DE2802507A1 - Ein hohlraumresonator-magnetron aufweisende vorrichtung - Google Patents

Description

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Tokyo Shibaura Electric Company Limited, 72, Horikawa-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken (Japan

Ein Hohlraumresonator-Magnetron aufweisende Vorrichtung

Diese Erfindung befaßt sich mit einem Magnetron, sie befaßt sich insbesondere aber mit der Stromzuführung für ein Magnetron.

Gegenstand dieser Erfindung ist ganz besonders aber eine Magnetron-Konstruktion, die sich zusammensetzt, aus einem Hohlraumresonator-Magnetron mit einem Kathodenfuß, an dem die Kathoden-Aiischlußkabel angeschlossen sind, und mit einem Hochfrequenzabschirmungsgehäse, das um den Kathodenfuß herum angeordnet ist und das von den Kathodenkabel übertragene Hochfrequenzrauschen fernzuhalten. Zum Magnetron können gehören:- eine zylindrische Anode mit einer Reihe von Anodenstreifen und den zwischen diesen Anodenstreifen vorhandenen Hohlraumresonatoren, eine vom Kathodenfuß gehaltene und auf die Mittelachse d_er Anode ausgerichtete Kathode und aus einem Magneten, d_er derart angeordnet ist, daß er ein Magnetfeld erzeugt, welches in dem Reaktionsraum zwischen Kathode und den Anodenstreifen im wesentlichen zu der Achse dieses Reaktionsraumes parallel ausgerichtet ist»

Früher wurden die Kabel, die dem Magnetron d_en Heizstrom zuzuführen haben, desgleichen aber auch die Hochspannungskabel durch das Abschirmgehäuse in das Magnetron geführt, wobei ein Teil d_er Hochfrequenz-Energie des Magnetrons über diese Kabel das Abschirmgehäuse verlassen konnte. Diese unerwünschte Abstrahlung von Hochfrequenz -Energie überlagert und stört andere elektronische Geräte und Anlagen. Zudem mußten/müssen dicke Kathodenkabel verwendet werden, weil der Kathodenheizstrom eine Stromstärke von mehr als 10 Ampere haben muß.

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In einem solchen Fall ist es schwierig Stromkreiselemente als kapazitive und/oder induktive Piler vorzusehen, die zur Verhinderung der Hochfrequenzstreuung entsprechend von der Auslegung her geeignet sind ο Das aber heißt: eine im wesentlichen vollständige Unterdrückung solcher unerwünschten Abstrahlungen ist immer stärker erforderlich,,

Ziel dieser Erfindung ist somit im wesentlichen die Schaffung einer Magnetron-Vorrichtung die in der Lage ist, das Austreten oder das Abstrahlen von Hochfrequenz-Störspannungen aus dem don Kathodenfuß umgebenen Abschirmgehäuse zu unterdrücken und zu verhindern ο

Ein Ausführungsbeispiel des Magnetrons dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Stromanschlußkabel außerhalb des Abschirmgehäuses über einen Transformator, dessen Primärwicklung und dessen Sekundärwicklung jeweils außerhalb und innerhalb des Abschirmgehäuses angeordnet sind, auf ein Kathodenkabel geführt ist„ Das hat zur Folge, daß die aus dem Abschirmgehäuse herausführende Übertragung und Weiterleitung von Hochfrequenz-Störspannungen zur Stromquelle zumindest verringert wird, daß weiterhin auch ein entsprechendes Austreten solcher Hochfrequenz-Störspannungen aus dem Magnetron und zur Stromquelle hin verringert wird»

Diese Erfindung soll nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher erläutert werden« Die Zeichnung zeigt in:-

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Figo 1 Einen Schnitt durch, den für· die Erfindung wesentlichen Teil eines Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes₀

Fig. 2 Einen Schnitt durch d_en für die Erfindung ■wesentlichen Teil eines anderen Ausführungsbeispieles dieser Erfindung.

Figo 3 Jeweils einen Schnitt durch die für die Erfindung wesentlichen Teile von weiteren Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes.

Fig. 5^a Blockdiagramme für wiederum andere Ausführungsbeispiele dieser Erfindung.

Figo 6 Die Darstellung eines für diese Erfindung wesentlichen Teiles eines weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.

Figo 7 Die Darstellung des für die Erfindung wesentlichen Teiles eines wiederum anderen Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes.

