JPS6231776B2 - - Google Patents
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- JPS6231776B2 JPS6231776B2 JP55130762A JP13076280A JPS6231776B2 JP S6231776 B2 JPS6231776 B2 JP S6231776B2 JP 55130762 A JP55130762 A JP 55130762A JP 13076280 A JP13076280 A JP 13076280A JP S6231776 B2 JPS6231776 B2 JP S6231776B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
- H01J23/02—Electrodes; Magnetic control means; Screens
Landscapes
- Microwave Tubes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は直交電磁界形電子管に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to an orthogonal electromagnetic field type electron tube.
電子の運動方向に対して垂直又はほゞ垂直な方
向に磁界を与えて高周波発振や電力増幅作用を得
る直交電磁界形電子管は、周知のようにマグネト
ロン、マグネトロン形進行波管、その他類似の電
子管として実用になつている。これをとりつけた
電子機器たとえば電子レンジなどは今日広く普及
しているが、これにともなつて雑音漏洩の規制が
強化されている。この雑音規制に関して国際的に
は国際無線障害特別委員会(CISPRと称す)の
規格が各国で実施もしくは実施検討中である。し
たがつてこの種の電子管にあつては当然のことな
がらこの電子管自体から発する雑音の低減、不要
電波の放射、漏洩の一層の低減対策が要望されて
いる。 Orthogonal electromagnetic field type electron tubes that obtain high frequency oscillation and power amplification by applying a magnetic field in a direction perpendicular or nearly perpendicular to the direction of electron movement are known as magnetrons, magnetron-type traveling wave tubes, and other similar electron tubes. It has come into practical use as a Electronic devices equipped with this, such as microwave ovens, are now widely used, and as a result, regulations regarding noise leakage have become stricter. Internationally, standards by the International Special Committee on Radio Interference (CISPR) have been implemented or are being considered for implementation in various countries regarding this noise regulation. Therefore, for this type of electron tube, there is a need for measures to further reduce noise emitted from the electron tube itself, radiation of unnecessary radio waves, and leakage.
マグネトロンを例にとつて従来の構造および雑
音発生状況を次に説明する。例えば2.45GHz帯の
電子レンジ用マグネトロンの構造は第1図に示す
ようになつている。図中の符号21はマグネトロ
ン発振部本体、22はラジエータ、23,23は
フエライトマグネツト、24は継鉄、25はコイ
ル状に巻かれた直熱形カソード、26はアノード
ベイン、27はアノードシリンダー、28はスト
ラツプリング、29は出力部、29aはアンテナ
フイーダ、30,30は一対のポールピース、3
1はカソード入力部絶縁シリンダー、32,33
はカソード支持体、34,35はカソード端子、
36はチヨークコイル、37は貫通形コンデンサ
ー、37aはカソード入力端子、38はシールド
ボツクスをあらわしている。こうしてアノードベ
イン26とカソード25との間には数1000()
の電圧が印加され、その電子作用空間39にカソ
ード軸すなわち管軸と平行な方向の磁束がマグネ
ツトにより与えられ発振動作する。発振マイクロ
波の大部分はアンテナフイーダを通じて出力部か
ら外部負荷に供給される。出力部から出るマイク
ロ波電力の中には少なからず基本波以外の雑音が
混在するが、一方、カソード端子およびこれに接
続され入力導線の一部をなすチヨークコイルおよ
びコンデンサからなるフイルタ回路を通して不要
な高周波雑音が漏洩する。この雑音成分は数10Hz
から数GHzに分布する。もちろんフイルタ回路に
より電源トランスや商用電力線路へむかつて漏洩
する雑音勢力を減衰させているが、この漏洩抑制
効果を完全にするにはかなり高級なフイルタ回路
を用いなければならない。 The conventional structure and noise generation situation will be explained below using a magnetron as an example. For example, the structure of a 2.45 GHz microwave oven magnetron is shown in Figure 1. In the figure, 21 is the main body of the magnetron oscillation unit, 22 is the radiator, 23 and 23 are the ferrite magnets, 24 is the yoke, 25 is the directly heated cathode wound in a coil, 26 is the anode vane, and 27 is the anode cylinder. , 28 is a strap ring, 29 is an output section, 29a is an antenna feeder, 30, 30 are a pair of pole pieces, 3
1 is the cathode input section insulation cylinder, 32, 33
is a cathode support, 34 and 35 are cathode terminals,
36 is a chain coil, 37 is a feedthrough capacitor, 37a is a cathode input terminal, and 38 is a shield box. In this way, there are several thousand () between the anode vane 26 and the cathode 25.
voltage is applied, and a magnetic flux in a direction parallel to the cathode axis, that is, the tube axis, is applied to the electron action space 39 by the magnet, causing oscillation. Most of the oscillated microwaves are supplied from the output section to the external load through the antenna feeder. The microwave power emitted from the output section contains quite a bit of noise other than the fundamental wave, but on the other hand, unnecessary high-frequency noise is removed through the filter circuit consisting of the cathode terminal and the chiyoke coil and capacitor that are connected to this and form part of the input conductor. Noise leaks. This noise component is several 10Hz
It is distributed over several GHz. Of course, the filter circuit attenuates the noise power that leaks into the power transformer and the commercial power line, but in order to achieve this leakage suppression effect completely, a fairly high-grade filter circuit must be used.
