DE2229743A1 - Magnetronfilterkasten - Google Patents

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^Tao 15. Mal 1972 W/He

LITTON INDUSTRIES INC., 36Ο North Crescent Drive, Beverly Hills, , California, 90213, USA

Magnetronfilter kasten

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetronfilterkasten und insbesondere auf eine verlustbehaftete Filteranordnung, die in einem metallischen Gehäuse aufgenommen wird und die in Verbindung mit Heizleitern eines Magnetrons, diese umschließend, verwendet werden kann.

Mikrowellenvakuumröhren werden üblicherweise in vielen elektronisohen Einrichtungen, wie z.B. Generatoren für Mikrowellenenergie, z.B. Mikrowellenoszillatoren, verwendet. Eine solche Mikrowellenröhre ist das Magnetron. Das Magnetron ist im wesentlichen eine in sich geschlossene Einrichtung, in der die Elemente, die zur Erzeugung der Mikrowellenenergie zusammenwirken, innerhalb eines Gehäuses untergebracht sind. Die Anschlüsse zum Verbinden mit verschiedenen elektrischen Schaltungen einschließlich der ilelzleiteranschlüsse, über die Strom den KathodenheizleLtern zugeführt wird, einem Kathodenanschluß, einem Anodenamschluß und einem Aungangsanachluß

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oder Fenster sind außerhalb des Röhrengehäuses vorgesehen. Während des Betriebes, wenn entsprechende Speisequellen für den Heizstrom an die Heizleiteranschlüsse angeschlossen und eine entsprechend hohe elektrische Spannung zwischen Anoden- und Kathodenanschlüsse gelegt wird, wird Mikrowellenenergie innerhalb der Röhre erzeugt, und diese Energie wird durch das Magnetron-ausgangsfenster abgestrahlt.

Bei Magnetrons gibt es, wie dies bei den meisten technischen Entwicklungen der Fall ist, stets ein gewisses, wenn auch geringes Maß an Unvollkommenheit, das einer Korrektur, Kompensation, Minimisierung oder Einstellung bedarf. Insbesondere erzeugt das Magnetron aufgrund seiner Beschaffenheit Mikrowellenenergie bei einer vorbestimmten Frequenz und bei einem bestimmten Energiepegel. Es werden jedoch in der Praxis auch andere Frequenzen in sich änderndem Maße bei unterschiedlichen geringeren Pegeln erzeugt, üblicherweise wesentlich unterhalb der Pegel die bei der vorherrschenden Ausgangsfrequenz erzeugt werden, z.B. Harmonische der Qrundfrequenz. Eine Abstrahlung dieser Frequenzen kann als "Störstrahlung" bezeichnet werden, und für die vorliegendenZwecke soll diese Definition Streustrahlung oder andere Straung bei Grundfrequenz enthalten, die durch andere Kanäle als durch das Aüsgangsfenster austritt. Die Störstrahlung, die häufig als "Störsignale" bezeichnet wird, trotzdem durch eine solche Strahlung keine Information übertragen wird, ist entweder so gering gewesen, daß sie vernachlässigt werden konnte, oder wurde durch annehmbare Pegel über herkömmliche elektrische Filter reduziert, z.B. elektrische Einrichtungen, die im Idealfall die unerwünschte Störstrahlung ausfiltern oder eliminieren. In den letzten Jahren hat das Magnetron ein weites kommerzielles Anwendungsfeld als Quelle für magnetische Energie z.B. in Mikrowellenherden gefunden. In Verbindung mit

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dieser Anwendung wird nachstehend das Magnetron und die Emission von Stör- bzw. Streustrahlung betrachtet.

Ein Mikrowellenherd ist eine Einrichtung, mit der man Kochen oder Speisen erhitzen kann, indem sie einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt werden. Auf diese Weise,lassen sich Speisen sehr rasch im Vergleich zu herkömmlichen Herden erhitzen oder kochen; eine derartige Verkürzung der Kochdauer ist für viele Anwendungsfälle vorteilhaft und erwünscht.

Wie bei allen technisch hoch entwickelten Einrichtungen muß jedoch besondere Sorgfalt auf die Konstruktion und Wartung der Einrichtung verwendet werden, um die Brauchbarkeit beizubehalten und eine vorschriftwidrige Behandlung zu vermeiden. Während Mikrowellenstrahlung zum Bereiten von Speisen nützlich ist, ist es notwendig, Lebewesen vor dieser Strahlung zu schützen und auch eine weitgehende Einwirkung auf andere elektronische Geräte zu verhindern.

Das Magnetron wird in den meisten Fällen in den Herd eingebaut und erzeugt im Betrieb die Mikrowellenenergie, die in den Koehraum des Herdes eingeführt wird, um die Speisen zu erhitzen oder kochen. Das Magnetron und die zugehörigen Netzgeräte sind typischerweise im oberen Teil des Herdes oder in einem Raum innerhalb des Metallblechgehäuses des Herdes eingebaut. Dies kann oberhalb, hinter oder seitlich des eigentlichen, mit Metallwand versehenen Kochraumes innerhalb des Ofens

oder

/•-eßchehen, wobei ein Zugang von Hinten von den Seiten zum Gehäuse gewählt wird, z.B., indem große entfernbare Metalltafeln vorgesehen -.erden, die den hinteren Abschluß bilden. Die Metall tafeln und Wandungen verhindern ein Abfließen der Strahlung au.s diesen Bereichen. Eine Tür schließt die Koch'kammey, während c3as Magnetron .in Betrieb ist.

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Jegliches Austreten von Strahlung, entweder aus Spalten um j

die Ränder der Tür, die den Hochhohlraum abschließt, oder j

aus Spalten um die hintere Platte des Herdgehäuses, in wel- '

chem das Magnetron und die zugehörigen Netzgeräte räumlich untergebracht sind, muß vermieden werden.

Es sei erst auf die Streuung von Mikrowellenenergie eingegangen. Von Seiten der Behörden werden die Frequenzen vorgeschrieben, ^{-die für verschiedene Zwecke benutzt werden können; z.B. ist ■

in den USA eine mittlere Frequenz von 2450 MHz für das Mikrowellenkochen festgelegt. Weiterhin wird von Seiten der Behörden vorgeschrieben, daß die Intensität der Strahlungsstreuung bei Frequenzen außerhalb einer 70#igen Bandbreite des zugeordneten Frequenzbereiches von 2400 bis 2500 MHz kleiner als 25 Mikrovolt pro Meter betragen muß, und zwar gemessen bei einem Abstand von 300 m je 500 Watt-Äbgabe. Der Zweck ist bei dieser Begrenzung_/ zu verhindern, daß Mikrowellenenergie, die von einem Mikrowellenherd übertragen wird, den Funkverkehr nachteilig beeinflußt.

Des weiteren ist der Grad der Begrenzung von Streustrahlung zu betrachten. Eine derartige Strahlungsstreuung war als zulässig und harmlos gegenüber Lebewesen angesehen worden und ursprünglich auf die Größenordnung von 10 Milliwatt pro

ρ
cm in einem Abstand von 5 cm festgelegt worden. Dies stellt einen Strahlungspegel dar, der vergleichbar ist mit dem Strahlungspegel der Sonne an einem klaren Frühlingstag. Berücksichtigt man, daß ein Magnetron in den Haröbhohlraum 500 bis 1000 Watt Mikrowellenenergie abgibt, stellt eine solche Streuung einen ziemlich kleinen Bruchteil dar. IiQXiA-konstruktionen und Geräte, die seinerzeit.· zur Verfügung gestanden haben, haben diese Norm erfüllt und waren somit als sicher und einwandfrei betrachtet worden. Inzwischen wurden jedoch die zulässigen Strahlungsgrenzen einer erneuten Prüfung unterzöget), insbesondere in Hinblick darauf, daß elektronische

