DE1541002A1 - Magnetron with coupling lines - Google Patents
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Description
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'PATBNTAJN W-Xl. T-B'PATBNTAJN W-Xl. T-B
Braunschweig, 2.S.1966 Unser Zeichen« KI/kl - E 283Braunschweig, 2.S.1966 Our sign «KI / kl - E 283
English Electric Valve Company Limited English Electric House /Strand-Xondon W.C.2 / EnglandEnglish Electric Valve Company Limited English Electric House / Strand-Xondon W.C.2 / England
Magnetron mit KoppelleitungenMagnetron with coupling lines
Priorität: Großbritannien vom 9.8.1965 (33991/65)Priority: Great Britain 8/9/1965 (33991/65)
Die Erfindung betrifft Magnetrone. Bei bestimmten Badar- j anlagen besteht die Forderung nach einer Hoehleistungs-The invention relates to magnetrons. With certain Badar- j systems, there is a requirement for a high-performance
Mikrowellen-Impulsquelle, bei der die Frequenz von Impuls j zu Impuls schnell verändert werden kann. ΊMicrowave pulse source where the frequency of pulse j to impulse can be changed quickly. Ί
Ziel der Erfindung ist, bessere Magnetrons vom sogenannten Koppelleitungstyp zu schaffen, die für derartige Anwendungen geeignet sind und deren Frequenz schnell verändert werden kann. ■The aim of the invention is to improve the so-called magnetrons To create coupling line type which are suitable for such applications and whose frequency changes quickly can be. ■
Magnetrons vom Koppelleitungstyp - nachfolgend kura "Koppelleitungs-Magnetrons" genannt - werden zur Zeit weit->Magnetron by coupling line type - hereinafter kura "coupling line magnetron" called - are far-currently>
9.0-9830/0$$ 1-.9.0-9830 / 0 $$ 1-.
Form 20/5 1000 6. 45 jForm 20/5 1000 6. 45 j
ORiGINAL INSPECTEDORiGINAL INSPECTED
verbreitet eingesetzt. Bei einem Koppelleitungs-Magnetron sind einander abwechselnde Anoden mit mindestens einer Verbindungsleitung untereinander verbunden, während die verbleibenden Moden mindestens mit einer weiteren Verbindungsleitung untereinander verbunden sind. Diese Verbindungsleitungen sind als Koppelleitungen (straps) bekannt und haben bei der verbreitesten Art von Koppelleitungs-Magnetrons die Form bogenförmiger Verbindungsleitüngen am Ende oder an den Enden des Anodenblocks (gewöhnlich an beiden Enden), tk wobei jede Verbindungsleitung üblicherweise die Form eines zur Achse konzentrischen Binges hat, der die abwechselnden Anoden, die er untereinander koppelt, Verbindet. Es kann jedoch jede Verbindungsleitung, die alternierende Anoden miteinander verbindet, als Koppelleitung bezeichnet werden. Die Schwingfrequenz eines im ff -Mode arbeitenden Magnetrons hängt unter anderem von der Kapazität zwischem dem Koppelleitungspaar, von dem die eine Leitung eine Folge alternierender Anoden und die andere Leitung die andere Folge alternierender Anoden verbindet, "ab. Diese Tatsache wird von der Erfindung vorteilhaft zur Schaffung schnell durchstimmharer Magnetrone verwendet.widely used. In a coupling line magnetron, alternating anodes are connected to one another by at least one connecting line, while the remaining modes are connected to one another by at least one further connecting line. These interconnections are known as coupling lines (straps) and have in the most common type of coupling line magnetron in the form of arcuate Verbindungsleitüngen at the end or at the ends of the anode block (usually at both ends), tk each connecting line usually in the form of a concentric to the axis of binges that connects the alternating anodes that it couples with each other. However, any connection line that connects alternating anodes to one another can be referred to as a coupling line. The oscillation frequency of a magnetron operating in ff mode depends, among other things, on the capacitance between the coupling line pair, of which one line connects a sequence of alternating anodes and the other line connects the other sequence of alternating anodes Creation of fast-tuning magnetrons used.