ところで、第1図に示すような構造のマグネト
ロンを第2図に示す測定回路により入力線路方向
に漏洩する雑音成分を測定したところ第3図に示
すように1000MHz付近までの周波数成分の雑音が
ほゞ連続的に分布するスペクトラムが検知され
る。ただしこの場合は第1図のフイルタ回路すな
わちチヨークコイルとコンデンサを使用しない場
合の測定結果である。なお第2図において符号2
0は第1図に示すような被測定マグネトロン、4
0は導波管、41はダミーロード、42はカソー
ド電源、43は高圧電源、44はカソード入力線
路、45はフエライトクランプのような測定プロ
ーブ、46はスペクトラムアナライザーをあらわ
している。 By the way, when we measured the noise component leaking in the input line direction of the magnetron having the structure shown in Fig. 1 using the measurement circuit shown in Fig. 2, we found that there was almost no noise in the frequency component up to around 1000 MHz, as shown in Fig. 3. A continuously distributed spectrum is detected. However, in this case, the measurement results are obtained when the filter circuit shown in FIG. 1, that is, the choke coil and capacitor are not used. In addition, in Fig. 2, the symbol 2
0 is the magnetron to be measured as shown in Fig. 1, 4
0 is a waveguide, 41 is a dummy load, 42 is a cathode power supply, 43 is a high voltage power supply, 44 is a cathode input line, 45 is a measurement probe such as a ferrite clamp, and 46 is a spectrum analyzer.
さてこのように連続的に分布するマグネトロン
の雑音の原因の一つとして次のような推定をする
ことができる。すなわち第4図はマグネトロンの
同軸配置されたアノードとカソードとを模式的に
示したものであるが、同図においてカソードをマ
イナス、アノードをプラスとしてカソード、アノ
ード間に数1000(V)の高電圧を加え、カソード
から熱電子が放出されるようにすると、作用空間
39においてはカソード近傍の空間電荷により図
に点線曲線aで示すように下に凹んだ電位分布と
なる。一方矢印Bで示すようにこの作用空間には
1000〜2000ガウスの直流磁界がカソード軸方向に
加わつているため、カソードを出た電子は、電界
と磁界との作用によりカソードのまわりを周回す
る。とくに直交電磁界のため、電子の走行距離が
長いため電子は残留ガスに衝突する確率が大き
く、他の直進形管等にくらべて著しく多くのプラ
スイオン()を発生する。発生したプラスイオ
ンは曲線aで示した電位分布の谷(図に符号mで
示す)に流れ込み、しだいに空間電荷界中の電子
とプラスイオンとの中和が進行し、その結果この
谷付近の電位が上昇し符号mで示すようにカソー
ド25と同等もしくはそれよりわずかに高い電位
まで高められる。その状態で作用空間中の電位分
布は実線曲線bの如くなる。次の段階として再び
空間電荷により電位の谷mが形成される。このよ
うな一連の過程が周期的にくり返される。その結
果カソード、アノード間の電流すなわち陽極電流
に複雑な脈動現象が生じ、これが雑音として外部
回路に漏洩するものと推定できる。したがつてこ
のようにして生ずる雑音は例えば1000MHz以下と
いう比較的周波数の低い成分を形づくつているも
のと考えられる。そしてこのような雑音成分は主
として入力線路にのつて漏洩するいわゆるライン
ノイズとしてあらわれる。またこのような雑音は
種々の電波障害をひき起してしまう。 Now, one of the causes of such continuously distributed magnetron noise can be estimated as follows. In other words, Figure 4 schematically shows the coaxially arranged anode and cathode of a magnetron. In the figure, the cathode is negative and the anode is positive, and a high voltage of several 1000 (V) is generated between the cathode and the anode. When thermionic electrons are emitted from the cathode, the potential distribution in the action space 39 becomes concave downward as shown by the dotted curve a in the figure due to the space charge near the cathode. On the other hand, as shown by arrow B, this action space has
Since a DC magnetic field of 1000 to 2000 Gauss is applied in the axial direction of the cathode, the electrons leaving the cathode orbit around the cathode due to the action of the electric and magnetic fields. In particular, due to the orthogonal electromagnetic field, the traveling distance of the electrons is long, so there is a high probability that the electrons will collide with residual gas, and significantly more positive ions () are generated than in other straight tubes. The generated positive ions flow into the valley of the potential distribution shown by curve a (indicated by symbol m in the figure), and the electrons and positive ions in the space charge field gradually become neutralized, and as a result, the area near this valley The potential increases to a potential equal to or slightly higher than that of the cathode 25, as indicated by the symbol m. In this state, the potential distribution in the working space becomes like a solid line curve b. In the next step, a potential valley m is again formed by space charges. This series of processes is repeated periodically. As a result, a complicated pulsation phenomenon occurs in the current between the cathode and the anode, that is, the anode current, and it can be assumed that this leaks into the external circuit as noise. Therefore, it is considered that the noise generated in this way forms a relatively low frequency component of, for example, 1000 MHz or less. Such noise components mainly appear as so-called line noise that leaks along the input line. Furthermore, such noise causes various kinds of radio wave interference.