In der Zeichnung sind durchweg alle Teile, die ähnliche Funktionen haben, mit d_en gleichen allgemeinen Hinweiszahlen gekennzeichnet ο

Innerhalb einer zylindrischen Anode 11 sind mehrere Anodenstreifen 12 angeordnet und derart an der Anode 11 befestigt, daß zwischen den Anodenstreifen 12 eine Reihe von Hohlraumresonatoren entsteht, wobei die einzelnen Hohlraumresonatoren jeweils zwischen den ihnen benachbarten Anodenstreifen 12 angeordnet sind. Angeordnet auf der Mittelachse der Anode 11 ist eine Kathode 13. Mit den Polstücken lk, 15 sind jeweils die Permanentmagneten l6, 17 verbunden, die innerhalb des des Reaktionsraumes zwischen der Kathode 13 und den Anodenstreifen 12 ein Magnetfeld erzeugen, daß zur Achse des Reaktionsraumes parallel ausgerichtet ist.

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Dip Permanentmagnete l6, 17 sind über eine Magnetjochvorrichtung 18 magnetisch miteinander verbunden. An Strahler 19 mit einer Sendeantenne 20, die von
ihm hervorsteht, ist am Außenumfang der Anode 11 befestigte Die Kathode 13 wird von einem Kathodenfuß

21 gehalten, zu dem die beiden Kathodenanschlußkabel

22 und 23 gehören. Das aus nichtmagneti-schem, elektrischleitendem ¥erkstoff hergestellte und ringsum die Kathode, d.h. um den Kathodenfuß 21, angeordnete Ab_
schirmgehäuse verhindert das Hochfrequenz nach außen abstrahlen kann. Das Abschirmgehäuse 2k weist im unteren Teil einen als offener Zylinder ausgeführten
Teil 24a_ auf, der elektrisch mit dem geerdeten Ende

der Kathode verbunden ist» Falls erforderlich, können mehrere Ventilatoren, durch die die Hochfrequenz nicht passieren kann, vorgesehen werden,,

Die Anschlußkabel 22, 23 sind über einen Transformator 30 auf die Kathoden-Heizstromversorgung geführt. Um dies zu erreichen sind die beiden miteinander induktiv gekoppelten Magnetkerne 31, 32 jeweils innerhalb und außerhalb des Abschirmgehäuses 2k an der
Wandung 24a_ des Abschirmgehäuses 2k befestigt. Beide Magnetkerne 31, 32 machen gemeinsam den Kern des
Transformators 30 aus«, Rings um den im Abschirmgehäuse 2k befindlichen Magnetkern 31 ist eine Sekundärwicklung 33 gewickelt, die mit den Anschlußdrähten 33^.
in Verbindung steht. Die um den außerhalb des Abschirmgehäuses 2k befestigten Magnetkern 32 gewickelte Primärwicklung 3k steht mit einer !landesüblichen Stromquelle 35 in Verbindung.

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Eine Hochspannungsquelle ist mit ihrem positiven Pol zwischen der Kathode und der Anode auf das Magnetron geführte Diese Hochspannungsquelle besteht auä dem Transformator 36 und aus der Gleichrichterschaltung 37ο Sie ist derart geerdet, daß sie mit d_er Anode am gleichen Potential liegt. Der negative Pol der Hochspannungsquelle ist über einen Durchführungskondensator 38, der in die Wandung d_es Abschirmgehäuses 2k eingesetzt ist, und über eine innerhalb des Abschirmgehäuses 2k montierte Drossel 39 sowie über ein Anschlußkabel ^O auf den Kathodenanschluß 22 geführt „

Bei dem zuvor beschriebenen Magnetron wird der Kathoden-Heizstrom dadurch in das Abschirmgehäuse Zk geleitet, daß eine Stromversorgungsschaltung, zu der auch der Transformator 30 gehört, auf d_em ¥ege induktiver Kopplung und durch die Wandung des Abschirmgehäuses 2k hindurch mit einer Stromquelle in Verbindung steht ο Der Innenraum des Abschirmgehäuses ist zwar voller Störfrequenzen von rund 100 kHz bis 10 GHz, doch diese Stx5rfrequenzen können nicht, weil das Gehäuse elektrisch,abgeschirmt ist, aus dem Abschirmgehäuse 2k nach außen abstrahlen, Weil durch d_en Anschlußdraht kO nur ein Strom mit einer Stromstärke von nur einigen hundert Milliampere fließt, können die Induktivität der Drossel und die Kapazität des Kondensators 38 so hoch ausgelegt werden, daß eine atigemessene Hochfrequenzfilterung erzielt wird. Das aber bedeutet, daß jede störende Hochfrequenz, die die über den Anschlußdraht nach außen entweichen möchte, von den Filterkomponenten der Schaltung, zu