Gemäß der Erfindung ist jedes Koppelleitungspaar zur Verbindung der alternierenden Anoden eines Magnetrons mit einer Mehrzahl diskreter Flächen versehen* die so angeordnet sind, daß die Flächen der einen mit den Flächen der anderen Leitung zusammen eine Mehrzahl von über die Länge der Koppelleitung verteilten Kapazitäten bilden, während ein Rotor . .,v ., 909830/0691 According to the invention, each coupling line pair for connecting the alternating anodes of a magnetron is provided with a plurality of discrete surfaces * which are arranged in such a way that the surfaces of one and the surfaces of the other line together form a plurality of capacitances distributed over the length of the coupling line, while a rotor . ., v., 909830/0691
• Γ-J"' ■■ - · ; ■·'• Γ-J "'■■ - · ; ■ ·'
•tit einer Mehrzahl diskreter leitender Teile so angeord• with a plurality of discrete conductive parts so arranged aet ist, >dai diese feile bei Drehung des Rotors abwechselndaet is > that these files alternate as the rotor rotates
'«-■■■ . - - ■'*■ '«- ■■■. - - ■ '* ■
; ' lie dielektrlsehen Zwisthinräume der genannten Kapazitäten; There are dielectric spaces between the capacities mentioned durchlaufan und die Werte des Dielektrikums dabei verändern*run through and change the values of the dielectric *
?e**ue«weiH6 i»t $edi der Koppelleitungen «it der gleichen "t Anzahl hervorstehender Zähne versehen, wobei die auf der? e ** ue «WeiH6 i» t $ edi of the coupling lines «it is provided with the same " t number of protruding teeth, with those on the
•J.iittt t^p^pileitung denen auf der anderen Koppellaltung ' gegenüberstehen. Der Rotor kann die gleiche Anzahl von• J.iittt t ^ p ^ pileitung those on the other coupling circuit 'face. The rotor can have the same number of
Zähnen aufweisent wobei Jeder Zahn, wenn er sich fluchtend ■ «wischen dlη gegtAüberstelienden Zähnen det* beiden Koppellaitungen befindet, den Zwischenraum fast ausfüllt, jeiooh j keinen der Zähne berührt. Alternativ kann der Rotor die * gleiche Anzahl von Löchern haben, wobei jedes Loch* wennTeeth have t whereby each tooth, when it is in alignment between the opposing teeth of the two coupling lines, almost fills the gap, jeiooh j does not touch any of the teeth. Alternatively, the rotor can have the same number of holes, each hole if es sieh fluchtend zwischen den gegenüberstehenden Zähnenit looks aligned between the opposing teeth
'\ dtr beiden Koppellaltungen liefindet# den Zwischenraum nicht '\ dtr both coupling circuits # does not find the space in between
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beeinträchtigt, daß Material zwischen angrenzenden Löchern jedoch in den Raum xwischtn den Zähnen eintreten kann, ohne diese zu berühren. Die beiden Koppelleituagen können Ringe sein, die außen an einem Ende des Magnetron-Anodenblocks in Ebenen senkrecht zur Magnetronachse montiert sein können, wobei die Zähne sich in Parall·!richtung zu dieser Achse erstrecken und die Drehachse des Rotora mit der Magnetronachse zusammenfällt· Alternativ können die beiden Koppelleitungen hülsenförmig ausgebildet und an einem aufienende ν des Magnetron-Anodenblocks montiert sein, wobei sich die Zähne in Bezug auf die Magnetronachse radial erstrecken undadversely affects the fact that material between adjacent holes can enter the space between the teeth without wiping touching them. The two coupling positions can be rings which can be mounted on the outside at one end of the magnetron anode block in planes perpendicular to the magnetron axis, whereby the teeth are parallel to this axis extend and the axis of rotation of the rotor coincides with the magnetron axis · Alternatively, the two coupling lines can be sleeve-shaped and at one end ν of the magnetron anode block be mounted, with the Teeth extend radially with respect to the magnetron axis and
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die Drehachse des Rotors wie vorher mit der Magnetronachse zusammenfällt.the axis of rotation of the rotor as before with the magnetron axis coincides.
Vorzugsweise befinden sich der Rotor und dessen Lager, innerhalb des evakuierten Magnetrongehäuses, wobei der Rotor durch ein umlaufendes magnetisches oder elektromagnetisches Feld, welches durch Mittel außerhalb des Gehäuses aufgebaut werden kann, in Drehung versetzt werden kann.Preferably the rotor and its bearings are inside of the evacuated magnetron housing, the rotor being driven by a rotating magnetic or electromagnetic Field, which can be set up by means outside the housing, can be set in rotation.