以上の雑音発生原因の推論から、このような雑
音成分の低減のためには、電子作用空間、とくに
カソード近傍に生ずる電位分布の谷を実質的に解
消すること、あるいはこの電位分布の谷の付近に
漂遊するプラスイオンを遅滞なく取除くことによ
りこの電位分布の谷付近の不安定な変動をなくす
るように構成すればよいと考えられる。 Based on the above reasoning about the causes of noise generation, in order to reduce such noise components, it is necessary to substantially eliminate the valleys in the potential distribution that occur in the electron action space, especially near the cathode, or to It is considered that the configuration should be such that unstable fluctuations near the valleys of the potential distribution can be eliminated by removing stray positive ions without delay.
本発明は以上のような雑音の発生を抑制するこ
とを目的とするものである。すなわち、直交電磁
界形電子管においては避けられない管内残留ガス
のイオン化の顕著性に対して、とくにそのプラス
イオンを補集するためのドレイン電極をカソード
近傍に設け、この電極をカソードと同電位、また
はカソードに対して負の電位とし、カソード近傍
の作用空間の電位変動を抑制して雑音の発生を抑
制しうるようにしたものである。 The present invention aims to suppress the generation of noise as described above. In other words, in order to cope with the remarkable ionization of residual gas in the tube, which is inevitable in orthogonal electromagnetic field type electron tubes, a drain electrode is provided near the cathode to collect the positive ions, and this electrode is placed at the same potential as the cathode. Alternatively, the potential is set to be negative with respect to the cathode, and potential fluctuations in the working space near the cathode are suppressed, thereby suppressing the generation of noise.
以下マグネトロンを例にその実施例を図面を参
照して説明する。なお同一部分は同一符号であら
わす。 Examples of the magnetron will be described below with reference to the drawings. Note that the same parts are represented by the same symbols.
第5図および第6図に示す実施例は、マグネト
ロン発振部本体のみを図示しており、ラジエー
タ、磁気回路、シールドボツクス、フイルタ回路
等は第1図と同様に組み立てる。そこでカソード
構体を詳述すれば、管軸上に配置された棒状のカ
ソード支持体32の一端にエンドハツト51aお
よびセラミツク絶縁体52、導電体ブロツク53
が順次固着されており、このカソード支持体の他
端はカソード端子35および排気管54に接合さ
れている。スリーブ状のカソード支持体33はそ
の一端がセラミツクスペーサ55で絶縁して同軸
配置され、段付きの円筒部品56に接合されてお
り、他端はもう1つのカソード端子34に接合さ
れている。そして円筒部品56と導電体ブロツク
53との間にコイル状に巻かれたトリウムタング
ステン直熱カソード25が接合されている。これ
によつてカソード25はカソード端子34,35
に供給される加熱電力で通電加熱されうるように
なつている。 In the embodiments shown in FIGS. 5 and 6, only the main body of the magnetron oscillation section is shown, and the radiator, magnetic circuit, shield box, filter circuit, etc. are assembled in the same manner as in FIG. To explain the cathode structure in detail, an end hat 51a, a ceramic insulator 52, and a conductive block 53 are attached to one end of a rod-shaped cathode support 32 arranged on the tube axis.
are fixed in sequence, and the other end of this cathode support is joined to the cathode terminal 35 and the exhaust pipe 54. The sleeve-shaped cathode support 33 has one end thereof insulated by a ceramic spacer 55 and coaxially arranged and joined to a stepped cylindrical part 56, and the other end joined to another cathode terminal 34. A thorium tungsten directly heated cathode 25 wound into a coil is connected between the cylindrical part 56 and the conductive block 53. This causes the cathode 25 to connect to the cathode terminals 34, 35.
It is designed so that it can be electrically heated with the heating power supplied to it.
