МАГНЕТРОН С ДИСКРЕТНОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ Российский патент 1995 года по МПК H01J23/213 

Изобретение относится к электронной технике.

Целью изобретения является увеличение диапазона перестройки частоты и расширение области применения магнетрона.

Цель достигается тем, что в магнетроне, содержащем анодный блок с ламелями, образующими резонаторы, цилиндрический вращающийся элемент перестройки частоты, расположенный коаксиально анодному блоку, элемент перестройки частоты выполнен в виде отрезка цилиндра с ламелями, образующими периодически повторяющиеся по окружности одинаковые группы, каждая из которых содержит n полостей различной радиальной протяженности, а число групп равно числу отверстий связи, выполненных в резонаторах анодного блока, при этом к отверстиям связи подключены полости равной радиальной протяженности.

На фиг. 1 и 2 изображен магнетрон с вращательной дискретной перестройкой частоты, у которого вакуумное уплотнение выполнено в виде керамического цилиндра; на фиг. 3 и 4 - магнетрон, у которого вакуумным уплотнением служат керамические пластины, закрепленные в отверстиях, выполненных в цилиндрической стенке анода.

Анодный блок 1 выполнен составным и представляет собой цилиндрическую часть 2, выполненную из керамического материала (например, ВК 100-2), с толщиной стенки, обеспечивающей механическую прочность и вакуумную плотность магнетрону (например, 1 мм), и анодно-резонаторную систему (АРС), образованную металлическими ламелями 3. Ламели могут быть объединены с помощью сегментов 4, образуя одинаковые группы резонаторов. Керамический цилиндр 2 имеет на внутренней поверхности металлическое покрытие 5, образующее металлическую цилиндрическую стенку анодного блока, обеспечивающую электрический контакт АРС с другими конструктивными элементами магнетрона, а также служащую для закрепления АРС (например, пайкой). В металлическом покрытии 5 имеются участки 6, не покрытые металлом (например, прямоугольной формы), образующие отверстия, предназначенные для подключения к АРС групп перестраивающих полостей 7. Перестраивающие полости, охватывающие анодный блок 1, выполнены во вращающемся элементе 8 перестройки (например, штамповкой) и образованы цилиндрической частью (обойма) 9 и ламелями 10 различной радиальной длины.

Геометрические размеры перестраивающих полостей 7 выбираются такими, чтобы при совмещении одной из групп полостей 7 с отверстиями 6, выполненными в металлическом покрытии 5, происходило подключение полостей одинаковой радиальной длины к АРС. Таким образом, радиальная длина каждой группы полостей 7 рассчитывается и (или) подбирается экспериментально для получения требуемых величин дискретных частот.

Для уменьшения электрических потерь должны быть обеспечены совмещение каждой группы перестраивающих полостей 7 с отверстиями 6 анодного блока 1 и их фиксация, например, с помощью подпружиненных шариков 11 в каждом рабочем положении вращающегося элемента 8, обеспечивающего дискретную перестройку частоты магнетрона.

Для обеспечения работы магнетрона только с той группой полостей 7, которая сочленяется в данный момент с АРС анодного блока 1 через отверстия 6, остальные перестраивающие полости 7 закорачиваются электрически с помощью выступов 12 на крышках 13.

Изображенный на фиг. 3 и 4 магнетрон содержит анодный блок 1, выполненный в виде металлического цилиндра 14 с ламелями 15, образующими АРС. В металлическом цилиндре 14 выполнены отверстия 16, имеющие ширину, равную ширине резонатора анодного блока 1 в месте его сочленения с цилиндром 14, которые предназначены для подключения к АРС перестраивающих полостей 7. В отверстия 16, имеющие, например, прямоугольную форму, вакуумплотно запаяны (например, стеклоцементом) керамические пластины 17 (например, из керамики типа 22ХС). Остальные элементы конструкции выполнены аналогично изображенным на фиг. 1 и 2.

Для точной настройки групп перестраивающих полостей 7 каждый из них может иметь индивидуальную подстройку (выполненную, например, в виде винта 18 в задней стенке каждого резонатора или перемещающейся задней стенке).