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denen auch der Kondensator 38 und die Drossel 39 gehören, in genügendem Ausmaße ausgefiltert und zurückgehalten werden. Statt der Drossel 39 kann eine Hochfrequenz-Absorberschaltung in den Anschlußdraht 40 geschaltet werden. Bei dieser Magnetron-Ausführung wird, wie di_es zuvor beschrieben worden ist, der Kathoden-Heizstrom nicht über Kabel, die durch die Wandung des Abschirmgehäuses 24 geführt sind, zugeschaltet, so daß jeder unerwünschte Austritt von störenden Hochfrequenzen aus dem Abschirmgehäuse über die Stromversorgungsschaltung vermieden wird.

Fig. 2 zeigt nun ein anderes Beispiel des Erfindungsgegenstandes, bei dem ein sehr stark elektrisch leitender Magnetkern 4l, des zur Erregerschaltung oder Stromversorgungssshaltung gehörenden Transformators 30 in eine Bohrung der ¥andung 24a des Abschirmgehäuses 2k eingesetzt ist. Um ein Austreten hochfrequenter Energie zu verhindern, ist der Übergang zwischen Wandung 24a und Magnetkern 4l sorgfältig abgedichtet. Bei dieser Ausführung kann ein einziger Magnetkern verwendet werden, so daß die Primärwicklung 34 und die Sekundärwicklung 35 wirksam induktiv miteinander gekoppelt werden können_o Aus diesem Grunde wird das Austreten von hochfrequenten Störfrequenzen aus dem Abschirmgehäuse sehr wirksam verhinderte

Bei dem mit Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsbeispiol sind zwei U-förmige Magnetkerne 31, 32 einander gegenüber an den einander gegenüberliegenden Seiten der Wandung 24a_ derart angeordnet, daß ein gesehlossener Magnetkreis entsteht. In diesem Falle be-

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steht das Abschirmgehäuse 24 überwiegend aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, nur die Stellen, an denen die Magnetkerne 3I₅ 32 durch die Wandung d_es Abschirmgehäuses 24 voneinander getrennt sind, sind die Stellen 24b der Wandung aus magnetischem Werkstoff hergestellt. Das hat zur Folge, daß sich die Magnetisierungsverluste des Transformators spürbar verringern. Mit diesem Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes kann der Erregerstrom/Heizstrom wirksam zugeführt werden, aber auch das Austreten hochfrequenter Störfrequenzen wird wirksam und sicher verhindert.

Wie aus Fig. k, die eine wiederum andere Ausführung des Erfindungsgegenständes zeigt, zu erkennen ist, wird das Hochspannungsversorgungsgerät, das zwischen Kathode und Anode auf das Magnetron geführt ist, ebenfalls über einen Hochspannungstransformator 40 auf induktive Weise durch die Wandung 24a des Abschirmgehäuses 2k hindurch in das Innere des Abschirmgehäuses 2k geführt. In dem Abschirmgehäuse ist der Sekundärwicklung kl eine Gleichrichterschaltung nachgeschaltet, die sich aus dem Hochspannungsgleichrichter k2 und aus dem Kondensator 43 zusammensetzt. Bei dieser Magnetron-Ausführung wird auch der Hochspaiinungs strom über einen Transformator zugeführt_o Die zu diesem Transformator gehörende Sekundärwicklung und Primärwicklung sind miteinander innerhalb und außerhalb des Abschirmgehäuses 24 jeweils induktiv gekoppelt, und zwar derart, daß das Austreten von hochfrequenten Störfrequenzen sehr wirkungsvoll verhindert werden kann. Weil darüber hinaus der Hochspannungsgleich-

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richter auch noch im Inneren des Abschirmgehäuses untergebracht ist, läßt sich dass Magnetron auch noch leicht behandeln.