さて、スリーブ状カソード支持体33の外側に
は、さらに絶縁してドレイン電極のスリーブ状支
持体57が同軸状に配設され、絶縁シリンダー3
1の上端に気密接合されたドレイン電極端子58
に結合されている。このドレイン電極支持体57
の下端には導電体スリーブ59およびエンドハツ
ト51bが接続されており、このスリーブ59に
コイル状に巻かれたドレイン電極60の一端が接
合固着されている。ドレイン電極60はカソード
25と同一ピツチ、同一螺旋径で巻かれており、
他端がセラミツク絶縁体52の外周に例えば鑞接
や機械的な嵌め込みにより機械的に保持されてい
て、この部分では電気的に終端となつて浮いてい
る。このドレイン電極60は、W,Mo,Ta,Ti
のような難溶性金属のうちから選ばれた単体又は
合金で、一次、二次電子放射性のよくない表面状
態に形成されたものであり、そして図のようにカ
ソードの近傍で且つカソードからアノードへ向か
う電子の流れを妨げないような位置に置かれる。
一例として2.45GHz帯で約800(W)の出力のマ
グネトロンで、カソードおよびドレイン電極のコ
イル線径が直径で各々0.58mm,0.5mmピツチ間隔
は両者同一で2.0mm、螺旋直径が5.0mm、アノード
ベイン先端の内径が10mmである。したがつてカソ
ードの螺旋とドレイン電極の螺旋とは同一面上に
1mm間隔で交互に配列される。なお図中の符号3
1a,31bはセラミツク絶縁筒をあらわしてい
る。またアノードベイン26とアノードシリンダ
ーとは複数個の空胴共振器を構成しており、全体
としてアノードを形成している。 Now, on the outside of the sleeve-like cathode support 33, a drain electrode sleeve-like support 57 is further insulated and coaxially disposed, and the insulating cylinder 3
Drain electrode terminal 58 hermetically sealed to the upper end of 1
is combined with This drain electrode support 57
A conductor sleeve 59 and an end hat 51b are connected to the lower end of the conductor sleeve 59, and one end of a drain electrode 60 wound in a coil is bonded and fixed to the sleeve 59. The drain electrode 60 is wound with the same pitch and helical diameter as the cathode 25,
The other end is mechanically held on the outer periphery of the ceramic insulator 52, for example by soldering or mechanical fitting, and is electrically terminated and floating at this portion. This drain electrode 60 is made of W, Mo, Ta, Ti.
A single substance or alloy selected from poorly soluble metals such as metals, formed in a surface condition that does not emit primary or secondary electrons, and as shown in the figure, near the cathode and from the cathode to the anode. It is placed in a position that does not impede the flow of electrons.
As an example, in a magnetron with an output of about 800 (W) in the 2.45 GHz band, the coil wire diameter of the cathode and drain electrodes are each 0.58 mm in diameter, the pitch interval of 0.5 mm is the same for both, 2.0 mm, the helical diameter is 5.0 mm, and the anode The inner diameter of the vane tip is 10mm. Therefore, the cathode spirals and the drain electrode spirals are arranged alternately at 1 mm intervals on the same plane. In addition, code 3 in the figure
1a and 31b represent ceramic insulating tubes. Further, the anode vane 26 and the anode cylinder constitute a plurality of cavity resonators, and together form an anode.
以上の構造を有する本発明の実施例のマグネト
ロン20は、第7図に示す電源回路に接続されて
動作させられる。図において符号61は一次側が
商用電源に接続され2次側に高圧巻線61aおよ
びカソード加熱用巻線61bが巻かれているリー
ケージトランス、62は0.5μF程度の紙コンデ
ンサ、63は高圧整流用ダイオード、64はカソ
ードとドレイン電極との間に電位を与えるための
電源をあらわしている。 The magnetron 20 according to the embodiment of the present invention having the above structure is operated by being connected to the power supply circuit shown in FIG. In the figure, numeral 61 is a leakage transformer whose primary side is connected to a commercial power supply and whose secondary side is wound with a high voltage winding 61a and a cathode heating winding 61b, 62 is a paper capacitor of about 0.5 μF, and 63 is a high voltage rectifier diode. , 64 represents a power source for applying a potential between the cathode and the drain electrode.
次に動作を説明すれば、カソードは加熱されて
熱電子を放出する。このカソードとアノードベイ
ンとの間には数1000(V)の高電圧が印加され、
また電子作用空間には1500ガウス程度の管軸に平
行な磁束の直流磁界が与えられており、発振動作
する。空胴共振器に発生するマイクロ波エネルギ
ーはアンテナフイーダを通じて出力部から外部負
荷に伝送される。さてカソードを加熱すると放出
電子により第4図に示した如くカソード近傍に電
位の谷が形成される(ドレイン電極がない場合)
が、ドレイン電極をカソードに対して例えば−
200V程度の負の電位にすると、電位の谷にむか
つて集まるプラスイオンはドレイン電極がこれよ
りもさらに負の電位となつているためにこのドレ
イン電極にただちに捕えられる。すなわちプラス
イオンはカソード近傍にとどまることなくドレイ
ン電極に流入し、カソード近傍の不安定な電子―
イオン中和現象が起らない。その結果、とくに
1000MHzのオーダー以下の雑音の発生が確実に抑
制される。 Next, to explain the operation, the cathode is heated and emits thermoelectrons. A high voltage of several thousand (V) is applied between the cathode and the anode vane,
In addition, a DC magnetic field of approximately 1500 Gauss of magnetic flux parallel to the tube axis is applied to the electron action space, causing oscillation. The microwave energy generated in the cavity resonator is transmitted from the output section to the external load through the antenna feeder. Now, when the cathode is heated, the emitted electrons form a potential valley near the cathode as shown in Figure 4 (when there is no drain electrode).