На фиг. 1-4 показана в данном исполнении связочная АРС с двойными односторонними Г-образными связками 19. Катодноподогревательный узел 20 выполнен по схеме магнетрона с наконечниками, находящимися под потенциалом анода, и вводами 21 для подачи напряжения накала, выполненными в обеих крышках 13. Выходное устройство 22 коаксиального типа показано схематично и может быть преобразовано в волноводное устройство с помощью коаксиально-волноводного перехода. Магнитная цепь показана также схематично и состоит из двух кольцевых магнитов 23 и внешнего магнитопровода 24. Вакуумное уплотнение отверстий 16, показанных на фиг. 4, может быть выполнено в виде керамического тонкостенного цилиндра толщиной 0,6-1 мм (выполненного, например, из керамики 22ХС), который охватывает металлический анодный блок 1.

Действие вращательной дискретной перестройки частоты заключается в следующем. При работе магнетрона или для предварительного выставления необходимой дискретной частоты с помощью приводного элемента (ручного, электродвигателя или другого привода) обойма 9 вращающегося элемента 8 перестройки с помощью каких-либо специальных элементов сочленения с приводом (в данном случае с помощью отверстий 25 в боковой поверхности обоймы) приводится во вращательное движение с возможностью фиксации на каждой дискретной частоте рабочего диапазона (например, с помощью подпружиненных шариков 11).

Работу дискретной вращательной перестройки частоты, предложенной в изобретении, можно рассмотреть на примере магнетрона, имеющего N=16 резонаторов и четыре группы перестраивающих полостей 7. Каждая группа перестраивающих полостей имеет свою радиальную длину, которая предварительно рассчитывается и экспериментально подбирается для получения необходимой дискретной частоты. Поворачивая с помощью приводного стержня, который вставляется в отверстия 25 обоймы вращающегося элемента 8 перестройки, можно последовательно присоединять к АРС четыре группы перестраивающих резонаторов, что обеспечивает перестройку и работу магнетрона на четырех дискретных частотах. Фиксация каждого положения вращающегося элемента 8 осуществляется с помощью подпружиненного шарика 11.

При применении бессвязочной АРС резонаторного типа можно осуществить перестройку магнетрона в диапазоне не менее 5%, для связочной АРС - в диапазоне до 10%, а при разделении частот АРС в 30-40% диапазон перестройки может быть увеличен до 20%. Максимальное количество дискретных частот в рабочем диапазоне ограничено выбором максимального числа резонаторов N без нарушения стабильной работы магнетрона из обычных конструктивных предпосылок при проектировании магнетронов.

Предлагаемый вращающийся элемент перестройки частоты может быть выполнен внутри вакуумной оболочки магнетрона, что предполагает наличие специального привода - передачи, позволяющей передавать вращательное движение извне в вакуумную полость магнетрона (например, волновой передачи или электромагнитной передачи, известных в технике).

Таким образом, положительный эффект, достигнутый в предложенной конструкции магнетрона с вращательной дискретной перестройкой частоты по сравнению с прототипом, являющимся одновременно базовым объектом, состоит в увеличении диапазона перестройки частоты по крайней мере в 2 раза; в получении дискретных частот без специальных сложных устройств, служащих для точного многократного воспроизведения одной и той же частоты (частот) рабочего диапазона магнетрона.

Использование: в магнетронах, для радиолокации и связи при конструировании магнетронов. Сущность изобретения: за счет выполнения вращающегося элемента перестройки частоты магнетрона в виде отрезка цилиндра с ламелями, образующими периодически повторяющиеся по окружности одинаковые группы, каждая из которых содержит несколько полостей различной радиальной протяженности, увеличен диапазон перестройки частоты. 4 ил.

МАГНЕТРОН С ДИСКРЕТНОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ на n фиксированных значений, содержащий анодный блок с ламелями, образующими резонаторы, расположенный коаксиально с ним с возможностью вращения элемент перестройки частоты, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона перестройки частоты, элемент перестройки частоты выполнен в виде отрезка цилиндра с ламелями, образующими периодически повторяющиеся по окружности одинаковые группы, каждая из которых содержит n полостей различной радиальной протяженности, а число групп равно числу отверстий связи, выполненных в резонаторах анодного блока, при этом к отверстиям связи подключены полости равной радиальной протяженности.