Магнетрон

 

МАГНЕТРОН, содержащий цилиндрический корпус и резонаторную систему ламельного типа со связками с четным числом резонаторов,в которых между ламелями, закрепленными на корпусе, расположены две дополнительные ламели, отличающиеся тем, что, с целью увеличения рабочей длины волны магнетрона при сохранении малых размеров прибора и повышении выходной мощности, дополнительные ламели удалены за связки в сторону корпуса и соединены с корпусом через диэлектрические прокладки из материала с повышенной теплопроводностью . (Л эо эо о эо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19> (II) 3 (59 Н 0 1 J 2 5 /50 \

Ой

Ма

tel

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3539744/18-21 (22) 17.01.83 (46) 23.04.84. Бюл. У 15 (72) И.В. Соколов, З.В. Артикулова, В.А. Козлова, Г.П. Савенко и Б.Г. Иашин (53) 621.385.6 (088;8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 329843, кл. Н 01 J 25/50, опублик. 1976.

2. Патент США. Ф 2983843, кл. 315-39.65 опублик. 09.07.6 1 (прототип). (54)(57) ИАГНЕТРОН, содержащий цилиндрический корпус и резонаторную систему ламельного типа со связками с четным числом резонаторов,в которых между ламелями, закрепленными на корпусе, расположены две дополнительные ламели, о т л и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью увеличения рабочей длины волны магнетрона при сохранении малых размеров прибора и повышении выходной мощности, дополнительные ламели удалены за связки в сторону корпуса и соединены с корпусом через диэлектрические прокладки из материала с повышенной теплопро" водностью.

1088087

Изобретение относится к магнетронам, в частности к магнетронам, работающим в длинноволновой части деци. метрового диапазона волн и предназначенным преимущественно для СВЧ 5 нагрева в медицине и промышленности.

Известен магнетрон, содержащий .резонаторную систему ламельного типа со связками, в которой число резонаторов, образованных ламелями, прикрепленными к корпусу, меньше общего числа ячеек, с которыми взаимодействует электронный поток (1) .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является l5 магнетрон, содержащий цилиндрический корпус, и резонаторную систему со связками.с четным числом резонаторов, в которых между ламелями, закрепленными на корпусе, расположены две 20 дополнительные ламели, также закрепленные на связках.

При такой последовательности и четном числе ламелей, сохраняется не только необходимый для колебаний 25

П-вида сдвиг фаэ ВЧ электрического напряжения на соседних ячейках, но и достигается необходимое распределение ВЧ магнитного поля в резонаторах магнетрона. 30

Отличительной особенностью магнетрона является такое высокое вол- новое сопротивление, которое обязано как уменьшенному в три раза числу резонаторов (по сравнению с числом ячеек резонаторной структуры), так и увеличенному волновому сопротивлению каждого резонатора за счет большой его индуктивности и уменьшенной емкости (2) .

Недостатками известного магнетрона является небольшой выигрыш в pq;— бочей длине волны, поэтому размеры магнетрона, рассчитанного на работу в длинноволновой части дециметрового 45 диапазона, остаются достаточно бельшими; теплоотвод дополнительных элементов, не укрепленных на корпусе, осуществляется только на связки, в связи с этим вдоль связок получается 50 большой температурный градиент, при" водящий к деформациям связок и всей периодической структуры даже при относительно небольшой. непрерывной (или средней) мощности магнетрона,а 55 также то, что резонаторная система магнетрона неудовлетворительна и в отношении механической прочности особенно при малом числе ячеек периодической структуры анода.

Целью изобретения является увеличение рабочей длины магнетрона при сохранении малых размеров и повышении выходной мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в магнетроне, содержащем цилиндрический корпус и резонаторную систему ламельного типа со связками с четным числом резонаторов, в которых между ламелями, закрепленными на корпусе, расположены две дополнительные ламели, которые удалены за связки в сторону корпуса и соединены с корпусом через диэлектрические прокладки из материала с повышенной теплопроводностью.