Es besteht die Möglichkeit, Kapazitäts-Koppelleitungen und einen zugeordneten Rotor gemäß der Erfindung an beiden Enden des Anodenblocks anzuordnen, jedoch wird es bevorzugt, eine derartige Anordnung nur an einem Ende vorzusehen und an dem anderen Ende des Anodenblocks Koppelleitungen herkömmlichen Aufbaus anzuordnen.It is possible to arrange capacitance coupling lines and an associated rotor according to the invention at both ends of the anode block, but it is preferred to provide such an arrangement only at one end and to arrange coupling lines of conventional construction at the other end of the anode block.
Die Erfindung ist nachfolgend in Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben, deren Figuren 1,2,3 und 4 Ausführungsformen der Erfindung zeigen.The invention is hereinafter in connection with Drawing described, their Figures 1, 2, 3 and 4 embodiments show the invention.
Die Figuren sind rein schematisch und zeigen die Magnetrons, auf die sie bezogen sind, nur so weit, wie zum Verständnis der Erfindung erforderlich ist.The figures are purely schematic and show the magnetrons to which they are related only as far as for understanding of the invention is required.
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Magnetrons und zwar einen Schnitt durch den Anodenblock. In Figur 1 ist die übliche Mittelkatode mit 1 bezeichnet, während die sogenannten Endkappen mit 2 bezeich- FIG. 1 shows a schematic view of a magnetron according to the invention, specifically a section through the anode block. In Figure 1, the usual central cathode is denoted by 1, while the so-called end caps are denoted by 2
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net sind. Das dargestellte Magnetron ist vom Fahnentyp und hat einen Anodenblock mit radial angeordneten Fahnen, von denen zwei mit 3 bezeichnet sind. An einem Ende des Anoden bltjcks befinden sich zwei Koppelleitungsringe 4 und 5 üblicher Konstruktion und Anordnung, wobei die Koppelleitung 4 eine Folge alternierender Fahnen (Anoden) und die Koppelleitung 5 die andere Folge alternierender Anoden miteinander verbindet.are net. The magnetron shown is of the flag type and has an anode block with radially arranged vanes, two of which are labeled 3. At one end of the anode There are two coupling line rings 4 and 5 usual construction and arrangement, the coupling line 4 being a sequence of alternating lugs (anodes) and the coupling line 5 interconnects the other sequence of alternating anodes.
Am anderen Ende des Anodenblocks sind die alternierenden Fahnen über Verbindungsstege 6 mit einem Metallring 7 und die verbleibenden alternierenden Fahnen über Verbindungssjfcege 3 mit einem gleichartigen Metallring 9 verbunden. Die Ringe 7 und 9 sind in Abstand voneinander angebracht «und liegen in Ebenen senkrecht zur Magnetronachse, welche die Achse des Katodenaufbaus ist. Jeder der Ringe 7 und 9 weist die gleiche Mehrzahl von Zähnen 10 oder 11 auf, die in Richtung parallel zur Magnetronachse einander gegenüberliegend angeordnet sind und gegeneinander ragen. Offensichtlieh stellt jedes Paar gegenüberliegender Zähne eine Kapazität dar, wobei der Abstand zwischen den Elektroden dieser Kapazität dem Abstand zwischen den gegenüberliegenden Enden der Zähne entspricht. Zwischen den beiden Ringen 7 und 9 ist ein scheibenartiger Rotor 12 aus leitendem Material angeordnet. Der Rotor ist derart gelagert (nicht dargestellt), daß seine Rotationsachse mit der Achse des Magnetrons zusammenfällt. Der Rotor weist die gleiche Anzahl von Zähnen 13 wie jeder der beiden Ringe 7 und 9 auf, wobeiAt the other end of the anode block are the alternating ones Flags over connecting webs 6 with a metal ring 7 and the remaining alternating flags via connecting jfcege 3 connected to a metal ring 9 of the same type. The rings 7 and 9 are attached at a distance from one another «And lie in planes perpendicular to the magnetron axis, which is the axis of the cathode assembly. Each of rings 7 and 9 has the same plurality of teeth 10 or 11 which are opposite to one another in the direction parallel to the magnetron axis are arranged and protrude against each other. Obviously, each pair of opposing teeth represents a capacitance represents, the distance between the electrodes of this capacitance being the distance between the opposing ones Ends of the teeth. A disk-like rotor 12 made of conductive material is arranged between the two rings 7 and 9. The rotor is mounted in such a way (not shown), that its axis of rotation coincides with the axis of the magnetron. The rotor has the same number of Teeth 13 as each of the two rings 7 and 9, with