However, if the drain electrode is connected to the cathode, for example -
When the potential is set to a negative potential of about 200V, the positive ions that gather around the valleys of the potential are immediately captured by the drain electrode, which has an even more negative potential than this. In other words, positive ions do not stay near the cathode but flow into the drain electrode, and the unstable electrons near the cathode.
No ion neutralization phenomenon occurs. As a result, especially
The generation of noise on the order of 1000MHz or less is reliably suppressed.
本発明者らは、事実、第5図および第6図に示
す構造のマグネトロンを第2図に示したと同様の
測定回路により雑音レベルを測定した結果、前述
の推論が正しいことを裏づけるデータを得た。こ
れを第8図に示す。第8図には0〜100MHzの範
囲の雑音周波数成分の最大値のあらわれ方を、カ
ソードに対するドレイン電極の電圧を変えた場合
の結果としてグラフにあらわしてある。この実測
値によると、ドレイン電極の電位を、0(V)つ
まりカソードと同電位にした場合にくらべて、約
−150(V)以下にすると雑音の最大値が30dB程
度低減できる結果を得た。また市販の電子レンジ
にマグネトロンを装着して動作させた場合の入力
線路側へ出る雑音レベルを測定した結果は第9図
の通りとなつた。すなわちこれは100MHz以下の
スペクトラムのピーク値をむすんだ曲線であらわ
したデータであるが、第1図に示す従来構造のマ
グネトロンの場合の曲線71に対して、本発明実
施例のマグネトロンでドレイン電極を−150Vと
した場合は曲線72の通りほゞ全周波数成分範囲
で約20dB近く低減していることがわかる。この
ように本発明の作用効果の顕著さはきわめて明ら
かである。このため、マグネトロンおよび電子レ
ンジに現在多く装備されている高価なラインフイ
ルターを省略できる可能性をもつている。 In fact, as a result of measuring the noise level of a magnetron having the structure shown in FIGS. 5 and 6 using a measurement circuit similar to that shown in FIG. 2, the inventors obtained data that supports the above inference. Ta. This is shown in FIG. In FIG. 8, the appearance of the maximum value of the noise frequency component in the range of 0 to 100 MHz is graphed as a result of changing the voltage of the drain electrode with respect to the cathode. According to this measured value, compared to when the potential of the drain electrode is set to 0 (V), that is, the same potential as the cathode, the maximum noise value can be reduced by about 30 dB by reducing the potential of the drain electrode to about -150 (V) or less. . Furthermore, when a commercially available microwave oven is equipped with a magnetron and operated, the noise level emitted to the input line side was measured, and the results are shown in Figure 9. In other words, this data is expressed as a curve connecting the peak values of the spectrum below 100 MHz, but in contrast to curve 71 for the magnetron with the conventional structure shown in FIG. When set to -150V, as shown by curve 72, it can be seen that the reduction is approximately 20 dB in almost the entire frequency component range. As described above, the remarkable effects of the present invention are extremely clear. Therefore, there is a possibility of omitting the expensive line filter that is currently installed in many magnetrons and microwave ovens.
また本発明においては、ドレイン電極の電位を
カソードに対して負電位、たとえば−200V程度
にしても、カソード、アノード間電流すなわち陽
極電流はほとんど減少しない。上記実施例のよう
にコイル状のカソードとドレイン電極の螺旋径を
同じにして同一面上に並べた場合は、ドレイン電
極を負にするとむしろ陽極電流はわずかに増加す
ることがわかつた。 Further, in the present invention, even if the potential of the drain electrode is set to a negative potential with respect to the cathode, for example, about -200V, the current between the cathode and the anode, that is, the anode current hardly decreases. It has been found that when the coiled cathode and drain electrodes have the same helical diameter and are arranged on the same surface as in the above embodiment, the anode current slightly increases when the drain electrode is made negative.
この点で本発明は、公知のいわゆる出力コント
ロールのためのグリツド付きマグネトロンの如き
電子管とは本質的に異なる。すなわちカソードの
近傍に制御グリツドを設けたマグネトロンの例
は、例えば欧文図書「交叉電磁界マイクロ波装
置」(E.OKRESS編、「CROSSED―FIELD
MICROWAVE DEVICES」Vol.,1961)のと
くに85頁の第2図とその説明にある出力電力制御
のためのグリツドを有するものや、和文図書「極
超短波磁電管の研究」(朝永、小谷編、1952、み
すず書房)の293頁以下に開示される格子付マグ
ネトロンなどの記述がある。前者は出力電力の可
変を目的にしているもので、後者は3極管で雑音
を測定したものでこれには格子電圧を変えても雑
音の発生に本質的に差はないことが述べられてい
る。つまり出力電力を制御するグリツドの場合は
カソードから出る電子流を制御するためにいわば
アノードベインに対してカソードを実質的にかこ
うように配置され、しかもカソードから幅に離し
て置かれているものである。したがつてこれは本
発明の場合のようにカソードの極く近傍に流動し
てくるプラスイオンを捕集し排出するためのドレ
イン電極として役割を果しているものと本質的に
異なつている。 In this respect, the present invention is essentially different from known electron tubes such as so-called gridded magnetrons for output control. In other words, an example of a magnetron with a control grid installed near the cathode can be found in the European book "Crossed Electromagnetic Field Microwave Device" (edited by E. OKRESS, "CROSSED-FIELD
"MICROWAVE DEVICES" Vol., 1961), especially the one with a grid for output power control as shown in Figure 2 on page 85 and its explanation, and the Japanese book "Research on ultra-high frequency magnetrons" (Tomonaga and Kotani eds., 1952). , Misuzu Shobo), there is a description of a magnetron with a lattice, etc., disclosed on pages 293 onwards. The former is aimed at varying the output power, while the latter measures noise using a triode, and states that there is essentially no difference in noise generation even if the grid voltage is changed. There is. In other words, in the case of a grid that controls the output power, in order to control the electron flow from the cathode, the cathode is placed so as to be virtually parallel to the anode vane, and it is placed a width apart from the cathode. be. Therefore, this is essentially different from the case of the present invention, which plays a role as a drain electrode for collecting and discharging positive ions flowing very close to the cathode.