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Geräte eine immer größere Verbreitung finden und insbesondere beim Verbraucher mehr und mehr verwendet werden; dabei hat man die kumulative Wirkung von harmlosen Strahlungsdosierungen aus jedem einzelnen Gerät in Rechnung gestellt. Um einen zusätzlichen Schutz zu erhalten, wurden deshalb die Werte für zulässige Strahlung noch weiter verringert, um bis zu einem gewissen Grafe die unbekannten Strahlungsmengen zu berücksichtigen, denen der Verbraucher an weiteren Geräten ausgesetzt ist, wobei die Strahlungsmenge aus jedem dieser Geräte an sich harmlos ist.

an
Die zulässige Menge austretender Strahlung, entweder aus dem Türdichtungsbereich eines Mikrowellenherdes oder aus der Rückseite des Mikrowellenherdes ist um den Faktor 10 verringert

worden und beträgt bei einem Abstand von 5 ctn ~J;i m^orn . Ein derartiger niedriger Strahlungspegel läßt sich durch Instrumente teum anzeigen und ist so klein, daß er etwa den normalen Pegeln der Strahlung von Mondlicht entspricht. Diese Strahlungsnormen müssen durch exakte Herstelltoleranzen und durch gute und aufwendige Blechbearbeitung erfüllt werden. Berücksichtigt man diese Vorschriften, so stellt man fest, daß die Beschränkungen bei unerwünschter Außerbandabstrahlung, wie sie von den Behörden zur Verhinderung einer nachteiligen Beeinflussung von Radio- und Fernsehempfangsstationen gefordert wird, um etwa ■; 60 db höher sind als die zulässigen Strahlungspegel, die vom gesundheitlichen Standpunkt gesetzt sind. Die zulässigen Grenzen des Strahlungspegels sind jedoch in einem unterschiedlichen Sinne strenger, insoferne als sie auf das Austreten von Strah-. lung bei der zugeordneten Frequenz von 2^50 MHz, die häufig als "3törband"-Strahlung bezeichnet wird, anwendbar sind.

Die HeizfadenanaohlUsne an einem Magnetron erscheinen außerhalb als Bänder aus atromleitendem Material auf einem fußartigeu Annatz vom oirnen Ende des Magnetrons. Der Fuß ist in ; elektrisch isolierte, konzentrische Teile unterteilt, die durch ■ Aluminlumoxyrl voneinander «οIrennt sind, wobei die Spitze des

:!O:iso7.""j8oe ^ÖÄÖ

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Fusses ein abgekniffenes Kupferrohr aufweist. Bei bekannten Anordnungen wird dieses Fußende des Rohres in ein großes metallisches Abschirmgehäuse eingesetzt und von diesem umgeben, wobei dieses Gehäuse als Drosselkasten oder Magnetfilterkasten bezeichnet wird. Das Gehäuse wird während des Zusammenbaues des Magnetrons der Einrichtung angefügt (wie z.B. in den US-Geschmaksmustern D-215.298, D-208.861, D-218.169 und D-212.758 gezeigt). Ein Ende des metallischen Gehäuses wird dabei aus einem Metallgittermaterial oder einem perforierten Blech hergestellt, so daß Luft in den inneren Bereich eingeführt werden kann. Die öffnungen in dem Gehäuse haben einen solchen Durchmesser, daß Streustrahlung oberhalb eines vorbestimmten Intensitätspegels aus der Nähe des Kathodenfusses nicht hindurchtreten kann. Die Energiespeiseleitung einschließlich der zur Speisung der Hochspannungskathode und der beiden Leiter, durch die Heizstrom mit den Heizanschlüssen des Magnetrons gekoppelt war, erstrecken sich von der Außenseite des Gehäuses durch eine öffnung zum Magnetronfuß.

enthalten

Filterkästen der vorbeschriebenen, bekannten Art, Leiterinduktivitäten und Kondensatoren. Die Induktivitäten sind in Reihe mit den Heizleitern geschaltet und die Kondensatoren zwischen einen Heizleiter und Erde gelegt, so daß ein Tiefpaßfilter entsteht. Ein derartiges Filter verhindert außerhalb zulässiger Grenzen, daß hochfrequente Strahlung, die aus der Kathode zu den Heizanschlüssen gelangt ist, längs der elektrischen Leit er zur Außenseite des Herdgehäuses fortschreitet,, und die Kondensatoren dienen zum Kurzschließen von möglichst viel hochfrequenter Energie nach E^rde. Zusätzlich oder als Ausfiihrun^iviviante sind dabei WIi Iw te aus verlustbehaftetem, d.h. Mikrowellen absorbierendem fat er L al, z.B. Ferrite,. In eLnein ilorartlt-.eii 1· L 11 erka.·· > ·:> zur Absorption und Abführung von Mikrowolleneneiv;io 'o· lmtuift Derartige Konstruktionen haben niob, lan^e Zoll al ρ br-iuchbar und nusre Lehetul erwiesen, dien _f';ilt Jedivh jv.tr'.t nir.l'.i mehr,

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weil nicht nur die Kosten kleiner gehalten werden müssen, sondern auch die niedrigeren Werte für zulässige Streustrahlung grundsätzlich höhere Anforderungen an die Konstruktion und die Herstellung stellen. Obgleich der Strahlungspegel aus dem Magnetron des Herdes noch unter den zulässigen Grenzwerten liegt, umfassen die vorgenommenen Messungen Streustrahlungen aus allen Quellen innerhalb des Herdes. Selbst wenn man alle derartigen Quellen betrachtet, liegt der normale Pegel der Streustrahlung bei heutigen Herden unterhalb der vorerwähnten behördlichen Grenzen. Herkömmliche Konstruktionsgrundsätze machen es erforderlich, daß ein Hersteller einen Herd mit Komponenten baut, die, wenn überhaupt, eine Streuung von wesentlich unterhalb dieses Pegels von 25 Mikrovolt pro Meter besitzen, so daß unter Berücksichtigung der Ungenauigkeiten bei der normalen Massenherstellung alle gebauten Herde den Strahlungsnormen entsprechen müssen, unabhängig von dem Grad der Perfektion beim Zusammenbau durch Arbeiter an beliebigen Tagen; auf diese Weise läßt sich beim Herstellvorgang Abfall- oder Ausschuß vermeiden.

Streustrahlungen aus der Pußfläche eines Magnetrons können verschiedenartig sein. Von der Auslegung her beträgt die Betriebsfrequenz der Magnetrons für Mikrowellenheizanwendungen nominell 2450 MHz. Mikrowellenenergie dieser Frequenz wird über das Ausgangsfenster des Magnetrons in den Herähohlraum übertragen. Unter bestimmten Umständen läßt es sich jedoch nicht vermeiden, daß ein Bruchteil dieser Energie mit den Heizleitern innerhalb der Röhre gekoppelt wird, z.B. durch kapazitive Kopplung zwischen der Anode und dem Heizleiter, der auch als die Kathode dient, und zwar durch Unsymmetrien in der Anode. Aus dem Heizleiter gelangt Mikrowellenenergie durch den Anschluß am Fuß und tritt an den äußeren Speiseleitern ein, wenn sie nicht ausgefiltert und/oder abgeleitet wird.

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Eine zweite Quelle für Streustrahlung bzw. unerwünschte Strahlung liegt in der Erzeugung von Subharmonischen, d.h. Mikrowellenenergie mit dem Mehrfachen der Grundfrequenz von 2450 MHz, die mit sehr geringen Pegeln in der Röhre erzeugt werden. Ein Hauptnachteil dieser subharmonischen Mikrowellenenergie besteht darin, daß die Frequenz in den Bereich von Fernsehfrequenzen fallen kann und deshalb möglicherweise den normalen Fernsehempfang während des Betriebes des Magnetrons stört.

Eine dritte Form unerwünschter Mikrowellenenergie ergibt sich aus der Vielzahl von Resonanzschwingungstypen der Vielschlitzanode, die einen Teil von Magnetronröhren bildet. Wenn die Anode N Resonantoren besitzt, gibt es N Resonanzschwingungstypen der ersten Ordnung, der zweiten Ordnung usw. Da der Schwingungstyp für normalen Betrieb, der der ¹V"-Schwingungstyp genannt wird, für Impedanz optimiert worden ist, sind die Intensitätspegel bei allen Frequenzen vergleichsweise geringer. Da diese anderen Resonanzschwingungstypen stets bei Frequenzen außerhalb des Frequenzbereiches liegen, die zum Kochen und Heizen mit Mikrowellen festgelegt sind, ist darauf zu achten, daß gewährleistet ist, daß der erzeugte und abgestrahlte Energiepegel kleiner als der zulässige Pegel ist.