Bei der Ausführung nach Fig. 5^a hebt ein Frequenzwandler 50 die Frequenz des üblichen Netzes bis auf eine Frequenz im Zehnerbereich- von KHz-Frequenzen an. Dieser Frequenzwandler 50 ist schaltungsmäßig zwischen den Transformatoren 30 und ^O der Stromversorgungsschaltung in der mit Figo k dargestellten ¥eise angeordnet. Bei dieser Ausführung arbeitet der Transformator, der mit induktiver Kopplung durch die Wandung des Abschirmgehäuses 2k durchgeführt worden ist, mit einer gegenüber d_er üblichen Netzfrequenz (50 Hz oder 60 Hz) erheblich höheren Frequenz und kann somit als kompakte Leichtbauausführung konstruiert und gebaut werden. Aus diesem Grunde braucht das Volumen des Abschirmgehäuses nur geringfügig größer ausgeführt zu werden,, Der Frequenzwandler 50 kann an nur einen der beiden Transformatoren 30, ^tO angeschlossen werden,

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. ^b wird der Transformator 30 dazu veranlaßt, ähnlich wie dies in der Ausführung nach Fig„ 5a der Fall ist, mit einer vorgegebenen Hochfrequenz zu arbeiten» Auf der anderen Seite ist der Transformator kO mit einem einstellbaren Frequenzwandler 51 verbunden, der die im Netz übliche Frequenz in eine höhere Frequenz umsetzt» Damit aber können beide Transformatoren 30 und kO im Hochfrequenzbereich arbeiten und von der Konstruktion her klein gehalten worden» Weil sich die Frequenz des variablen und steuerbaren Frequenzwandlers 51 ändert,

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verändert sich auch die Impedanz der dem Transformator 40 zugeordneten Sekundärschaltung. Dies wiederum bewirkt, daß die zwischen der Kathode und der Anode aufgeschaltete Hochspannung zum SteUerun und Regeln der Magnetron-Ausgangsleistung innerhalb enger Toleranzen gesteuert und geführt werden kann.

Fig_o 6 zeigt nun ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung. Bei dieser Magnetron-Ausführung sind die Anschlußdrähte 33f^j ^la^, die die jeweiligen Sekundärwicklungen 33, kl der Transformatoren mit den Kathodenanschlüssen verbinden, innerhalb des Abschirmgehäuses 2k untergebracht« Mit den Anschlußdrähten 33a_, 4la verbunden sind mehrere Filterelemente, zu denen die Drosseln L. , L„, Lo₅ Ll und die Kondensatoren C-, C₂, C,,, Cl und C_ gehören. Diese Schaltungskomponenten sind als Bandpaßfilter oder als Tiefpaßfilter ausgeführt, die zu den Transformatoren nur einen gegebenen Frequenzbereich der Netzfrequenz zulassen (50 Hz oder 60 Hz, oder - falls verwendet die Ausgangsfrequenz, die vom Frequenzwandler abgegeben wird) und die anderen hochfrequenten Störeinflüsse ausfiltern und festhaltene Statt der Drosseln kann auch ein Hochfrequenzabsorber eingesetzt werden. Als Absorber sollte vorzugsweise eine Ferritperle mit einem Loch verwendet werden, durch das die Anschlußdrähte dann geführt werden könnten. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird nur der Erregerstrom über die Induktivkopplung zwischen der Gehäuseaußenseite und der Gehäuseinnenseite zugeführt, die anderen hochfrequenten Söreinflüsse werden wirksam ferngehalten.

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Zu der mit Fig„ 7 wiedergegebenen Ausführung gehört ein Abschirmgehäuse 2k aus magnetischem Werkstoff. Die beiden in die Wandung des Abschirmgehäuses 2k eingearbeiteten Schlitze 24c lassen einen Kernteil 24d entstehen, um den dann die Primärwicklung 3k und die Sekundärwicklungen 33 oder kl, die den Transformator 30 oder kO ausmachen, gewickelt sind_o Die Breite dieser Schlitze 24c_ ist so gewählt, daß hochfrequente Störeinflüsse nicht passieren können. Weil nun die Wandung des Abschirmgehäuses selber als Magnetkern des Transformators verwendet wird, wird dadurch auch die Konstruktion vereinfacht. Ganz besonders bei dieser Ausführung ist es wünschenswert, daß der Transformator mit einer gegenüber der üblichen Netzfrequenz höheren Frequenz arbeitet_o