第10図に示す実施例は、電子放射カソード2
5としてカソード軸すなわち管軸cに平行な方向
に偏平な螺線断面形状のものを使用してある。ま
たドレイン電極60はカソード25よりもわずか
にアノード26方向に突き出しており、カソード
の各螺旋間に位置している。この実施例の場合、
ドレイン電極の電位はカソードに対して同電位が
わずかに負の電位にする。例えば−150(V)に
した場合でも陽極電流の減少が約10%以下にとど
まる程度にする。これによつてこのドレイン電極
の電位はカソードと同電位にしてもプラスイオン
の捕集作用を得ることができ、雑音の低減効果を
得ることができる。なおドレイン電極をカソード
と同電位にする場合は、高い抵抗を介して両者を
電気的に接続する方が望ましい。 The embodiment shown in FIG.
5 has a spiral cross-sectional shape that is flat in a direction parallel to the cathode axis, that is, the tube axis c. Further, the drain electrode 60 protrudes slightly toward the anode 26 than the cathode 25, and is located between each spiral of the cathode. In this example,
The potential of the drain electrode is the same as that of the cathode, but the potential is slightly negative. For example, even when the voltage is -150 (V), the decrease in the anode current should be kept at about 10% or less. As a result, even if the potential of the drain electrode is set to be the same as that of the cathode, a positive ion collecting action can be obtained, and a noise reduction effect can be obtained. Note that when the drain electrode and the cathode are to have the same potential, it is preferable to electrically connect the two through a high resistance.
第11図に示す実施例は、コイル状カソード2
5の内側に、螺旋に対応する形状とピツチの螺旋
状凹部81をもつシリンダー状ドレイン電極60
を離隔近接して配置したものである。なお凹部8
1を形成しないで単なる導電体シリンダーをコイ
ル状カソードの内側近傍に配置し、これに負電位
を与えるようにしてもよい。 The embodiment shown in FIG.
5, a cylindrical drain electrode 60 having a spiral recess 81 with a shape and pitch corresponding to the spiral.
are arranged close to each other. Note that the recess 8
Instead of forming a conductive cylinder 1, a simple conductive cylinder may be placed near the inside of the coiled cathode and a negative potential applied thereto.
さらにまた、以上の各実施例においては、カソ
ードとドレイン電極とを別々につくり互いに絶縁
して組み立てた構造であるが、これに限らず例え
ばコイル状カソードとコイル状ドレイン電極とを
交互に、または複数螺旋おきに巻いてそれらを管
内で電気的に接続し同電位にしてもよい。また単
一のコイル状の例えばタイグステンワイヤの1螺
旋おきに電子放射物層を表面に被着させて、残り
を電子が放射しにくい表面状態のまゝにしてもよ
く、この場合も実質的に同電位のカソードとドレ
インすなわち非電子放射面との交互配列と同じ動
作が得られる。さらに単一の例えばタングステン
ワイヤを用い、その表面の一部分に電子放射物を
被着し残り表面を非放射状態にし、これをコイル
状に巻いて電子放射面と実質的にドレイン電極と
なる非電子放射面とがともにアノードの方に対面
するように形成してもよい。そしてこの場合も非
電子放射面を少しアノードの方に突出させて構成
すればさらに効果がある。これらは製作がきわめ
て容易となり、またプラスイオンの補集も確実
で、雑音発生が抑制される。 Furthermore, in each of the above embodiments, the structure is such that the cathode and drain electrode are made separately and assembled insulated from each other, but the structure is not limited to this, and for example, the coiled cathode and the coiled drain electrode may be alternately arranged, or A plurality of spirals may be wound at intervals and electrically connected within the tube to have the same potential. Alternatively, an electron emitting layer may be deposited on the surface of every other spiral of a single coiled tigsten wire, and the remaining surface may be left in a surface state that makes it difficult for electrons to be emitted. The same operation can be obtained as with the alternating arrangement of cathodes and drains, that is, non-electron emitting surfaces, which are at the same potential. Furthermore, using a single piece of tungsten wire, a part of its surface is coated with an electron emitter, the rest of the surface is in a non-emissive state, and this is wound into a coil to serve as an electron emitting surface and a non-electronic wire that essentially becomes a drain electrode. The emitting surfaces may both be formed facing towards the anode. Also in this case, it is more effective if the non-electron emitting surface is configured to slightly protrude toward the anode. These devices are extremely easy to manufacture, are reliable in collecting positive ions, and suppress noise generation.