Eine vierte Form unerwünschter Strahlung ergibt sich aus der elektronischen Zwischenwirkung zwischen den Impedanzen, die dem normalen "f "-Schwingungstyp zugeordnet sind, und nicht beabsichtigten systematischen Impedanzen. Im allgemehen liegt eine solche Strahlung, wenn sie erzeugt wird, bei Frequenzen zwischen 2415 und 2485 MHz und die Größe kann 25jtV/m übersteigen.

Ziel vorliegender Erfindung sind deshalb verbesserte Magnetronfilterkästen, die verhältnismäßig billig und einfach herzustellen sind und mit deren Hilfe es möglich ist, unerwünschte Mikrowellenenergie, die an den Heizanschlüssen eines Magnetrons auftreten kann, zu eliminieren oder abzuleiten.

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Gemäß der Erfindung wird hierzu bei einem Magnetronfilterkasten mit einem Gehäuse mit elektrisch leitenden Innenflächen mit wenigstens zwei Zuführleitungen, die sich durch das Gehäuse erstrecken, und mit getrennten Anschlüssen eines Magnetrons verbunden sind, und mit wenigstens einem Element aus verlustbehaftetem, Mikrowellenenergie absorbierendem Material im Gehäuse, das die Zuführleitungen umgibt, vorgeschlagen, daß der Raum innerhalb des Gehäuses, das das verlutbehaftete Material aufnimmt, einen Mikrowellenhohlraum relativ niedrigen Qualitätsfaktors bildet, und daß die äußere Fläche des verlustbehafteten Materials und die elektrisch leitenden Innenflächen des Gehäuses, die eine Übertragungsleitung bilden, eine verlustbehaftete charakteristische Impedanz besitzen.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Verhältnis zwischen dem Gesamtvolumen im Gehäuse und dem von dem verlustbehafteten Material eingenommenen Volumen nicht größer als 20, der Qualitätsfaktor des Hohlraumes nicht größer als 100 und die charakteristische Impedanz der übertragungsleitung geringer als 50 Ohm. Beispielswelse kann die Impedanz gleich 377 S/V betragen, wobei S der mittlere Abstand zwischen dem verlustbehafteten Material und den Innenflächen des Gehäuses und P die Lange einer geschlossenen Linie in einer Ebene rechtwinkelig zur Richtung der Mikrowellenwanderung längs der Übertragungsleitung und in gleichen Abständen von dem verlustbehafteten Material und den Innenflächen des Gehäuses ist.

Zweckmäßigerweise hat das verlustbehaftete Material die Form wenigstens einer Ferritwulst, wobei die Zuführleiter sich durch die Löcher in der Wulst oder in den Wulsten erstrecken, und es können zusätzliche Körper aus verlustbehaftetem Material, die mit Innenflächen des Gehäuses befestigt sind, vorgesehen sein, z.B, wenigstens ein derartiger zusätzlicher Körper aus verluatbehaftetem Material in der Mähe der Stelle für die Anschlüsse des Magnetrons. Ferner können eine Vielzahl von Körpern aus verlustbehaftetem Material mit den Seitenwandungen

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des Gehäuses entgegengesetzt zu dem verlustbehafteten Material, das die Zuführleiter umgibt, vorgesehen sein.

Gute Ergebnisse vierden erzielt, wenn elektrisch stromleitendes bahnförmiges Material um das verlustbehaftete Material gewickelt wird, durch welches sich die Zuführleiter erstrecken.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Magnetronfilterkastenanordnung vorgeschlagen, bei der eine Magnetronröhre und wenigstens ein permanentmagnet miteinander durch wenigstens ein ferromagnetisches Polstück verbunden sind, ein Fuß des Magnetrons mit stromleitenden Elementen zum Anschluß an eine Speisequelle durch das Polstück hindurch verläuft, und die Anordnung einen Filterkasten aufweist, der elektrisch stromleitende Innenflächen besitzt und·Zuführleiter enthält, die mit den stromleitenden Elementen verbunden sind, wobei eine Oberfläche des oder eines Folstückes eine Innenfläche des Filterkastens darstellt. Der Filterkasten 1st dann ein Metallgehäuse mit einer offenen Seite, das mit dem Polstück befestigt ist, wobei die offene Seite des Gehäuses dem Polstück zugewand/^t ist.

Bei Filterkastenariordnungen, für die die Erfindung anwendbar ist, sind wenigstens zwei längliche elektrische Leiter vorgesehen, die im Abstand voneinander angeordnet sind und benachbarte Endteile aufweisen, welche mit Heizanschlüssen eines Magnetrons verbindbar sind und einen Teil des elektrischen Pfades bilden, über den der Heizstrom in ein solches Magnetron eingeführt wird. Für Mikrowellen verlustbehaftetes Material ist in Längsrichtung angeordnet und umgibt die beiden Stromleiter. Zusätzlich umschließt ein Mikrowellenhohlrauni, der von metallischen Wandungen gebildet wird, das verlustbehaftete Material und die Stromleiterteile darin wie auch die Enden dieser Zufuhr!eiGer und die Magnetronheizanschlüsse. In einer

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Wandung des Metallhohlraumes, in die ein die Ueizanschlüsse und den HochspannungsHanschluß aufnehmender Magnetronfußteil zur Verbindung mit den entsprechenden Endteilen der elektrischen Leiter eingesetzt werden kann, ist eine öffnung vorgesehen, und eine Bohrung führt in einen entfernten Endteil des Hohlraumes, damit geeignete Verbindungen zwischen den Zuführleitern und den Energiequellen hergestellt werden können.

Gen.äß der Erfindung besitzt der Mikrowellenhohlraum einen niedrigen Qualitätsfaktor Q, zweckmäßigerweise kleiner als 100. Bei einem derart niedrigen Qualitätsfaktor ist das Verhältnis den durch den Mikrowellenhohlraum definierten VoIuniens zum Volumen des Verlustbehafteten Materials eine ganze Zahl oder ein . Bruchteil größer als 1 und kleiner als etwa 20.

Weiterhin werden im Ealle vorliegender Erfindung die Innenflächen der Hohlraumwandungen und die länglichen Stromleiter als analog einer koaxialen Übertragungsleitung betrachtet, d.h., sie wirken so zusammen, daß sie eine solche Übertragungsleitung bilden; die Geometrie, d.h. die Dimensionen einer solchen Leitung sind dabei so gewählt, daß eine charakteristische I:pcdanz Z von vorzugsweise veniger als 50 Ohm erhalten ' v/ird.

Veiterhin v.'ird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß eine '.Jandung dos Mikrowellenhohlraumes durch das flache Polstück dta ρ Magnet, roi iß gebildet wird.

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Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Filterkastens gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem Magnetron,

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine Ausführungsform der Erfindung, wobei die obere Gehäusewand entfernt ist,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 2, wobei die Seitenwand des Gehäuses entfernt ist,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform nach den Figuren 2 und 3 längs der Linie 4-4· in Fig. 3»

Fig. 5 in auseinandergezogener, isometrischer Ansicht das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2, 3 und 4, wobei die Beziehung zwischen den einzelnen Elementen und die Folge der Zusammenbauschritte gezeigt sind,

Fig. 6 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei die obere Gehäusewand entfernt ist,

Fig. 7 eine Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 6,

Fig. 8 eine Querschnittsansicht der Ausführungsform nach den Figuren 6 und 7 längs der Linie 8-8 der Fig. 7»

Fig. 9 eine schematische, isometrische Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. lOaeine Querschnittsansicht nur der Anordnung aus Stromleiter und verlustbehaftetem Material der Ausführungsform nach Fig. 9» und

Fig. 10b in einer ähnlichen Ansicht eine abgeänderte Ausführungsform der in Fig. 9 gezeigten Anordnung.