На фиг. 1 показан магнетрон с минимальным числом ячеек резонаторной системы (N=á), план, на фиг.2 — то же, N=12, на фиг.3 — магнетрон, вид сбоку.

Магнетрон содержит, цилиндрический корпус 1 анодного блока, резонаторную систему ламельного типа со связками, включающую в себя четное число ламелей 2, укрепленных на корпусе (соответственно две ламели в магнетроне с N=á и четыре ламели в магнетроне с N=12), и по две дополнительных ламели 3, укрепленных на связках 4 и 5, причем ламели 3 расположены между ламелями 2. Дополнительные ламели выполнены из пластин, выступающих за связки 4 и 5.

При этом между их боковыми поверх-.„, ностями образуются определенные емкости. Между дополнительными ламелями 3 и корпусом 1 выполнены зазоры 6, в которые помещены припаянные к ламелям 3 и корпусу 1 диэлектрические прокладки 7. Величина зазора

6 обычно равна или меньше ширины ламели 3. Диэлектрические прокладки

7 могут быть выполнены в виде пластин, занимающих весь объем зазоров

6, или в виде цилиндрических шайб 8.

Кроме того, магнетрон содержит также б вывод 9 энергии, катод 10 спиральной конструкции и магниты 11.

Магнетрон работает следующим образом.

Взаимодействие электронного потока с ВЧ напряжением осуществляется на П-виде, когда наведенные на соседних ячейках ВЧ поля противофаэны, Связь между анодным напряжением, 1088087 магнитным полем, радиусами анода н катода и число ячеек определяется так же, как в магнетроне, имеющем число резонаторов равное числу ячеек. Рабочая длина волны магнетрона, волновое сопротивление и амплитуда

ВЧ напряжения в пространстве взаимодействия зависят от числа N резонаторов, которое равно 3. Рабочая волна экспериментального магнетрона большая (65 см). Необходимое волновое сопротивление, равное приблизительно 12 Ом, получено при N=6.При этом величина внешней добротности не превышает 80, что обеспечивает высокий контурный КПД. Иагнетрон работоспособен на нагрузку с КСВН=3 в любой фазе. Иалое число ячеек и резонаторов в магнетроне обеспечивает большое разделение по частоте между рабочим и другими видами,что позволяет осуществлять его питание на переменном токе с промьппленной частотой.

Применение магнетрона решает проблему создания высокоэффективных источников СВЧ энергии, работающих на частоте 460 ИГц в народном хозяйстве, прежде всего в медицине при комплексном лечении онкологических заболеваний. В настоящее время источниками СВЧ энергии в этом диапазоне являются триоды, имеющие отно" сительно невысокий КПД и к тому же не обладающие устойчивостью работы на сильно рассогласованную нагрузку (допустимый КСВН не превышает 1 3-1,6).

Создание генераторов с применением предлагаемого магнетрона устраняет эти недостатки. его небольшие раэме

10 ры позволяют, кроме того, уменьшить размеры СВЧ генератора и упростить схему питания, так как магнетрон допускает эксплуатацию от источника переменного напряжения, без фильтров

15 в анодной цепи.

Иагнетрон прост в конструктивном и технологическом отношении. Благодаря малым размерам (по сравнению с известным магнетроном и триодом) в

20 его конструкции уменьшено применение таких металлов как медь и.припой на основе серебра. Поскольку он имеет малое -число ячеек (И=6), диаметр его катода относительно невелик

25 (около 0,5 см), при этом по сравнению с известным магнетроном приблизительно в 3-4 раза меньше требуется иридия, используемого в качестве составного элемента эмиттирующего

gp слоя катода в аналогичных по применению магнетронах.

1088087

Составитель В. Баклаков

Техред T,Маточка Корректор А. Зимокосов

Редактор О, Черниченко

Тираж,683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2683/50

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4