Магнетрон Советский патент 1937 года по МПК H01J25/55 

Настоящее изобретение касается магнетронных устройств и, /главным образом, конструктивного выполнения применяемых в них разрядных трубок.

Магнетронное устройство обычно состоит из трех составных частей: разрядной трубки, устройства для возбуждения магнитного поля и приключенных к лампе элементов и источников напряжений. Размеры электродной системы лампы обычно определяются длиной генерируемой волны; они должны быть тем меньше, чем меньшую волну желательно получить. Коэфициент полезного действия при генерировании очень коротких волн сравнительно низок. Коэфициент полезного действия в 10% для волн в 50 см и ниже считается весьма удовлетворительным. Поэтому, в электродной системе имеются чрезвычайно большие потери мощности на нагрев, во много раз превышающие полезно расходуемую мощность.

Так как электроды для возбуждения очень коротких волн должны иметь чрезвычайно малые размеры, то они

могут выдержать только небольшую нагрузку и, следовательно, могут возбудить только маломощные колебания.

При желании получить большие мощности приходится пользоваться параллельным включением нескольких разрядных систем, но при этом начинает сказываться мешающим образом длина связывающих лампы проводов, которая в этом случае становится сравнимой с длиной генерируемой волны. Поэтому, эти провода должны быть настроены на генерируемую волну, дабы они не оказывали большого сопротивления прохождению высокочастотных колебаний и допускали правильную в отношении фазы работу всех ламп. Настройка, однако, не только усложняет регулировку, но главным образок сильно затрудняет переход на другую волну.

В магнетронных устройствах имеются еще и некоторые другие препятствия, затрудняющие параллельноевключение нескольких ламп.

Раньше два агрегата или более,

состоящие из лампы и устройства для. возбуждения магнитного поля, включали совместно. В том случае, если источником магнитного поля служил электромагнит, имело место повышение и без того достаточно большой мош,ности возбуждения. При применении постоянных магнитов, вес каж. дого из которых едва ли меньше 1 кг, параллельная схема приводила к такому увеличению веса и объема установки, что для большинства практических случаев установка являлась

совершенно непригодной- Кроме того, при этом согласованы должны быть не только электрические, но также и магнитные параметры отдельных агрегатов; необходимость соответствуюш,ей сложной регулировки дела.ла применение магнетронных устройств по сравнению с другими методами генерирования колебаний (например, по сравнению со схемой тормозящего поля) явно нерациональным.

Настоящее изобретение исключает упомянутые недостатки, используя известный ранее прием помещения двух или более систем электродов в общем магнитном поле. По соображениям экономии в пространстве и уменьшения воздушного пути, проходимого магнитными силовыми линиями, электроды целесообразно известным образом помещать в общем вакуумном баллоне. Для уменьшения или даже полного устранения соединительных проводников между от.дельными разрядными системами внешние электроды разрядных систем конструктивно объединяются.

Применение общего магнитного поля сильно упрощает эксплоатацию прибора, а монтаж электродных систем в общем вакуумном баллоне делает устройство компактным и не требующим магнитного поля более удлиненного, чем это необходимо, в случае применения одной единственной системы электродов. При соединении всех анодов системы непосредственно друг с другом вся система становится совершенно независимой от длины генерируемой волны 1 таким образом является такой же

простой в эксплоатации, как и обычная лампа.

На прилагаемом чертеже фиг. 1-7 изображают схематически различные конструктивные формы выполнения магнетрона согласно изобретению.

На фиг. 1, поясняющей сущность изобретения, дпя возбуждения магнитного поля применен постоянный магнит УИ, а в воздушном зазоре между двумя его полюсами Р расположены две магнетронных лампы R, каждая из которых снабжена прямолинейным накаливаемым катодом К и сплошным или разрезанным анодом. Приключенные к лампе элементы на фигуре опущены, так как они не имеют никакого значения для идеи изобретения. Следует заметить, что обе лампы могут работать как при противотактном, так и при параллельном включении. Для ограничения магнитного поля возможно меньшим пространством целесообразно выполнить лампы R так, чтобы их электродные системы располагались возможно ближе к стеклу, в результате чего с одной стороны уменьшается расстояние между обеими системами и, с другой стороны, ограничивается до минимума воздушный зазор между полюсами Р.

Следующим отсюда шагом является, как известно, монтаж обеих систем электродов в общем вакуумном баллоне. Совершенно ясно, что в этом случае системы электродов еще ближе расположатся друг к другу. Накаливаемые катоды могут быть соединены друг с другом внутри баллона. В магнетронах не имеется никаких препятствий для последовательного включения нитей накала, так как вследствие высоких анодных напряжений (для очень коротких волн достигающих почти 1000 вольт) падением напряжения вдоль нити накала можно пренебречь. Последовательное включение, в особенности при питании от сети, имеет то преимущество, что при питании от сети постоянного тока уменьшается величина напряжения, которое нужно „погасить, а при питании от переменного тока может быть выбрана более рациональная конструкция трансформатора накала.

Фиг- 2 показывает поперечное сечение разрядного баллона с шестью Параллельно включенными электродными системами, из которых каждая состоит из накаливаемого катода К и разделенного на две части Л и А анода. Дноды объединены в две замкнутые поверхности, образующая которых приходит параллельно катоду и поперечные сечения которых приближенно составляются из полукругов. Как видно, при подобной конструкции отпадают связующие провода между параллельно включаемыми анодами, вследствие чего с этой стороны имеется полная независимость от длимы генерируемой волны. Нити накала можно мыслить включенными последовательно, что создает необходимость только в двух выводящих проводниках для накала. Для каждой анодной группы нужен также всего один проводник.