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Pig. 1 zeigt schematisch die Elemente einer Ausführungsform der Erfindung eines mit einem Magnetron zusammengebauten Magnetronfilterkastens z.B. zur Verwendung in einem Mikrowellenherd. Das Magnetron weist ein Grundteil I₁ in typischer Weise einen hohlen, evakuierten Kupferzylinder auf, der die Elemente des Magnetrons enthält, die zur Erzeugung von Mikrowellenenergie notwendig sind, nämlich eine Kathode, eine Anode, einen Kathodenheizfaden und innere magnetische Polstückverlängerungen. Diese Elemente sind hier nicht dargestellt oder erläutert, da sie in der Technik bekannt und nicht Gegenstand vorliegender Erfindung sind. Am einen Ende des Magnetronkörpers ist ein Ausgangsanschluß in Form einer Antenne in einem Fenster 3 vorgesehen, der der Austritt für die innerhalb des Körpers 1 erzeugte Mikrowellenenergie ist. Am anderen Ende des Körpers ist ein Fuß 5 vorgesehen. Dieser Fuß geht von dem Körper 1 aus und weist eine herkömmliche Pinch-off-Röhre 11 sowie im Abstand angeordnete Metallteile auf, die Anschlüsse 7 und 9 darstellen, welche im Inneren einen Stromkreis zur Magnetronheizfadenwicklung vervollständigen. Die Anschlüsse sind gegeneinander durch eine Vakuumdichtung aus Aluminiumoxyd isoliert, die als das Isoliermaterial und somit als Abstandshalter dient. Sowohl der Fuß 5 als auch das Fenster 3 stehen aus öffnungen in den Polstücken 13 und 15 der Magnetronanordnung vor. Die Polstücke bestehen aus flachen Platten rechteckförmiger Gestalt, die aus ferromagnetischem Material, z.B. angelassenem Eisenhergestellt sind, und wirken als Teil der magnetischen Schaltung, die zum Betreiben des Magnetrons erforderlich ist. Ein erster Permanentmagnet 17 ist auf einer Seite des Magnetrons und zwischen Polstücken 13 und 15 angeordnet, ein ähnlicher, zweiter Permagnet 19 ist auf der anderen Seite des Magnetrons zwischen den Polstücken vorgesehen. Bei beiden Magneten 17 und 19 sind die Enden identischer Polarität einander zugeführt und in Kontakt mit dem Polstück 13. Die Magnete erzeugen das magnetische Feld, das durch den magnetischen Pfad verläuft, der durch die Polstücke gebildet wird, und zwar durch

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magnetisches Material, das an den vorderen und hinteren Enden des Magnetronkörpers 1 verbunden ist, und durch (nicht dargestellte) Polstücke innerhalb des Magnetkörpers 1. Ferner weist die Magnetronanordnung zueinander parallel verlaufende metallische Kühlrippen 21 auf, die zwischen den Polstücken in wärmeleitender Beziehung zu dem Körper 1 gestapelt sind. Die Kühlrippen, die zweckmäßigerweise aus Aluminium bestehen, weisen Öffnungen auf, so daß jede Rippe über den Magnetronkörper 1 und über die Magneten 17 und 19 gesetzt werden kann. Dabei'können die Kühlrippen in vertikaler und radialer Richtung außerhalb des Körperteiles 1 angeordnet sein.

Zwei elektrische Leiter 31 und 33 sind in Fig. 1 im Abstand voneinander angeordnet und sich über das Polstück 13 hinaus erstreckend dargestellt,. Die Stromleiter 31 und. 33 besitzen entsprechende Endteile 35 und 37» die in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet und entsprechend mit Heizfadenanschlüssen 7 und 9 verbunden sind. Diese Leiter erstrecken sich durch Bohrungen in drei Körpern eines v.er-lustbehafteten Materiales 39 und nehmen diese drei Körper auf. Die Bohrungen ermöglichen, daß das verlustbehaftete Material so befestigt wird, daß es jeden Leiter umgibt und gleichzeitig zur Aufrechterhaltung des Abstandes zwischen den Leitern 31 und 33 dient.

In Fig. 1 zeigt die gestrichelte Linie 41 die Wandungen eines kompakten Metallgehäuses, das das verlustbehaftete Material 39, vorzugsweise Ferritmaterial, und die Endteile 35 und 37 der Leitungen 31 und 33 enthält. Das Gehäuse enthält ferner das Fußende 5 des Magnetrons. Wie in der Zeichnung dargestellt, wird eine Wand des Metallgehäuses 41 in Wirklichkeit durch das flache Polstück 13 gebildet. Die Beziehung und das Zusammenwirken zwischen dem Metallgehäuse und dem verlustbehafteten Material wird weiter unten ausführlich erörtert. Das verlustbehaftete Material kann zusätzlich zu dem Material 39 im Metallgehäuse vorper.ehen

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sein, z.B. die zusätzliche Platte 38 aus verLustbehaftetem Material j die mit einer Endwandung des Gehäuses befestigt dargestellt ist.

Ein Isolator 43 ist in eine Öffnung durch eine Endwandung des Gehäuses 41 eingesetzt. Der Isolator enthält zwei Bohrungen, die voneinander versetzt angeordnet sind und durch die Leitungen 31 und 33 verlaufen, so daß diese Leitungen mit den Metallwandungen des Gehäuses 41 nicht in Berührung kommen können. Die Leiter 31 und 33 brauchen nicht so lang ausgeführt werden, daß sie über die Begrenzungen des Gehäuses 41 hinausreichen. Stattdessen können sie in einer mit der Endwandung befestigten Buchse verbunden werden. Bei einer solchen Abänderung ist es jedoch erforderlich, daß ein Stecker in. der Buchse aufgenommen wird, damit eine Verbindung zu einer Heizstromquelle hergestellt wird. Aus vorstehender Beschreibung ergibt sich, daß der Magnetronfilterkasten in einer kleinen und zweckmäßigen Baugruppe ausgebildet ist, die in geeigneter Weise einen integralen Bestandteil mit dem Magnetron bildet.

Fig. Z zeigt eine Aufsicht auf eine Ausführungsform des Magnetronfilterkastens gemäß vorliegender Erfindung, wobei die obere Wandung des Gehäuses entfernt ist, damit das Innere sichtbar wird; Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der gleichen Ausführungsform, wobei jedoch die vordere Wand 53 entfernt ist. Das Gehäuse 41 stellt einen Mikrowellenhohlraum dar, und ist eine längliche, schmale Konstruktion aus Metall, z.B. Aluminium oder korrosionsbeständigem Stahl. Das Gehäuse besteht somit aus zwei entgegengesetzten Endwandungen 50 und 51» einer vorderen Wand 53» einer hinteren Wand 54, einer unteren Wand 57 und einer oberen Wand 55» die in Fig. 3 gezeigt, in Fig. 2 jedoch entfernt ist. Die Endwand 51 weist die öffnung auf, die den Isolator 43 aufnimmt. Die vordere Wand 53 besitzt offene Bohrungen 56 in unmittelbarer Nähe des Bodens 57 und die Rückwand 5^ besitzt ähnliche öffnungen 56'; die Öffnungen 56 und 56' bilden Luftdurchtrittskanäle

