Двухчастотный сетевой магнетрон

(19) (1 13255 Е куумным лича кном на м конце, о т -тем, что, срукции и увелиуемых частот,чивающим элемена колебательныеней на расстояемой длины волэлемента,иися 9 43В, Артикулова целью улрочения разин ия конст генерир а закора ния абжен тором том н о системы подключень четверт е Маю щ етрон, ло л й с я тем,оо л и закорачив виде шайбы длиной, равои четв овой си ти длины воемы,коротковол о аку ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБР(56) Авторское свидетельство СССР В 240859, кл, Н 01 1 25/58, 1969Авторское свидетельство СССР В 460816, кл. Н 01 Л 25/58, 1971, (54)(57) 1. ДВУХЧАСТОТНЫЙ СЕТЕВОЙ МАГНЕТРОН, содержащий в единой вакуумной оболочке две колебатель 1ные системы и общий коаксиальный вывод энергии, включающий линию с ваИзобретение относится к магнетронам, предназначенным для СВЧ нагреваа именно к так называемым двухчастотным сетевым магнетронам (ДЧСМ), содержащим в единой вакуумной оболочке две колебательные системы (КС),тоесть два многорезонаторных анода идва катода, и общий вывод энергии(ВЭ). Такие магнетроны запитываются по простым двухлолулериодным безвыпрямительным схемам и обеспечиваютповьппенную равномерность нагрева различных диэлектрических материалов,Известные двухчастотные сетевыемагнетроны конструктивно выполненытаким образом, что их колебательныесистемы расположены в одной плоскости, то есть их оси разнесены однаот другой на расстояние, несколькопревышающее сумму радиусов многорезонаторных анодов,ы от закорачивающег ющии элемент вылолне бесконтактным поршне Выходное устройство известных двухчастотных сетевых магнетронов обеспечивают работу в коротковолновойчасти дециметрового диапазона волн,Применение волноводного вывода энергии в длинноволновых магнетронах(например, при Г = 0,915 ГГц) приво-дит к чрезмерно большим размерам последних и оправдано лишь в оченьм щных магнетронах.Наиболее близким техническим решением является двухчастотный сетевой магнетрон, содержащий в единойвакуумной оболочке две колебательныесистемы и общий коаксиальный выводэнергии, включающий линию с в умным окном на одном конце,Магнетрон содержит два боковыхкоаксиальных плеча с длиной, приблизительно равной четверти рабочей длины волн и в длинноволновом йсполневязь с ли нии из-за большой длины боковых плеч оказывается неработоспособным из-за деформации последних при работе магнетроа, приводящих к нарушению оптимальной связи колебательной системы5 с общим коаксиальным трактом, В связи с этим известные двухчастотные сетевые магнетроны нашли применение в относительно коротковолновом диапазо не волн, выделенном для народнохозяйственных целей (2,45 или 2,375 ГГц + + 2 Е). 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 воз- можность работы одновременно в двух диапазонах, выделенных для народнохозяйственных целей - 2,45 и 0,915 ГГц. Такой магнетрон значительно повышает равномерность нагрева и увеличивает глубину проникновения СВЧ энергии в различные диэлектрические материалы,Сущность изобретения заключается во, введении в коаксиальную линию за 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 Я/4 ( Я - 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 1Ы 1)- -1 н разность между рабочими частотами колебательной системы; Е - средняя частота;, Я - нагруженная добротность Нколебательной системы,Поскольку эакорачивающий элемент является общим для обеих систем,четвертьволновые отрезки коаксиальной линии оказываются совмещенными и габариты прибора резко сокращаютсяНа фиг,1 приведена схема магнетрона с сильно отличающимися генерируемыми длинами волн; на фиг,2 - схема длищоволнового 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 8На фиг,1 КВ система 1 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, соответственноЯн Е = -- и Е = -где 34 ф 4 Ф длина волны, генерируемая длинноволновой системой, При генерации двух колебательных систем в линии 4 распространяются две волны, Минимальные значения напряжений обоих .волн Б1 и Б находятся приблизительно в плоскости элемента. 3Обе колебатель- ные системы подключены к линии 4 в облА 1 сти максимальных значений напряжений О и О , что обеспечивает сильную связь обеих КС с линией 4Необходимая 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,то5 723976 ся одним из нижеописанных способов, в зависимости от величинык +Фс 2При относительно большой величине(фиг,2), например 32,8 см, диаметры резонаторных систем 1 и 2 обычно ,значительно меньше величины ассрПодсоединение обеих колебатель- О4ных 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 3 сР Ясй яние Ь ) - , расстояние Ь (- -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 .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 элеЙр Ь + Ь 2 мента 3 на расстоянии4 2При относительно небольшой величине(например, 3 с = 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 4 О фиг,3. Подсоединения боковых отрезков 6 и 7 к линии 4 к одной и той же плоскости (то есть при Ь - ЬО1 саЬ = Ь- 4- ) приводит к сильному2 4 45 влиянию фазы ВЧ нагрузки при большихзначениях Кс Б 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 варианЯсо те (фиг,2) на расстояние Ь - Ь - -1 55Расположение колебательных систем с обеих сторон линии 4 можно осуществить и при большой разности рабочих частот колебательных систем 1и 2 магнетрона. В этом случае боковые отрезки 6 и 7 могут быть подсоединены к линии 4 в одной плоскости .(фиг,4). Закорачивающий элемент 3должен отстоять от места подсоединения боковых отрезков 6 и 7 на расстоянии 3 /4, определяемое длинноволновой системой, а между элемен 1 том 3 и плоскостью подсоединения боковых отрезков помещается четвертьволновый бесконтактный поршень, укрепленный на элементе 3 и рассчитанный на длину волны КВ колебательнойсистемы 1. Этот поршень расположенот места подсоединения боковых отрезков 6 и 7 на расстоянии Як /4, Такая конструкция работоспособна при3) 2 Я и обеспечивает относительно небольшое изменение выходной мощности обеих колебательных системпри 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, причемИ) И И = 12, И =.8, при 11,щ12,2 см, 1 = 328 см. При 9 ксистемы лишь незначительно отличаются диаметрами,Во всех магнетронах может бытьприменена малогабаритная магнитнаясистема на основе сплава самарий-кобальт,В случае 1 - 3 значения магнитной инкдукции В в обоих рабочих зазорахдвухчастотного сетевого магнетронаодни и те же; в случае большой разницы частот В) В , что достигаетсяпростым увелйчением магнитноГо за-зора в ДВ системе, Волновое сопротивление линии 450 Ом, боковых - приблизительно такое же .:или несколькобольше, Длина боковых отрезков коаксиалов - 4-8 мм,Отличительной особенностью режимамагнетронов, схематично приведенныхна фиг, 1 и 2,является слабая зависимость выходной мощности от фазы Чрассогласованной (К. Б= 2-3) нагрузсткиеИзменение мощности не превышает20-25 Ж при ь = 360 и К Б3, Вмагнетронах, схематично изображенных723976 Письман едак Техред Л.Сердюкова Корректор О,Ципле Заказ 8039 Тираж 694 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 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 (Ь - Ь= 05 фиг3,диапазончастот экспериментального двухчастотного сетевого магнетро- . на 2,45 ГГЦ 1 2 Х) или отсутствует бесконтактный поршень 8 (фиг,4, экспериментальный образец проверен при 1 або 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 К ц = 3 до 20-307,. Относительно малое изменение вы.ходной мощности при работе двухчаатотного сетевого магнетрона на нагрузку с большим К Ц 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.