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jeder Zahn von beiden Seiten des Rotors hervorragt, derart, daß bei einer Stellung des Rotors gemäß Figur 1, bei der sich alle seiner Zähne fluchtend zwischen einem Paar gegenüberliegender Zähne auf den Ringen 7 und 9 befinden, die Kapazität zwischen den gegenüberliegenden Zähnen durch den Rotorzahn wesentlich verändert ist. Außerhalb des Magnetrongehäuses (nicht dargestellt) - alle beschriebenen Teile befinden sich im Inneren des Magnetrons - sind geeignete Mittel (ebenfalls nicht dargestellt) angebracht, um ein rotieren des magnetisches bzw. elektromagnetisches Feld aufzubauen, welches das Gehäuse durchdringt. Der Rotor ist geeignet aufgebaut, um durch das Drehfeld in Rotation versetzt werden zu können. In dieser Weise wird die Notwendigkeit eines mechanischen Antriebs, der durch das Magnetrongehäuse verlaufen müßte, für die Drehung des Rotors vermieden. Eine sehr brauchbare Antriebsanordnung umfaßt eine Dreiphasenwicklung außerhalb des Gehäuses und einen Rotor, der nach dem Wirbelstromläuferprinzip aufgebaut ist.each tooth protrudes from both sides of the rotor in such a way that that in a position of the rotor according to Figure 1, in which all of its teeth are in alignment between a pair of opposing teeth on the rings 7 and 9, the Capacity between the opposing teeth is significantly changed by the rotor tooth. Outside the magnetron housing (not shown) - all parts described are located inside the magnetron - suitable means (also not shown) are attached to rotate of the magnetic or electromagnetic field that penetrates the housing. The rotor is designed to be set in rotation by the rotating field to be able to. In this way, the need for a mechanical drive, which would have to run through the magnetron housing, for the rotation of the rotor is avoided. One A very useful drive arrangement includes a three phase winding external to the housing and a rotor that follows is based on the eddy current principle.
Es ist ersichtlich, daß bei der Anordnung nach Figur 1, wenn die Zähne des Rotors zwischen den Zähnen auf den Ringen 7 und 9 liegen, die Kapazität zwischen den Koppelleitungen - die Koppelleitungen werden durch die Ringe 7 und 9 gebildet - ihren Höchstwert hat und die Schwingfrequenz des Magnetrons daher ein Minimum hat. Hat der Rotor eine Stellung, bei der seine Zähne halb zwischen aufeinanderfolgenden Paaren gegenüberstehender Zähne auf den Ringen 7 ..It can be seen that in the arrangement of Figure 1, when the teeth of the rotor are between the teeth on the rings 7 and 9, the capacitance between the coupling lines - the coupling lines are through the rings 7 and 9 - has its maximum value and the oscillation frequency of the magnetron therefore has a minimum. Does the rotor have a Position with his teeth halfway between successive pairs of opposing teeth on the rings 7 .. und 9 stehen, so ist die Kapazität zwischen den Koppellei-and 9 stand, then the capacity between the coupling lines
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tungen am geringsten und die Schwingfrequenz hat daher ein Maximum. Es ist weiterhin ersichtlich, daß die Erfindung den großen Vorteil bietet, bei jeder Drehung des Rotors eine Anzahl von Frequenzänderungsperioden hervorzurufen, die gleich der Anzahl der Zähne auf dem Rotor ist - vorausgesetzt, daß der Roter und jeder der beiden Ringe eine gleiche Anzahl von Zähnen aufweisen - und daher die Anzahl der Frequenzänderungsperioden bei jeder Drehung des Rotors tatsächlich sehr groß gemacht werden kann. Es kann daher eine hohe Abstimmveranderungsrate bei einer relativ geringen Drehgeschwindigkeit des Rotors erzielt werden.the lowest and the oscillation frequency therefore has a Maximum. It can also be seen that the invention offers the great advantage of one rotation of the rotor Number of frequency change periods which is equal to the number of teeth on the rotor - provided that the red and each of the two rings are the same Number of teeth - and therefore actually the number of frequency change periods with each rotation of the rotor can be made very large. It can therefore have a high rate of tuning change at a relatively low rate Rotation speed of the rotor can be achieved.
