Двухчастотный сетевой магнетрон

Двухчастотный сетевой магнетрон

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ДВУХЧАСТОТНЬЙ СЕТЕВОЙ МАГБЕТРОН, содержащий в единой вакуумной оболочке две колебательные системы и общий коаксиальный вывод энергии, включающий линию с вакуумным окном на одном конце, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения разницы генерируемых частот, линия снабжена закорачивакяцим элементом на втором конце, а колебательные системы подключены к ней на расстоянии четверти генерируемой длины волны от закорачивающего элемента,2. Магнетрон, по п.1, о т л и - чающийся тем, что закорачивающий элемент выполнен в виде шайбы с бесконтактным поршнем длиной, равной четверти длины волны коротковолновой системы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„723976 5ц 4 H 01 J 25/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 2638236/18-25 (22) 07,07 ° 78 (46) 23.11.89. Бюл. Ф 43 (72) И,В.Соколов, З.В. Артикулова и Б.Г,Машин (53) 621 ° 385 ° 6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 240859, кл. Н 01 J 25/58, 1969 °

Авторское свидетельство СССР

N 460816, кл. Н 01 J 25/58, 1971. (54)(57) 1. ДВУХЧАСТОТНЫЙ СЕТЕВОЙ

МАГНЕТРОН, содержащий в единой вакуумной оболочке две колебатель1 ные системы и общий коаксиальный вывод энергии, включающий линию с ваИзобретение относится к магнетронам, предназначенным для СВЧ нагрева, а именно к так называемым двухчастотным сетевым магнетронам (ДЧСМ), содержащим в единой вакуумной оболочке две колебательные системы (КС),то есть два многорезонаторных анода и два катода, и общий вывод энергии (ВЭ). Такие магнетроны запитываются по простым двухполупериодным безвыпрямительным схемам и обеспечивают повьппенную равномерность нагрева различных диэлектрических материалов, Известные двухчастотные сетевые магнетроны конструктивно выполнены таким образом, что их колебательные системы расположены в одной плоскости, то есть их оси разнесены одна от другой на расстояние, несколько превышающее сумму радиусов многорезонаторных анодов.

2 куумным окном на одном конце, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения разницы генерируемых частот, линия снабжена закорачивающим элементом на втором конце, а колебательные системы подключены к ней на расстоянии четверти генерируемой длины волны от закорачивающего элемента

2. Магнетрон, по п,1, о т л и— ч а ю шийся тем, что закорачивающий элемент выполнен в виде шайбы с бесконтактным поршнем длиной, равной четверти длины волны коротковолновой системы.

Выходное устройство известных двухчастотных сетевых магнетронов обеспечивают работу в коротковолновой части дециметрового диапазона волн, Применение волноводного вывода энергии в длинноволновых магнетронах (например, при f = 0,915 ГГц) приво- дит к черезмерно большим размерам последних и оправдано лишь в очень. мощных магнетронах.

Наиболее близким техническим решением является двухчастотный сетевой магнетрон, содержащий в единой вакуумной оболочке две колебательные системы и общий коаксияльный вывод энергии, включающий линию с вакуумным окном на одном конце.

Магнетрон содержит два боковых коаксиальных плеча с длиной, приблизительно равной четверти рабочей длины волн и в длинноволновом йсполне723976 нии из-за большой длины боковых плеч оказывается неработоспособным из-за деформации последних при работе магнетрона, приводящих к нарушению оптимальной связи колебательной системы

5 с общим коаксиальным трактом. В связи с этим известные двухчастотные сетевые магнетроны нашли применение в относительно коротковолновом диапазо- 10 не волн, выделенном для народнохозяйственных целей (2,45 или 2,375 ГГц +

+ 2X). Конструкции известных двухчастотных сетевых магнетронов тем более не могут быть применены в том случае, если генерация осуществляется на сильно разнесенных частотах, например 0,915 и 2.45 ГГц.

Цель изобретения — увеличение разницы генерируемых частот и упрощение конструкции, что обеспечит возможность работы одновременно в двух диапазонах, выделенных для народнохозяйственных целей — 2,45 и 0,915 ГГц.