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für Kühlzwecke und sind im Durchmesser üblicherweise kleiner als ein Zehntel der Wellenlänge entsprechend der Grundmikrowellenfrequenz von 2450 MHz. Der Leiter 31 besitzteinen abgebogenen Endteil 35» und der Leiter 33 ist im Abstand von dem Leiter 31 und parallel zu diesem angeordnet. Der Leiter 33 liegt mit seinem vorderen Endteil 37 in der Nähe des Endteiles 35 cLes Leiters 31· Zur Vermeidung von Koronaerscheinungen sind die Leiter 31 und 33 z.B. mit Teflon isoliert. Die Endteile 35 und 37 sind so umgebogen, daß sie mit den Heizfädenanschlüssen 7 und 9 des Magnetronfusses in geeigneter Weise in Eingriff kommen, d.h. einen zuverlässigen Kontakt ergeben. In den Figuren 2 und 3 wie auch in den Figuren 5 und 6 ist der Fußteil des Magnetrons einschließlich der Anschlüsse 7 und 9 gestrichelt dargestellt, damit angezeigt wird, daß der Filterkasten gemäß der Erfindung eine getrennte Einheit unabhängig von dem Magnetron bilden kann, da er mit dem Magnetron nur nachträglich zusammengebaut wird, damit eine gemeinsame Zuordnung entsteht, wobei er aber sonst eine unabhängige Komponente darstellen kann. Bei der dargestellten Ausführungsform haben die Leiter 31 und 33 eine solche ..Xänge, daß sie sich durch die Wandung 51 und durch den Isolator 53» der in der Wand 51 befestigt ist, erstrecken, so daß sie im Abstand voneinander gehalten werden und somit keinen elektrischen Kontakt mit den metallischen Gehäusewänden ergeben können. Wulste 39a, 39b und 39c aus für Mikrowellen verlustbehaftetem Material, zweckmäßigerweise Ferrit, sind auf den Leitern 31 und 33 längs des geradlinigen, länglichen Teiles innerhalb des Metallgehäuses 41 befestigt. Jeder der Ferritwulste besteht aus genormtem Material, üblicherweise Gülöclasse 9 oder 11, weist eine elliptische, zylind/Krische Gestalt auf uid stellt einen massiven, gesinterten Preßpulverkörper dar. Jeder Wulst besitzt zwei voneinander versetzte Kanäle, durch die Stromleiter 31 und 33 verlaufen. Auf diese Weise nehmen die Stromleiter 31 und 33 die Ferritwulste auf, und andererseits tragen die Ferritwulste dazu bei, die Stromleiter versetzt zueinander zu halten. Zusätzlich umgibt da* Ferritmaterial

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die Leiter 31 und 33 längs eines größeren Teiles ihrer Länge, praktisch bis zu den aufgebogenen Endteilen 35 und 37.

Eine Armierung 42 aus wärmeschrumpfbarem Schlauch, zweckmäßigerweise bestrahltem Polyvinjlschlauch, der zusätzliches verlustbehaftetes Material enthalten kann, bedeckt die Wulste 39a, 39b und 39c Damit die Wulste dargestellt werden können, ist der Schlauch 42 lediglich gestrichelt in den Figuren 2 und 3 angedeutet.

Zusätzlich ist die Platte 38 von Standardgröße aus verlustbehaftetem Material, zweckmäßig erweise Ferrit, mit der Endwandung 50, beispielsweise mittels Epoxydharzklebers befestigt.

Die untere Kante 57 des Gehäuses^·!, die durch eine Linie in Fig. 3 dargestellt ist, wird beim Zusammenbau mit einem Magnetron mit dem Polstück 13 (Fig. 1) befestigt, da die Bodenwand des Filterkastens in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Teil des Polstückes 13 des Magnetrons aus flachem Eisen gebildet wird. Im Polstück 13 ist eine öffnung 59 vorgesehen, durch die der Magnetronfuß, der die Heizfaden- und Kathodenanschlüsse enthält, verläuft. Die Gehäusewände 50, 51 und 53 > 5²I- sind mit dem Polstück 13 so verbunden, daß jeder Spalt oder Zwischenraum vermieden wird. Dies wird zweckmäßigerweise durch Schweißen oder durch Verwendung von elektrisch leitendem Epoxymaterial erreicht. Die äußere Oberfläche des Polstückes 13 dient somit zur Erzielung einer elektrisch leitenden Innenwandfläche für das metallische Gehäuse, so daß der Hohlraum vervollständigt wird, wobei die öffnung 59 das Fußende des Magnetrons aufnehmen kann. Bei einer Abänderung dieser Ausführungsform der Erfindung kann eine zusätzliche Metallwand vorgesehen sein, die den Boden des Gehäuses 41 abschließt _t bevor der Filterkaaten daraufgesetzt und mit dem Polstück befestigt wird. Natürlich wird eine geeignete öffnung, die der öffnung 59 entspricht, an der hierfür erforderlichen Stelle gebildet, damit der

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Magnetronfuß eingesetzt werden kann. Bei einer solchen Konstruktion wird die Bodenwand mit dem Magnetronpolstück fest verbunden und das Polstück nimmt Aann den vollständigen Filterkasten auf, wobei die Funktion als elektrisch leitende Grenzfläche des Hohlraumes, gebildet durch das Gehäuse, entfällt.

Wie in Fig. 3 gezeigt, weist die Deckwand 55 des Gehäuses einen·erhöhten Teil auf, der eine Kuppel 60 am Ende des Gehäuses in der Nähe der Endwand 50 bildet und der öffnung 59 zngwandt ist. Diese Kuppel ist somit oberhalb des Fusses des Magnetrons ausgebildet und dient aus Gründen der Isolation dazu, den richtigen Abstand zwischen der metallischen Deckwand und dem Ende des Magnetronfusses aufrechtzuerhalten, während sonst kleinere Dimensionen, insbesondere in der Höhe, des Gehäuses außer an dieser Stelle zugelassen werden, so daß ein minimaler Wert für den Qualitätsfaktor Q des Hohlraumes erzielt wird.

Der Kuppelteil 60 der Deckwand 55 weist mehrere Löcher 61a, 61b und 61c auf, die Luftkanäle bilden. Diese öffnungen sind im allgemeinen kleiner als ein Zehntel der Wellenlänge entsprechend der Grundmikrowellenfrequenz von 2450 MHz, so daß ein Abfließen von Mikrowellenenergie an diesen Stellen ausgeschlossen ist, der Luftdurchtritt zum Kühlen des Magnetronfusses aber möglich ist.

Beim Aufbau des dargestellten Ausführungsbeispieles sind die Deckwand 55 und die Gestalt der Bodenkante 57 vergrößert an den rechten Seitenenden in den Figuren 2. und 3 dargestellt, hauptsächlich, damit das Gehäuse im Volumen an diesem Ende groß genug wird, um den Fuß des Magnetrons aufzunehmen und ferner einen ausreichenden Abstand zu erzielen, damit eine entsprechende Hochspannungsisolation eraielt und eine Koronaerscheinung oder ein Hochspannungsüberschlag zwischen

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dem Fuß des Magnetrons und den Gehäusewänden vermiden wird. Am linken.Ende dieser Wandung ist der Abstand zwischen den Innenwandflächen erheblich schmaler, so daß ein schmales Aussehen vorzugsweise mit einem geringen Abstand zwischen den Wandflächen und den Ferrit^wulsten erzielt wird. Entsprechend der Gestalt der Deckwand 55 und. der Bodenkante, die der Form von Schaufeln mit Handgriffen ähnelt, sind die Vorder- und Rückwände 53 und 54 in ihrer Gestalt so gebogen, daß sie mit dieser Form übereinstimmen, wie die Fig. 2 zeigt. Die Endvorderwand 50 ist in ihrer Gestalt rechteckförmig, weist jedoch einen größeren Flächeninhalt auf als die andere Wand, die als vordere Endwand51 bezeichnet wird.

Die Endansicht nach Fig. 4 zeigt den Filterkasten mit entfernter vorderer Endwand 51. Betrachtet man den Filterkasten von diesem Ende aus, sind die elektrischen Leiter 31 und 33 sichtbar, da sie durch die Kanäle im Isolator 43 verlaufen, der eine Fortsetzung des Ferritwulstes 39a darstellt. Der Einfachheit halber sind der 'Armierungsschlauch 42 und die Ferritplatte 38, die in den Figuren 2 und 3 gezeigt· sind, nicht dargestellt. Die obere Wand 55 ist so gezeigt, daß sie den Kuppelteil 60 einschließt, und in dieser Ansicht ist eine öffnung 6ld zusätzlich zu den In Fig. 3 gezeigten öffnungen 6la, 6lb und öle sichtbar.