An Stelle eines gezahnten Rotors kann auch ein solcher mit Lochern angewandt werden. Ein Aufbau dieser Art ist in den Figuren 2,3 und 4 dargestellt, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet sind. Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht gleicher Art wie Figur 1, während die Figuren 3. und 4 Teilansichten im vergrößerten Maßstab sind.Instead of a toothed rotor, one can also have one Punch can be applied. A structure of this type is in the Figures 2, 3 and 4, in which the same parts are designated by the same reference numerals as in FIG. Figure 2 shows a schematic view of the same type as Figure 1, while Figures 3 and 4 are partial views on an enlarged scale.
Gemäß Figur 2 ist an einem Ende des Anodenblocks eine hülsenförmige äußere Koppelleitung 17 angeordnet, die in Abstand voneinander angeordnete Zähne 10' aufweist, welche in diesem Fall radial einwärts ragen. Figur '6 zeigt einen Teil der Koppelleitung 17 mit ihren Zähnen 10' in gebrochen dargestellter perspektivischer Ansicht. Die Koppelleitung 17 verbindet eine Folge von alternierenden Fahnen. Benachbart und innerhalb der Koppelleitung 17 befindetAccording to Figure 2, a sleeve-shaped outer coupling line 17 is arranged at one end of the anode block, which has teeth 10 'arranged at a distance from one another, which in this case protrude radially inward. FIG . 6 shows part of the coupling line 17 with its teeth 10 'in a broken perspective view. The coupling line 17 connects a sequence of alternating flags. Located adjacent to and within the coupling line 17
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sich eine ähnliche hülseiiförmige Koppelleitung 19, die die restlichen alternierenden Fahnen des Magnetrons verbindet und auf ihrer Außenfläche radial herausragend· Zähne 11{ aufweist, von denen jeder Zahn 11' einem Zahn 10' gegenübersteht. Zwischen diesen Zähnen nach unten erstreckt aieh das freie Ende eines hüI einförmigen Rotors 112, der ebensoviel e Löcher 13' (in Form rechteofcfürmiger Schlitze) aufweist, wie Zähne auf jeder· der beiden Koppelleitungen 17 und 19 angeordnet sind. Die Schlitze 13* sind ringförmig rund um den Rotor 112 herum angeordnet - der Rotor ist perspektivisch in Figur 4 dargestellt - und die Gesamtanordnungist so beschaffen, daii in der einen Stellung de« Rotors alle Schlitze 13' zwischen einem gegenüberstehenden Paar von Zähnen 10· und 11' Jie^eu« Die Koppelleitungen 1? und 19 und der Rotor 112 sind koaxial und die Drehachse des Rotors fällt in die Uh^t des Magnetrons. Bei der Anordnung nach Figur 2 hat die Kapazität zwischen den Koppelleitungen ein Minimum, wenn die Schlitze 13' radial mit den Zähnen 10' und 11' fluchten und ein Maximum, wenn alle Schlitze 13' sich in der Mitte zwischen aufeinanderfolgenden Paaren gegenüberstehender Zähne befinden»A similar hülseiiförmige coupling line 19, which connects the remaining alternating flags of the magnetron and radially outstanding · on its outer surface teeth 11 {, of which each tooth 11 'a tooth 10' facing. The free end of a tubular rotor 112 extends downward between these teeth and has as many holes 13 '(in the form of right-angled slots) as there are teeth on each of the two coupling lines 17 and 19. The slots 13 * are arranged in a ring around the rotor 112 - the rotor is shown in perspective in FIG 11 'Jie ^ eu «The coupling lines 1? and 19 and the rotor 112 are coaxial and the axis of rotation of the rotor falls within the Uh ^ t of the magnetron. In the arrangement according to Figure 2, the capacitance between the coupling lines has a minimum when the slots 13 'are radially aligned with the teeth 10' and 11 'and a maximum when all the slots 13' are in the middle between successive pairs of opposing teeth »
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