Такой магнетрон значительно повышает 25 равномерность нагрева и увеличивает глубину проникновения СВЧ энергии в различные диэлектрические материалы, Сущность изобретения заключается во, введении в коаксиальную линию за- 30 корачивающего элемента на втором ее конце, подключении к ней колебательных систем на расстоянии четверти генерируемой длины волны от этого элемента. Кроме того, закорачивающий элемент выполнен в виде щайбь| с бесконтактным поршнем длиной „I4 (Я вЂ” длина волны коротковолновой системы).

При этом две колебательные системы, рассчитанные каждая на свою рабочую частоту, из которых одна является относительно низкой (например, 0,915 ГГц), а другая — более высокой (например 2,45 ГГц), соединены с общей коаксиальной линией, имеющей на одном конце вакуумное окно, а на другом — закорачивающий элемент (заглушку), с помощью коротких отрезков коаксиалов (боковых плеч), отстоящих одно от другого и от заглушки,на расстоянии, определяемом рабочими частотами колебательных систем, Такая конструкция двухчастотного сетевого магнетрона может быть применена и при относительно малом разделении частот, определяемом соотношением

Ы 1

)-— ср чн где ь Š— разность между рабочими частотами колебательной системы; средняя частота„

Q — нагруженная добротность

1» колебательной системы.

Поскольку эакорачивающий элемент является общим для обеих систем,четвертьволновые отрезки коаксиальной линии оказываются совмещенными и габариты прибора резко сокращаются °

На фиг,1 приведена схема магнетрона с сильно отличающимися генерируемыми длинами волн; на фиг.2 — схема длиьп оволнового магнетрона с близкими частотами обеих систем; на фиг.3.— схема коротковолнового магнетрона с близкими частотами систем; нафиг 4— схема магнетрона с сильно отличающимися частотами систем и с использованием бесконтактного поршня, Магнетрон содержит коротковолновую (КВ) колебательную систему 1, длинноволновую (ДВ) систему 2, закорачивающий элемент 3, коаксиальную линию 4, вакуумное окно 5, боковые отрезки коаксиала 6 и 7, поршень 8 °

На фиг,1 КВ система ) расположена

ДВ системой 2 и закорачивающим элементом 3, обе колебательные системы подсоединены к коаксиальной линии с помощью коротких отрезков 6 и 7 с одной и той же стороны общей коаксиальной линии 4 на расстоянии от элемента 3, равном, соответственно

Ян

L = — — и L = — где

4 4 Ф длина волны, генерируемая длинноволновой системой, При генерации двух колебательных систем в линии 4 распространяются две волны, Иинимальные значения напряжений обоих.волн U

1 и U находятся приблизительно в плоскости элемента. 3 ° Обе колебатель- ные системы подключены к линии 4 в облА1сти максимальных значений напряжений О» и U что обеспечивает сильную связь обеих КС с линией 4 ° Необходимая внешняя добротность каждой колебательной системы экспериментально подбирается величиной электромагнитной связи боковых отрезков 6 и 7 с системами 1 и 2, Если обе колебательные системы магнетрона имеют близкие частоты,то (ВР д h (C

c(47), то связь с линией 4 выполняет5 723976 ся одним из нижеописанных способов, в зависимости от величины к + 4 il Р 2

При относительно большой величине (фиг.2), например 32,8 см, диамет ры резонаторных систем 1 и 2 обычно .значительно меньше величины асср

Подсоединение обеих колебатель- !О

4 ных систем 1 и 2 к линии 4 осуществляется так же как и на фиг.1, то есть с одной и той же стороны линии 4, с той лишь разницей, что отрезки 6 и 7 сближены друг к другу до величины, близкой к сумме радиусов резонаторных систем, При этом рассто il и> Acî яние La> — --, расстояние L (-—

4 4

Подсоединение колебательной системы к линии 4 осуществляется в области достаточно больших значений высокочастотных напряжений и связь колебательных систем 1 и 2 с линией 4 получается также достаточно большой,При

l .наличии к этом случае разницы в значениях внешних добротностей систем 1 и 2 устранение этой разницы легко достигается подбором связи боковых отрезков 6 и 7 с резонаторными. системами 1 и 2 и места расположения эле 44>,„L + L 7 мента 3 на расстоянии