Die metallischen Oberflächen der Wände des Gehäuses 41 bilden einen geschlossenen Mikrowellenhohlraum, In welchem Mikrowellenenergie begrenzt wird. Der Mikrowellenhohlraum des Filterkastens gernäß vorliegender Erfindung weist aufgrund seiner Konstruktion einen niedrigen Qualitätsfaktpr Q auf und ist somit erheblich kleiner in seinen Größenabmeseungen als bekannte Abschirmanordnungen,

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V/enn Ferritmaterial, das in den durch das Gehäuse 41 gebildeten Hohlraum eingebaut ist, ein vorbestimmtes Volumen V, annimmt und das Gesamtvolumen des Hohlraumes ein vorbestimmtes Volumen V₁ ist, muß zur Erzielung eines ausreichend niedrigen Qualitätsfaktors Q für den Hohlraum in der Größenordnung von 100 oder weniger das Verhältnis V /V₁ kleiner als etwa 20 sein, obgleich es natürlich wenigstens etwas größer als 1 sein muß.

Ein zweiter Faktor, der zur Bestimmung der relativen Geometrie und der tatsächlichen Dimensionen des Metallgehäuses 41 und der Ferritkörper der dargestellten Ausführungsform nach den Figuren 2 bis 4 verwendet wird, wird am besten in Verbindung mit Fig. 4 erläutert. Betrachtet man den schmalen Teil des Metallgehäuses, d.h. die Länge, die die Ferritwülste aufnimmt, als analog einer übertragungsleitung, bei der äußere Oberfläche der Ferritwffilste, die die Drahtleiter 31 und 33 umgeben, als der mittlere Leiter wirkt, kann eine entsprechende charakteristische Impedanz Z einer solchen übertragungsleitung zugeordnet werden. In der Praxis ist diese charakteristische Impedanz bq niedrig wie möglich, vorzugsweise kleiner als 50 Ohm. Eine Annäherung bei der Bestimmung eines solchen Impedanzwertes wird nunmehr nachstehend erläutert. Mit gestrichelten Linien 1st durch ■ P in Fig. 4 ein mittlerer Umkreis bezeichnet. Dieser mittlere Umkreis ist das Mittel zwischen dem Umkreis des Ferritmateriales, d.h. den Wülsten 39β·* 39b und 39c, sowie dem Umkreis der inneren Fläche des Metallgehäuses. Zusätzlich wird ein mittlerer Abstand S zwischen den Wülsten 39&, 39b und 39c des Ferritmateriales und der Innenfläche der Wände des Metallgehäuses festgelegt. Dann ist die charakteristische Impedanz Z etwa 377 (S/P). Wenn das Metallgehäuse klein genug ist, damit es direkt das Ferritmaterial, das es umschließt, berührt, vermindert es sich auf annähernd 0 und die Umkreise der Ferritwulste, das Gehäuse und der mittlere Umkreis P nehmen einen Wert an, für den keine

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Grenzimpedanz Z vorhanden 1st. Der Zusatz von Ferritmaterial, z.B. als Platte 38 an der Endwandung 50 vermindert den Qualitätsfaktor des Hohlraumes weiter. Bei einer praktischen Ausführung dieses Beispieles gemäß vorliegender Erfindung wurden die nachstehenden Dimensionen für das Gehäuse

! 4l gewählt. Am breitesten Ende hatte der Filterkasten eine Breite von 3,75 cm, und längs des schmalen Teiles betrug die Breite des Filterkastens 2,2 cm. Zusätzlich trat der übergang zwischen dem breiten und dem schmalen Teil an einer Stelle auf, die 3»75 cm von jedem Ende entfernt war, so daß die Gesamtlänge 7j5 cm betrug. Die Höhe der vorderen und hinteren Wände betrug 1,9 cm,

t Im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Vorschlag ist bei ' einer AusfUhrungsform nach dem Stande der Technik der Filter-ί kasten 4,4 cm tief, 10 cm breit und 12,5 cm lang. Derartige bekannte Filterkästen enthielten 10 cm lange Symmetriespulen und zwei Pilterkondensatoren. Hierbei waren komplizierte Zusammenbauvorgänge notwendig, ferner waren die Kosten hoch und die Ergebnisse nicht so gut wie die, die mit einem Filter-. kasten gemäß vorliegender Erfindung erzielt werden. Bei einer anderen bekannten Konstruktion betrug die Tiefe eines Filterkastens 3,75 cm, die Länge 10 cm und die Breite 7,5 cmj der Pilterkasten enthielt induktive Stromkreiskomponenten. Eine solche Konstruktion ist nicht nur in den Abmessungen größer und in der Herstellung erheblich aufwendiger, sondern die Ergebnisse waren auch um etwa 20 db sohlechter, was die Möglichkeit einer Fernsehstörung erhöhte und weiterhin erforderlich machte, daß das Gehäuse für die Bnergieeinspeisung sehr

■ dicht war. Andere bekannte Konstruktionen sind theoretisch

es in ihrer Arbeitsweise ähnlich, in der Praxis ist jedoch schwierig, bekannte Filterkästen mit der Röhre in einer solchen Weise zusammenzubauen,daß eine Streuung nich^t auftritt. Bei der dargestellten Ausführungsform gemäß vorligender Erfindung ist nur eine solche Verbindung notwendig, nämlich die zwischen dem Gehäuse und dem magnetischen, plattenförmigen

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Polstück. BoI der Konstruktion der Erfindung 1st der Filterkasten dauerhaft mit dem Polstück verschv/eLßt und bildet ein permanentes, zuverlässigen, streuungsfreies Gehäuee, das als integraler Teil der Magnetronanordnung gespeLst v/erden kann. Dies schaltet auch jede Möglichkeit eines Fehlers beim Zusammenbau aus.

Eine Berechnung von Z in der oben definierten l/eise wird nachstehend für die praktische Konstruktion angegeben. Der Querschnitt der Wülste 39 beträgt 5/l6"x9/l6", so daß der Umkreis P_f [5/l6r + (5/8 - 5/16) χ 2] beträgt, der auf 1,665" reduziert wird. Die Hohe des Kastens beträgt 3/4* und die Breite 7/8 ", so daß der Umkreis P_fe [3/4 + 7/8 + 3/4 + 7/8J, d.h. 3*25" beträgt. Der mittlere Umkreis P ist etwa gleich der Hälfte der Summe aus P_f + P_fc « 1/2'(1,665 + 3,2<5O) = 1/2 x 4,915 -= 2,457". Um S, den mittleren, oben angegebenen Abstand zu bestimmen, ist der äußere Querschnittsunifang der Ferritwulst 39 die effektive Arbeitsfläche, weil die Dielektrizitätskonstante des Wulstmateriales 13>5 beträgt. Somit ist S = 3/4", die Höhe des Kastens, vermindert um die Höhe der Wulst 5/16 multipliziert mit 1/2 = 0,219". Daraus ergibt sich Z_Q « 577 * * 23*5 Ohm. Wenn bei der Bestimmung von S die Breite des Kastens und die Breite des Ferritwulstes verwendet werden, um den mittleren Abstand zu bestimmen, wird für Z ein Wert von 24 Ohm erhalten.

Zur Bestimmung des Qualitätsfaktors Q bei der hier definierten und beschriebenen Konstruktion wird zuerst das Volumen V, des Ferritmaterials bestimmt. Es ist gleich der Summe der Volumina der drei Ferritwulste 39a» 39b und 39c plus dem Volumen der Ferritplatte 38: V₁ = (9/16 + 9/I6 + 9/16 + I)A, wobei A =>

(5/I6) (1 + t£" ) = 1,85 ist, so daß sich ergibt V = 0,472 Inch⁵ Das Volumen V des Gehäuses wird aus den oben als Beipiel angegebenen Dimensionen bestimmt: V₁ = £('5/2 x ">/<^l x 3/4) l· (3/2 χ 7/8 χ 3/²OJ = 2,657 inch"³. Aus dleaen Werten ergibt

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sich folgende rjleichunij;:

η «ils. » ²»fe7

Die gemessene Dämpfung für diese Einheit betrug -60 dbm und die gemessene Dämpfung für die Grenze, die behördenseitig festgesetzt ist, beträgt im gleichen Maßstab -54 dbm.