Шестью внутренними полуанодами Лз образуется полое пространство, могущее быть использованным для различных целей. Например, через него могут быть протянуты подводящие проводники к цепи накала, что создаст полную экранировку этих проводников. С другой стороны, внутреннее полое пространство может быть использовано для целей охлаждения, например, для пропускания воды или холодного воздуха.

Так как внешние половины анодов А образуют замкнутую поверхность, последние могут быть использованы в качестве стенки баллона, что сильно упростит конструкцию и создаст лучщие условия для отвода тепла. Изображенная на фиг. 2 конструкции дает возможность особенно благоприятного выполнения включаемых к обеим анодным группам питающих проводов.

На фиг. 3 показан магнетрон в соединении с подводящей проводкой. Связанные друг с другом аноды Л образуют боковую стенку вакуумного баллона, с обеих сторон замыкаемого дискообразными телами В, служащими для крепления внутренней системы электродов.

Подводка питания накала осуществляется боковыми присоединениями Н. Внешние аноды Л, переходят в металлическую трубку Я подобным же образом внутренняя группа анодов Лг (сравнить фиг. 2) переходит в трубку Е2. Обе эти трубки образуют концентрические подводящие проводники и служат для подводки высокочастотных колебаний к нагрузке (антенне) и для подводки постоянного напряжения к анодам.

Магнитное поле создается коаксиальной катушкой F. В качестве материала для замыкающих дисков В особенно пригодны керамические материалы. Эги последние должны давать возможность трубкообразных впаев, необходимых в рассматриваемом случае для подводки Е-у. Воздухонепроницаемое соединение анодных или накальных подводок с керамическими частями наиболее просто осуществляется применением промежуточных стеклянных слоев.

На фиг- 4 показан магнетрон по фиг. 3 в разрезе, чем достигнуто схематичное представление его. Обе анодные системы обозначены снова буквами Л и Лз и служащие для подводки питания продолжения их-буквами EI и ,. На этой фигуре виден катод К, укрепленный на диске В. Электроды запазны в дисках В из керамического материала посредством применения промежуточного стеклянного слоя. Внутренняя группа анодов с левой стороны продолжена в трубку IF,; внутри последней помещается концентрическая трубка Wz. Эта трубочная система служит для притока и отвода охлаждающих средств, которые проходят по пути, указанному стрелкой. Катушка, служащая для создания магнитного поля, обозначена снова буквой F.

В том случае, если требуется получить мощности, ббльщие тех, которые может дать многократная лампа, показанная на фиг. 3 и 4, конструкция дает возможность параллельного включения нескольких магнетронов. Как это следует сделать, видно из фиг. 5Обе внешние системы анодов магнетронов обозначены буквой Л; обе си стемы магнетронов описанным ранее способом связываются друг с другом

посредством подводящих систем Е и последние продолжены вправо, где они могут быть использованы либо для включения других магнетронов, либо для приключения к нагрузке.

Катоды обоих магнетронов включены последовательно и связаны друг с другом посредством проводов подводка тока накала осуществляется через зажимы Н.

Магнитное поле отдельно для каждой лампы создается катушкой.

Другое пространственное распределение многих разрядных систем показано в перспективном изображении на фиг. 6. Предусмотрены четыре разрядных системы, каждая из которых состоит из накаливаемого катода и двух полуцилиндрических анодов. Системы электродов расположены параллельно друг другу таким образом, что их накаливаемые катоды располагаются в одной плоскости, а аноды образуют две волнообразные поверхности. Этот вид конструкции дает особенно простую форму электродов, а также простое крепление отдельных составных частей.

Устройство по фиг. б особенно пригодно для небольшого числа разрядных систем, в то время как устройство по фиг. 2 главным образом пригодно для большого их числа (трех и более).

Особенно простая конструкция магнетрона получается при применении фасонных деталей из керамического материала, несущих на себе металлические обкладки, служащие в качестве анодов. Керамическое тело служит, одновременно в качестве вакуумного баллона.

Подобное устройство в разрезе показано на фиг. 7. /1 и /2-два тела из керамического материала, обращенные друг к другу поверхности которых снабжены полуцилиндрическими; углублениями и по осям которых расположены накаливаемые катоды /С. Рассматриваемые поверхности керамических тел снабжены металлическими обкладками Л соответственно и Ло, которые могут быть нанесены, например,путем распыления и использованы в качестве анодов. Центральное отверстие С может быть в рассматриваемом случае употреблено для подвода охлаждающих средств. Применение керамического материала имеет как раз в таких магнетронах повышенное значение, так как в этом случае должна быть соблюдена полная однородность отдельных разрядных систем, а этим решается вопрос упрощения конструкции лампы.

Предмет изобретения.

1.Магнетрон, состоящий из нескольких пар полуцилиндрических анодов, помещенных в общем баллоне, отличающийся тем, что однозначные элементы каждой пары конструктивно выполнены в виде одной детали (фиг. 2 и 7).

2.Форма выполнения магнетрона по п. 1, отличаюишяся тем, что катоды отдельных магнетронов расположены вдоль образующих цилиндрической поверхности (фиг. 2 и 7).

3.Форма выполнения магнетрона по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что внутренняя группа анодов снабжена полым пространством с целью использования его для охлаждения или подводки тока накала.

4.Форма выполнения магнетрона по пп. 1-3, отличающаяся тем, что наружная группа анодов образует часть стенки вакуумного баллона.

5.В магнетроне по пп. 1-4 нанесение анодов на керамическое тело.