4 2

При относительно небольшой величине (например, i!cp = 12,2 см) диаметры резонаторных систем обычно соизмеримы с 3 /4, поэтому колебательные системы 1 и 2 расположены по обе стороны от линии 4, как показано на - 4О фиг.3. Подсоединения боковых отрезков 6 и 7 к линии 4 к одной и той же плоскости (то есть при L — L О с а

L = L — -1- ) приводит к сильному

2 4 45 влиянию фазы ВЧ нагрузки при больших значениях К тБ на величину мощности, генерируемой обеими колебательными системами, поскольку обе системы при любой фазе нагрузки работают приблизительно в одинаковой,. фазе. Поэтому целесообразно точки подсоединения боковых образцов 6 и 7 к линии 4 разнести как и в предыдущем варианта те (фиг,2) на расстояние L — L< C.— — -1 55

Расположение колебательных систем с обеих сторон линии 4 можно осуществить и при большой разности рабочих частот колебательных систем 1 и 2 магнетрона. В этом случае боковые отрезки 6 и 7 могут быть подсоединены к линии 4 в одной плоскости . (фиг,4). Закорачивающий элемент 3 должен отстоять от места подсоединения боковых отрезков 6 и 7 на расстоянии 3 /4, определяемое длинноволновой системой, а между элемен1том 3 и плоскостью подсоединения боковых отрезков помещается четвертьволновый бесконтактный поршень, укрепленный на элементе 3 и рассчитанный на длину волны КВ колебательной системы 1. Этот поршень расположен от места подсоединения боковых отрезков 6 и 7 на расстоянии Я1 /4. Такая конструкция работоспособна при

3 ) 2 Я и обеспечивает относительно небольшое изменение выходной мощности обеих колебательных систем при работе магнетрона на рассогласованную нагрузку.

Сохранение равенства анодных напряжений при использовании идентичных катодов, имеющих, следовательно, одинаковые параметры накала, в приборах с большой разницей частот систем достигается при разном числе резонаторов в обеих системах, причем

И„) N N = 12, N =.8, при 11,=

12,2 см, 3 = 328 см. При 9к - системы лишь незначительно отличаются диаметрами, Во всех магнетронах может быть применена малогабаритная магнитная система на основе сплава самарий-кобальт.

B случае ll -3 значения магнитной инк дукции В в обоих рабочих зазорах двухчастотного сетевого магнетрона одни и те же; в случае большой разницы частот В ) В, что достигается простым увелйчением магнитноГо эа-

sopa в ДВ системе. Волновое сопротивление линии 450 Ом, боковых — приблизительно такое же .-:.или несколько больше, Длина боковых отрезков коаксиалов — 4-8 мм, Отличительной особенностью режима магнетронов, схематично приведенных на фиг. 1 и 2,является слабая зависимость выходной мощности от фазы Ч рассогласованной (K. U= 2-3) нагрузст ки °

Изменение мощности не превышает

20-25Х при d9 = 360 и К Б 3. В магнетронах, схематично изображенных

723976

dvag

Редактор Л.Письман

Техред Л.Сердюкова

Корректор О.Ципле

Заказ 8039 Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 на фиг.3 и 4,это изменение составляет 40-603, если боковые отрезки 6 и 7 подключены в одной и той же попе-. речной плоскости линии 4 (L — L)= 0

5 фиг ° З,диапазон частот экспериментального двухчастотного сетевого магнетро-на 2,45 ГГЦ g 2X) или отсутствует бесконтактный поршень 8 (фиг,4, экспериментальный образец проверен при рабо- 10 чих частотах 2,45 и 0,915 ГГц). Выполнение магнетронов в соответствии со схемами фиг,3 и 4 позволило уменьшить перепад выходной мощности, вызванный изменением фазы нагрузки в

360 при Кст U = 3 до 20-307..

Относительно малое изменение вы.ходной мощности при работе двухчаа тотного сетевого магнетрона на на-. грузку с большим К U сохраняется при любой длине,ВЧ тракта и является дополнительным преимуществом магнетрона по сравнению "с известными двухчастотными сетевыми магнетронамн, в которых это достоинство реализуется лишь .при определенной длине тракта. Использование изобретения позволяет повысить качества СВЧ нагрева, упростить конструкцию СВЧ генераторов и повысить надежность их работы.