Die auseinandergezogene Ansicht des Filterkastens nach Fig. zeigt ein Verfahren zum Zusammenbauen des Filterkastens nach den Figuren 2 bis 4. Die mit einer Isolation überzogenen Drahtleiter 31 und 33 sind verhältnismäßig steif und ihre Endteile 35 und 37 werden zuerst in die gewünschte Form gebogen. Die FerritwUlste 39^a* 39b und 39c werden im Anschluß daran über die isolierten Leiter gestreift. Zusätzlich wird die Ferritplatte 38 mit der Endwandung des metallischen Gehäuses befestigt. Der unter dem Einfluß von Wärm/schrumpfende Schlauch 42 wird über die Ferritwülste gesetzt und dann aufgeschrumpft, so daß er einen guten Sitz bildet. Dann werden die Enden der Drähte 35 und 37 mit dem Fuß des Magnetrons befestigt, vorzugsweise verlötet, damit eine elektrische Verbindung und eine kräftige mechanische Verbindung erhalten werden. Im Anschluß daran wird das Gehäuse abgesenkt und die Drähte 3I und 33 wercbn durch die öffnung in der Vorderwand 5I des Gehäuses eingeführt. Die dadurch erhaltene Anordnung, bei der das Gehäuse dann über die gesamte Draht- und Wulstanordnung gesetzt wird, kommt in Anlage mit dem nichtdargestellten

Im
Polstück des Magnetrons. Anschluß daran wird der Isolator 43 über die Enden der Leiter 31 und 33 gestreift und in seine Stellung innerhalb der öffnung in der Vorderwand 51 gedrückt. Das Gehäuse wird schließlich mit dem Polstück des Magnetrons verschweißt, go daß eine Komplette Einheit entsteht.

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Im Betrieb ist eine Heizstromquelle mit den elektrischen Leitungen, den Drahtleitern 31 und 33, verbunden, damit Strom in die Heizanschlüsse des Magnetrons eingespeist werden kann. Falls Mikrowellenfrequenzenergie von dem Kathodenanschluß in den Fußbereich gekoppelt werden sollte, wird diese Energie von dem Ferritmaterial der Wülste 39a, 39b und 39c und von der Platte 38 absorbiert. Das Ferritmaterial dient somit zur Eliminierung einer Hochfrequenzenergie, die von der Kathode zu den Heizleitern J>1 und 33 gekoppelt sein kann. Zusätzlich ergibt die gesamte Kombination des Metallhohlraumes und des Ferritmateriales gemäß vorliegender Erfindung eine Last für die Mikrowellenenergie bei Grundfrequenz gegenüber Harmonischen der Grundfrequenz und gegenüber Subharmonischen der Grundfrequenz. Dies belastet die Röhre erheblich und falls die charakteristische Impedanz Z der Einheit, betrachtet als eine Übertragungsleitung, niedrig ist, zweckmäßigerweise unter 50 Ohm, wird jede Möglichkeit der Energieausbreitung über den Filterkasten hinaus bei jeder sogenannten schnellen Betriebsart eliminiert.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 6, 7 und 8 dargestellt, die den Magnetronfilterkasten in verschiedenen Ansichten zeigen. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit sind die Elemente in den Figuren 6, 7 und 8, die ein Gegenstück in der Ausführungsform nach den Figuren 2-5 finden, in ähnlicher Weise mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Da jedes dieser Elemente in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist, und die gleiche Funktion sowie die gleiche Aufgabe hat, wird eine derartige Beschreibung im Detail nicht wiederholt. Die nachstehende Beschreibung stellt somit im wesentlichen eine Beschreibung von Eigenschaften dar, die verschieden von denen sind, die für die erste Ausführungsform gelten, und beinhaltet einen Vergleich zwischen den beiden Ausführungeformen.

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In bezug auf die Ausführungsform nach den Figuren 6, 7 und ist zuerst darauf hinzuweisen, daß die Behälterwandungen im wesentlichen eine rechteckförmige Gestalt aufweisen. Der Teil des metallischen Gehäuses, der die Ferritwülste 39&j 39b und 39c umgibt, ist von den Wülsten in einem etwas größeren Abstand versetzt. Er bildet aber eine Grundübertragungsleitung in Analogie zu dem ersten Ausführungsbeispiel einer verlustbehafteten charakteristischen Impedanz Z , die etwas größer ist als die nach dem ersten Ausführungsbeispiel (Figuren 3* 2, 4 und 5). Zusätzlich sind Platten 40a, 40b, 40c Und 40d aus Ferritmaterial im Metallgehäuse eingebaut und stellen zusätzliches, verluäbbehaftetes Material dar. Die Ferritplatten 40a und 40b sind beispielsweise mit einem Bpoxydkleber an der Vorderwand 53 befestigt, in ähnlicher Weise sind die Ferritplatten 40c und 40d an die Rückwand 5^ angeklebt. Während es möglich ist, das gleiche Volumen aus Ferritmaterial innerhalb des Gehäuses dadurch aufzunehmen, daß einfach die Dimensionen der Ferritwülste 39a, 39b und 39c vergrößert werden, würde dies eine Konstruktion ergeben, die FerritwUlste nicht genormter Größe benötigt, so daß die Kosten hierfür erheblich ansteigen würden. Größe und Form der Ferritplatten 40a bis 4Od gemäß vorliegender Erfindung sind im Handel erhältliche Standardgrößen und - formen. Ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung derartiger genormter Ferriteletnente 40a* 40b, 40c und 40d längs der Wandungen des metallischen Gehäuses ist darin zu sehen, daß Wärme, die in dem verlustbehafteten Material durch Ableitung von Mikrowellenenergie aufgebaut wird^ durch die metallische Wand, mit der eine Platte befestigt ist, geleitet wird, und diese Wärme wird in die das Gehäuse umgebende Luft abgegeben. Die Arbeitsweise und die Verwendung des Filterkastens der Ausführungsform nach den Figuren 6, 7 und 8 entspricht sonst der nach der ersten Ausführungsform.

Bei einer praktischen Konstruktion der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach den Figuren 6 bis 8 wurden die folgenden Dimensionen gewählt. Die Breite des Kastens betrug 3,75 cm,

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die Gesamtlänge 7,5 cm und die Höhe 1,9 cm. Die mit dieser Ausführungsform erzielten Resultate sind mit denen der ersten AusfUhrungsform vergleichbar, obgleich eine größere Anzahl von Elementen erforderlich ist und das Gesamtvolumen des Kastens bei dieser Konstruktion größer ist. Die Ferritstücke 40a, 40b, 406 und 40d, die an den Wänden 53 und 54 angeordnet sind, haben etwa eine Dicke von 0,775 cm, während die Dimensionen der Ferritwülste 39a, 39b und 39c die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform sind. Obgleich die Wandtrennung tatsächlich größer als im ersten Ausführungsbeispiel ist, da sie 3*75 cm breit ist, ist die Distanz, d.h. der Abstand der gMche. Somit ergibt sich 3,75 - 2 χ 0,775 = 2,2 cm. Damit wird die Berechnung der effektiven Impedanz durch die Gleichung Z₀Ct 377 f = 33,51 Ohm, dargestellt.

Der Qualitätsfaktor Q wird in diesem Beispiel wie im vorausgehenden Fall bestimmt: V, = Volumen von 7 Ferritwülsten = 0,740 inch^. V = 3" χ 1,5" χ 3/4" = 3,37 inch^. Somit ergibt sich Q = s*2— = =4,6. Der gemessene Wert der Dämpfung betrug ■*· -59dbm.

Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 9 und 10 stellt einen Spezialfall dar, bei dem der mittlere Abstand S annähernd gleich 0 und die mittlere Umkreislänge P etwa die gleiche wie der innre Umkreis des Metallhohlraumes ist. Diese Ausführungsform enthält die beiden im Abstand angeordneten elektrischen Leiter 6l und 63, die voneinander isoliert sind und die mit entsprechenden Speisequellen für Hdzstrom und hohe Spannung verbunden werden können. Die Leiter werden zuerst mit einem verlustbehafteten dielektrischen Material umgeben, wie es z.B. unter der Bezeichnung Eccosorb CRS oder FDS zur Verfügung steht, was duroh die Elemente 65 dargestellt ist. Das verlustbehaftete dielektrische Material 1st wiederum mit einer metallischen Umhüllung 67 überzogen, die die Form eines Metallbandes haben kann. Zusätzlich ist ein metallisches Gehäuse 69 über die Enden der Leiter 6l und 63 gesetzt und steht in elektrischem Kontakt.

