CH244205A - Magnetron für Ultrakurzwellen. - Google Patents

Magnetron für Ultrakurzwellen.

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CH244205A
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CH
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resonators
anode
slots
resonator
magnetron
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Gloeilampenfabrieken N Philips
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Philips Nv
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/50—Magnetrons, i.e. tubes with a magnet system producing an H-field crossing the E-field
    • H01J25/52—Magnetrons, i.e. tubes with a magnet system producing an H-field crossing the E-field with an electron space having a shape that does not prevent any electron from moving completely around the cathode or guide electrode
    • H01J25/58—Magnetrons, i.e. tubes with a magnet system producing an H-field crossing the E-field with an electron space having a shape that does not prevent any electron from moving completely around the cathode or guide electrode having a number of resonators; having a composite resonator, e.g. a helix
    • H01J25/587—Multi-cavity magnetrons

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  • Microwave Tubes (AREA)

Description


      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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Magnetron für Ultrakurzwellen, bei dein die spiralförmigen Elektronenbahnen von einer zylindrischen Anode mit wenigstens einem axial gerichteten Schlitz umschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass min destens ein Hohlraumresonator, dessen Wan dung einen mit dem genannten Schlitz in bezug auf die Form und Grösse wenigstens nahezu übereinstimmenden Schlitz aufweist, derart in der Nähe der Anode angeordnet ist. dass die beiden erwähnten Schlitze zusammen fallen. UNTERANSPRÜCHE: 1. Magnetron nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Hohlraum resonator als ein sich parallel zur Anoden achse erstreckender Zylinder ausgebildet ist.
    2. Magnetron nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass der Resonator und die Anode längs der gemeinsamen Ränder der Schlitze leitend verbunden sind. 3. Magnetron nach Patentanspruch, bei dem die Anode zwei Schlitze aufweist und zwei Resonatoren vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, da.ss sowohl die Schlitze als auch die beiden Resonatoren einander in bezug auf die Kathode diametral gegenüber angeordnet sind.
    4. Magnetron nach Patentanspruch, bei dem die Anode wenigstens zwei Schlitze auf weist und ebensoviele Resonatoren vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, da,ss die Resq- natoren einen keilförmigen Querschnitt haben, wobei sich der Schlitz jedes Resonators im Scheitel des Querschnittes befindet.
    5. Magnetron nach Patentanspruch, bei dem wenigstens zwei Resonatoren angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Regelung der Phase der in den Resonatoren auftretenden elektromagnetischen Wechsel felder vorgesehen sind. 6. Maggetron nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass wenigstens die von zwei Resonatoren eingeschlossenen Räume durch eine Übertragungsleitung regelbarer Länge gekoppelt sind.
CH244205D 1942-03-03 1942-03-03 Magnetron für Ultrakurzwellen. CH244205A (de)

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