次にドレイン電極に負の電位を与える場合にお
ける実用的な電源回路について説明する。 Next, a practical power supply circuit for applying a negative potential to the drain electrode will be described.
第12図に示すようにリーケージトランス61
の高圧2次巻線61aに中間タツプP1を設け、
このタツプにコンデンサ62、ダイオード63か
らなる倍電圧整流回路を接続し、さらに同じトラ
ンス61にドレイン電極の端子58に接続する巻
線61cを巻いて構成する。これによつてカソー
ドに対してアノードが正の高電圧となる半サイク
ルにおいてドレイン電極には負の脈流電圧が印加
される。その結果比較的簡単な電源回路構成とな
る。また第13図に示すようにダイオード82を
接続してもよく、さらに第14図のようにコンデ
ンサ83およびダイオード84による倍電圧整流
回路によりドレイン電極に電位を与えるようにし
てもよい。さらにまた第15図に示すようにカソ
ードとドレイン電極との間に抵抗Rを接続し、こ
のドレイン電極とアノードとの間に高電圧を印加
し、抵抗Rを流れるアノード電流による自己バイ
アスがドレイン電極に与えられるようにしてもよ
い。また第16図に示すようにトランス61にド
レイン電極電源のための2次巻線61dを設け、
全波整流回路85を介してドレイン電極端子58
にカソードに対して負の電位を与えるようにして
もよい。また第17図に示すように全波倍電圧整
流回路による高電圧と、巻線61cおよびダイオ
ード82とコンデンサ86とからなるドレイン電
極電圧用整流回路とを組合せてもよい。 As shown in FIG. 12, the leakage transformer 61
An intermediate tap P1 is provided in the high voltage secondary winding 61a of
A voltage doubler rectifier circuit consisting of a capacitor 62 and a diode 63 is connected to this tap, and a winding 61c connected to the terminal 58 of the drain electrode is wound around the same transformer 61. As a result, a negative pulsating voltage is applied to the drain electrode during the half cycle in which the anode is at a high positive voltage with respect to the cathode. As a result, a relatively simple power supply circuit configuration is obtained. Further, a diode 82 may be connected as shown in FIG. 13, and a potential may be applied to the drain electrode by a voltage doubler rectifier circuit including a capacitor 83 and a diode 84 as shown in FIG. Furthermore, as shown in FIG. 15, a resistor R is connected between the cathode and the drain electrode, and a high voltage is applied between the drain electrode and the anode. may be given to Further, as shown in FIG. 16, the transformer 61 is provided with a secondary winding 61d for drain electrode power supply,
Drain electrode terminal 58 via full-wave rectifier circuit 85
A negative potential may be applied to the cathode. Alternatively, as shown in FIG. 17, a high voltage generated by a full-wave voltage doubler rectifier circuit and a drain electrode voltage rectifier circuit including a winding 61c, a diode 82, and a capacitor 86 may be combined.
第18図に示すものは、マグネトロンのシール
ドボツクス38の内部に小形トランンス86およ
び2次側のドレイン電極用倍電圧整流回路87の
部品をボツクスに対して絶縁して配設したもので
ある。そしてトランスの1次側はカソード入力線
路に接続してある。カソードに約3V程度の電圧
が印加される場合、トランス86の2次側は数10
〜100(V)程度の電圧が得られればよい。この
実施例によればドレイン電極用電源をマグネトロ
ン自体に内蔵させてあるので、リーケージトラン
ス61などの電源装置を何ら変更する必要がな
い。そしてドレイン電極に流れる電流は極めて微
小であるので、十分小形の電源回路にすることが
できるので実用性が高い。 In the structure shown in FIG. 18, a small transformer 86 and a voltage doubler rectifier circuit 87 for the drain electrode on the secondary side are arranged inside a shield box 38 of a magnetron so as to be insulated from the box. The primary side of the transformer is connected to the cathode input line. When a voltage of approximately 3V is applied to the cathode, the secondary side of the transformer 86 is several 10
It is sufficient if a voltage of about 100 (V) can be obtained. According to this embodiment, the power source for the drain electrode is built into the magnetron itself, so there is no need to change the power source device such as the leakage transformer 61 at all. Since the current flowing through the drain electrode is extremely small, the power supply circuit can be made sufficiently small, making it highly practical.
