoren gilt, die verschieden von den vorerwähnten ausgebildet sind, z. B. nicht für zylindrische Resonatoren, wird in diesen Fällen die Eigenwellenlänge vorzugs weise mittels einer Sonde bestimmt.
Jeden falls wird durch Berechnung nur eine Richt linie zur Bemessung des Resonators erhalten, während der genaue Wert der Eigenwellen länge erst durch Messung ermittelt werden kann.
Das beschriebene Magnetron kann zur Erzeugung von Schwingungen sehr hoher Frequenz, die mittels einergopplungsschleife 27, 55 einem der Resonatoren entnommen werden, und zur Verstärkung oder Gleich- richtung von Schwingungen sehr hoher Fre quenzen verwendet werden; in den letzt genannten Fällen werden die von einer Hochfrequenzquelle, z. B. einer Antenne 35, gelieferten Schwingungen den Resonatoren zugeführt und erzeugen darin stehende elek tromagnetische Wellen.
Diese Wellen wer den von den Elektronen, die in der Anode gemäss spiralförmigen Bahnen umlaufen, ver stärkt oder gleichgerichtet. Für eine günstige Wirkungsweise ist es erforderlich, dass die Phasen der in den verschiedenen Resona- toren auftretenden Wellen derart sind, dass die Wirkungen der Resonatoren einander unterstützen, was dadurch erzielt werden kann, dass die Resonatoren mittels einer Lei tung veränderlicher Länge gegenseitig ge koppelt werden.
Die Resonatoren können mit Mitteln zum Ändern der Abmessungen und/oder der Form versehen sein, um die Eigenfrequenz beliebig über einen bestimm ten Frequenzbereich ändern zu können. Ob wohl die Resonatoren bei den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung innerhalb der entlüfteten Hülle angeordnet sind, kön nen sich die Resonatoren auch ausserhalb der Hülle befinden, wodurch der Vorteil einer besseren Kühlung erzielt wird.
Wesentlich ist aber, dass auch in diesem Falle die Reso- natoren in der Nähe der Anode angeordnet werden, dass die Schlitze der Resonatoren so zu liegen kommen, dass sie mit den Schlitzen der Anode zusammenfallen, was hier so zu verstehen ist, dass sie einander unmittelbar über die Wandung der Hülle gegenüber liegen.