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15.5.1972 W/He - 27 -yyoqni^ ^{L/p 7388}

mit dem Metallband 67. Das Metallgehäuse 69 bildet eine Kappe, die den Fußabschnitt des Magnetrons überdeckt und eine Abschirmfunktion ausübt. Wie dargestellt, ist der Magnetronfilterkasten auf dem Polstück 71 eines Magnetrons befestigt, wobei das Polstück als eine der elektrisch leitenden Wandflächen des PiIterkastens im Hohlraum dient, der sonst durch die Innenwandflächen des Kappenförmigen Gehäuses 69 gebildet wird. Wie in den anderen Ausfuhruhgsformen vjeist das Polstück 71 eine Bohrung auf, durch die hindurch der Magnetronfußteil eingesetzt und in den Filterkasten eingeführt wird. Wie die Fig. 9 zeigt, sind Polstück "Jl, Metallband 67 und kappenförmiges Metallgehäuse 69 in elektrischem Kontakt miteinander und sind geerdet.

Fig. 10a zeigt im Querschnitt einen Teil des Filterkastens nach Fig. 9, der die Leiter 6l und 63, die Packung 65 aus verlustbehaftetem dielektrischem Material und die äußere Schicht des Metallbandes 6'J einschließt.

Eine Variante der Ausführungsform nach Flg. 10a ist in Fig. l©b gezeigt, bei der die Leiter 6l und 63 zuerst durch Körper aus dielektrischem, verlustbehaftetem Material 73 umhüllt werden und dieses Material durch ein unter Wärmeeinwirkung schimpfendes Rohr 75 bedeckt ist, das verlustbehaftetes Material, z.B. Ferritpulver aufweist. Schließlich wird die gesamte Anordnung mit stromleitendem, bahnförmigem Material 67 überzogen, das beispielsweise ein Metallband sein kann.

Die Magnetronfilterkästen bekannter Art wiesen entweder verluatbehaftetes Material oder Kettenleiter aus reaktiven Elementen oder beides innerhalb eines großen metallischen Abschirmgehäuses auf, es wurde jedoch kein Versuch gemacht, das Abschirmgehäuse mit den verlustbehafteten Kettenleitern zu integrieren, damit ein kompakter und wirksamerer Magnetronfilterkasteii erhalten wurde, der aus einer kleineren Anzahl von billigeren Teilen zusammengesetzt war.

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Durch die Lehre gemäß vorliegender Erfindung wird die Abschirmung in eine einfache, kompakte Anordnung, die vorstehend beschrieben und dargestellt ist, mit dem verlustbehafteten Material und den metallischen Teilen integriert, wobei eine Anordnung entsteht, die analog sowohl einem Mikrowellenhohlraum mit niedrigem Qualitatsfaktor als auch einer verlustbehafteten Übertragungsleitung ist. Auf diese Weise beseitigt die Erfindung auf wirksamere Weise das Abfließen von Mikrowellenenergie bei Grundfrequenz, das Abfließen von Subharmonischen oder schneller Betriebsarten, die bei bekannten Anordnungen zwischen den Heizleitungen und dem großen Hohlraum zirkulieren konnten.

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Claims (13)

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Patentansprüche i

Magnetronfilterkasten mit einem Gehäuse mit elektrisch leitenden Innenflächen mit wenigstens zwei Zuführleitungen, die sich durch das Gehäuse erstrecken und mit getrennten Anschlüssen eines Magnetrons verbunden sind, und mit wenigstens einem Element aus verlustbehaftetein, Mikrowellenenergie absorbierendem Material im Gehäuse, das die Zuführleitungen umgibt, dadurch gekennzeichnet,daß der Raum innerhalb des Gehäuses (41), das das verlustbehaftete Material (39a, 39b, 39c) aufnimmt, einen Mikrowellenhohlraum relativ niedrigen Qualitätsfaktors bildet, und daß die äußere Fläche des verlustbehafteten Materiales und die elektrisch leitenden Innenflächen des Gehäuses (41), die eine übertragungsleitung bilden, eine verlustbehaftete, charakteristische Impedanz besitzen.

2. Magnetronfilterkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Gesamtvolumen im Gehäuse (41) und den von dem verlustbehafteten Material (39a, 39b, 39c) eingenommenen Volumen nicht größer als 20 ist.

3. Magnetronfilterkasten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da« der Qualitätefaktor· des Hohlraumes nicht größer als 100 ist.

4. Magnetronfilterkasten nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristische impedanz der übertragungsleitung geringer als SO Ohm ist.

5. Magnetronfilterkasten nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz gleich 377 S/P ist, wobei S der mittlere Abstand zwischen dem verlustbehafteten Material (39a, 39b, 39c) und den Innenflächen des Gehäuses (41) und P die Länge einer geschlossenen Linie in einer Ebene rechtwinkelig zur Richtung der Mikrowellenwandorung länge der Übertragungsleitung und in gleichen Abständen von dem varlustbehafteten Material (39a, 39b, 39c)

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und den Innenflächen de» Gehäuses (41) ist(Fig. 4).

6. Magnetronfilterkaeten nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das verlustbehaftete Material die Form wenigstens eines Ferritwulstes (39a, 39b, 39c) aufweist, wobei die Sufiihrleiter (31, 33) sich durch die Löcher in der Wulst oder in den Wulsten erstrecken.

7. Magnetronfilterkasten nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch zusätzliche Körper (38, 40a, 4Ob, 40c, 4Od) aus verluatbehaftetem Material, die mit Innenflächen des Gehäuses (41) beschäftigt sind.

8. Magnetronfilterkasten nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zusätzlicher Körper (38) aus verlustbehaftetem Material in der Näh« der Stelle für die Anschlüsse (7, 9) des Magnetrons (1) vorgesehen ist.

9. Magnetronfilterkasten nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Körpern (4Oa, 40b, 40c, 4Od) aus verlustbehaftetem Material, die·längs der Seitenwandungen (53, 54) des Gehäuses (41) entgegengesetzt zu dem verlustbehafteten Matalal (39*, 39b, 39c),das die Zuführleiter (31, 33)·umgibt, vorgesehen sind.

10. Magnetronfilterkasten nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch öffnungen (56, 56*, 61a,61b, 61c, 6Id) durch die Gehtueewandungen, wobei die gröeten Durchmesser der öffnungen ein Zehntel der Länge der Mikrowellen, die von dem Magnetron (1) erzeugt werden, nicht übersteigen.

11. Magnetronfilterkasten nach einem der vorausgehenden Ansprache, gekennzeichnet durch elektrisch stromleitendes bahnförmiges Material (67« 67*), das tun das verlustbehaftet« Material herumgewickelt ist, durch welches sich die ZuführleiLcr (ÖL, 63) erstrecken (Figuren 9 und 10).

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12. Magnetronfilterkastenanordnung, bei der eine Magnetronröhr· und wenigstens ein Permanentmagnet miteinander durch wenigstens ein ferromagnetisches Polstück verbunden sind, ein Fuß des Magnetrons mit stromieitenden Elementen zum Anschluß an eine Speisequelle durch das Polstück hindurch verläuft, und die Anordnung einen Filterkaeten auTweist, der elektrisch stromleitende Innenflächen besitzt und Zuführleiter enthält, die mit den stromleitenden Elementen verbunden sind, insbesondere in Verbindung mit einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche eines Polstückes (13) eine Innenfläche dea Filterkastens (41) darstellt.

13. MagnetronfilterkaStenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkasten ein Metallgehäuse (41) mit einem offenen Ende ist, wobei das Metallgehäuse mit dem Polstück (13) so befestigt ist, daß die offene Seite des Gehäuse· dem Polstück zugewandet ist.

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