Bei den früheren Beispielen ist vorzugsweise als Magnetkern des Transformators ein Ferritkern verwendet worden. Ein Ferritkern ist vom Gewicht her leicht, weil er darüber hinaus auch noch ein gutes Absorptionsvermögen gegenüber hochfrequente Störeinflüsse hat, ist er in der Lage, solche Störeinflüsse zu dämpfen und abzuschwächen ο

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Leerse iie

Claims (1)

1. PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 72

   - 11 Patentansprüche:-

   Magnetron-Vorrichtung bestehend aus einem Hohlraumresonator -Magnetron mit einem Kathodenfuß samt Kathodenanschlüssen und aus einem Hochfrequenz -Abschirmgehäuse, das um d_en Kathodenfuß herum angeordnet ist und zu verhindern hat, daß hochfrequente Störungs_einflüsse über die Kathodenanschlußkabel nach außen gelangen können, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Abschirmgehäuses zumindest ein Stromanschlußkabel über einen Transformator, dessen Primärwicklung und dessen Sekundärwicklung jeweils außerhalb und innerhalb des Abschirmgehäuses angeordnet sind, auf einen Kathodenanschluß geführt ist„

   Magnetron-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung auf einen Frequenzwandler geführt ist, der einen Strom höherer Frequenz erzeugt, wobei die Frequenz gegenüber der üblichen Netzfrequenz höher ist_o

   Magnetron-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein_e als Filter ausgeführte Schaltungskomponente schaltungsmäßig zwischen der Sekundärwicklung und einem Kathodenanschluß oder den Kathodenanschlüssen angeordnet ist„

   Magnetron-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gek ennzeich.net, daß sich der Transformator zusammensetzt aus

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   ORIGINAL INSPECTED

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   einem äußeren Magnetkernteil und aus einem inneren Magnetkernteil mit der Primärwicklung auf dem äußeren Magnetkern und mit der Sekundärwicklung auf dem inneren Magnetkern; daß diese Teile des Magnetkernes einen geschlossenen Magnetkreis bilden, der sich auch bis in das Innere des Abschirmgehäuses durch die Wandung des Abschirmgehäuse s erstreckt«,

   5ο Magnetron-Vorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Magnetkern, der in sich den inneren Magnetkern und den äußeren Magnetkern einschließt, durch die Wandung des aus magnetischen Werkstoff bestehenden Abschirmgehäuses geführt is t.

   6. Magnetron-Vorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des im Inneren des Abschirmgehäuses atigeordneten Magnetkernes und ein Teil des auf der Außenseite des Abschirmgehäuses angeordneten Magnetkernes über die Wandung des aus magnetischem Werkstoff bestehenden Abschirmgehäuses magnetisch miteinander in Verbindung stehen.

   7ο Magnetron-Vorrichtung nach Anspruch l,bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmgehäuse aus magnetischem Werkstoff hergestellt wird, daß weiterhin ein Teil des Transformators von einem Teil des Abschirmgehäuses gebildet wird₀

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   - 13 -

   8. Magnetron-Vorrichtung nach einem der Ansprüche bis 7 mit einer Kathoden-Heizstromschaltung und einer zwischen Anode und Kathode wirksamen Hochspannungsschaltung,

   dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator schaltungsmäßig einer dieser beiden Schaltungen zugeordnet ist.

   9. Magnetron-Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator in die Hochspannungsschaltung geschaltet ist, und zwar mit einer Gleichrichterschaltung, die aus einem mit der Sekundärwicklung im Inneren des Gehäuses verbundenen Gleichrichter besteht«,

   10. Magnetron-Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator schaltungsmäßig der Kathoden-Heizstromschaltung zugeordnet ist»

   Ho Magnetron-Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kabel der Hochspannungsschaltung auf den Kathodenanschluß geführt ist, und zwar in isolierter Weise durch das Abschirmgehäuse an einem Ende und dann mit einem als Filter ausgeführten Stromkreiselement verbunden ist₀

   ο Magnotron-Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl dpr Kathoden-Hoizkreis als auch die Hochspannungsschaltung einen separaten Transformator aufweisen, der entsprechend Anspruch 1 schaltungsmäßig angeordnet isto

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