第1図は直交電磁界形電子管の例としてマグネ
トロンの一般的な構造を示す縦断面図、第2図は
雑音測定回路を示す概略図、第3図はマグネトロ
ンから発生する入力線路雑音特性図、第4図はそ
の原因を説明する模式図、第5図は本発明の一実
施例を示す要部縦断面図、第6図はその要部拡大
図、第7図は動作回路図、第8図および第9図は
各々その雑音特性図、第10図および第11図は
各々本発明の他の実施例を示す要部縦断面図、第
12図乃至第18図は各々動作回路の例を示す結
線図である。
25…カソード、26…アノード(ベイン)、
39…電子作用空間、60…ドレイン電極、64
…ドレイン電極電源。
Fig. 1 is a vertical cross-sectional view showing the general structure of a magnetron as an example of an orthogonal electromagnetic field type electron tube, Fig. 2 is a schematic diagram showing a noise measurement circuit, Fig. 3 is a characteristic diagram of input line noise generated from the magnetron, FIG. 4 is a schematic diagram explaining the cause, FIG. 5 is a vertical sectional view of the main part showing an embodiment of the present invention, FIG. 6 is an enlarged view of the main part, FIG. 7 is an operating circuit diagram, and FIG. 10 and 11 are longitudinal sectional views of main parts showing other embodiments of the present invention, and FIGS. 12 to 18 each show examples of operating circuits. FIG. 25... Cathode, 26... Anode (Vane),
39...Electron action space, 60...Drain electrode, 64
...Drain electrode power supply.
Claims (1)
熱形カソードと、このカソードのまわりに同軸状
に配置された空胴共振器内蔵アノードと、これら
カソードおよびアノード間の電子作用空間に、前
記カソード軸に略平行な磁束を与える磁石とを具
備してなる直交電磁界形電子管において、 上記カソードの螺旋間に該螺旋と接触すること
なくドレン電極が位置され、該ドレイン電極に前
記カソード電位に対し同じかもしくは負の電位を
与え得るように構成されてなることを特徴とする
直交電磁界形電子管。 2 ドレイン電極は、螺旋状に巻かれたカソード
と同一ピツチで螺旋状に巻かれた難溶性金属から
なる特許請求の範囲第1項記載の直交電磁界形電
子管。 3 ドレイン電極は、その外周端がカソード外周
端よりもアノード方向に突出して設けられてなる
特許請求の範囲第1項記載の直交電磁界形電子
管。 4 ドレイン電極は、W,Mo,Ta,Tiの中から
選ばれた単体もしくは合金からなる特許請求の範
囲第1項記載の直交電磁界形電子管。[Scope of Claims] 1. A directly heated cathode spirally wound using a poorly soluble metal as a base, an anode with a built-in cavity resonator coaxially arranged around this cathode, and a space between these cathodes and anodes. In an orthogonal electromagnetic field type electron tube comprising, in an electron action space, a magnet that provides a magnetic flux substantially parallel to the cathode axis, a drain electrode is located between the spirals of the cathode without contacting the spirals, and the drain electrode 1. An orthogonal electromagnetic field type electron tube, characterized in that the electrode is configured to be able to apply a potential that is the same as or negative to the cathode potential. 2. The orthogonal electromagnetic field type electron tube according to claim 1, wherein the drain electrode is made of a refractory metal spirally wound at the same pitch as the spirally wound cathode. 3. The orthogonal electromagnetic field type electron tube according to claim 1, wherein the drain electrode has an outer peripheral end thereof protruding toward the anode than an outer peripheral end of the cathode. 4. The orthogonal electromagnetic field type electron tube according to claim 1, wherein the drain electrode is made of a single element or an alloy selected from W, Mo, Ta, and Ti.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55130762A JPS5757452A (en) | 1980-09-22 | 1980-09-22 | Ac-dc electromagnetic field type electron tube |
| US06/385,399 US4489254A (en) | 1980-09-22 | 1981-09-22 | Magnetron |
| GB8215148A GB2095896B (en) | 1980-09-22 | 1981-09-22 | Magnetron |
| PCT/JP1981/000250 WO1982001101A1 (en) | 1980-09-22 | 1981-09-22 | Magnetron |
| KR1019810003533A KR870000689B1 (en) | 1980-09-22 | 1981-09-22 | An electron tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55130762A JPS5757452A (en) | 1980-09-22 | 1980-09-22 | Ac-dc electromagnetic field type electron tube |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5757452A JPS5757452A (en) | 1982-04-06 |
| JPS6231776B2 true JPS6231776B2 (en) | 1987-07-10 |
Family
ID=15042042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55130762A Granted JPS5757452A (en) | 1980-09-22 | 1980-09-22 | Ac-dc electromagnetic field type electron tube |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5757452A (en) |
| KR (1) | KR870000689B1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5994330A (en) * | 1982-11-19 | 1984-05-31 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Magnetron |
| JPS5994331A (en) * | 1982-11-19 | 1984-05-31 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Magnetron |
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Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
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-
1980
- 1980-09-22 JP JP55130762A patent/JPS5757452A/en active Granted
-
1981
- 1981-09-22 KR KR1019810003533A patent/KR870000689B1/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5757452A (en) | 1982-04-06 |
| KR870000689B1 (en) | 1987-04-06 |
| KR830008375A (en) | 1983-11-18 |
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