专利名称：磁控管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁控管，尤其涉及一种在磁控管中使用的阳极结构。
磁控管是熟知的一类微波管，一般包括由圆柱阳极结构包围着的中心阴极，阳极结构限定多个谐振腔。例如，阳极结构可以包括圆柱阳极环，在其中具有多个径向设置的叶片。
磁控管可以用来在取决于阳极结构的尺寸和几何形状的频率范围内产生微波辐射。然而，一般认为磁控管不适合用于产生低频的辐射，例如400MHz或更低。虽然这些较低的频率可以通过按比例加大常规的磁控管设计来实现，但是这使得器件占据大的空间，而且在重量上和机械强度上也是不可接受的。在任何情况下，要制造较大的器件，不仅必须增加所用材料的数量，而且各个元件还必须作得结实，以便承受由大的设计要求的机械强度和所需的真空度。
本发明试图提供一种磁控管以及在磁控管中使用的阳极结构，其能够在相当低的频率下操作，但是其结构相当紧凑，而且重量低。
按照本发明的第一个方面，提供一种用于磁控管的阳极结构，包括具有设置在其内的多个阳极叶片的圆柱件，用于限定谐振腔，每个阳极叶片具有径向延伸的部分，其在圆柱件处和其它的阳极叶片的厚度基本相同，并且其中多个阳极叶片的每一个具有基本上沿径向延伸的第一部分和在其内端部的基本上沿圆周方向延伸的第二部分。
按照本发明的第二方面，提供一种用于磁控管的阳极结构，包括具有设置在其内的多个阳极叶片的圆柱件，用于限定谐振腔，被设置在圆柱件内的每个阳极叶片具有基本上沿径向延伸的第一部分和在其内端部基本上沿圆周方向延伸的第二部分。
按照本发明的第三方面，提供一种用于磁控管的阳极结构，包括具有设置在其内的多个阳极叶片的圆柱件，用于限定谐振腔，其中多个阳极叶片的每一个阳极叶片具有基本上沿径向延伸的第一部分和在其内端部基本上沿圆周方向延伸的第二部分，并且在圆柱件内多个阳极叶片和一组阳极叶片的阳极叶片被交替地设置，其中一组的每个阳极叶片只具有厚度基本上均匀的基本上沿径向延伸的部分。
按照本发明的第四方面，提供一种用于磁控管的阳极结构，包括具有设置在其内的阳极叶片的圆柱件，用于限定谐振腔，其中多个阳极叶片的每一个阳极叶片具有基本上沿径向延伸的第一部分和在其内端部基本上沿圆周方向延伸的并在其一个端部和第一部分连接的第二部分。
在常规的磁控管中，阳极叶片只包括径向延伸的部分。在按照本发明任何一个方面的阳极结构中，阳极叶片的第二部分有效地增加了围绕阳极腔的电流路径长度，因而增加了阳极结构的电感。因为磁控管的操作频率和电感和电容的乘积的方根的倒数成正比，通过使用本发明达到的电感的任何增加都具有降低磁控管的操作频率的效果。因而，对于给定的阳极结构的总的直径和相同数量的阳极腔，和常规结构相比，通过使用本发明可以显著地降低操作频率。
例如，在本发明的第一和第二方面的一个优选的实施例中，所述多个叶片的至少一些叶片的第一部分在沿着第二部分的长度的中点连接各个第二部分。这便形成“T型”的阳极叶片。阳极叶片的T型结构是有利的，因为其提供了对称性。不过，本发明的一些方面也可以使用例如“L型”的阳极叶片来实施。这种叶片的每一个可以围绕圆柱阳极件的圆周以相同的方位设置，或者例如在另一种结构中，交错的L型阳极叶片的方向可以反向。
例如，在本发明的第一方面的一个特别有利的实施例中，所述多个叶片包括阳极结构的所有的阳极叶片。这种结构保持高度的对称性，并大大增加电感。不过，对于某些应用，例如可能需要交错地排列具有圆周部分的阳极叶片和按照本发明的第三方面的仅仅沿径向延伸的常规结构的阳极叶片。
有利的是，在阳极结构的一端包括两个以上的阳极带。另外，在阳极结构的每端包括两个以上的阳极带也是优选的。最好是，在阳极结构的至少一端包括4个阳极带。在另一种结构中，在阳极结构的至少一端包括3个或4个以上的阳极带。
使用多个阳极带代替通常使用的两个阳极带使得在阳极电路中可以实现大的电容。在阳极带的对面之间存在电容，通过使用两个以上的阳极带，可以使电容增加，而不需从被认为是合适的带的间隙和尺寸进行改变。在阳极带的表面和阳极叶片的相对表面之间也附加有电容。因而通过增加阳极电路中的相对表面的面积可以使电容增加，而不会引起如果试图使代靠近来增加电容时带来的间隙允差和电击穿的问题。和相同的总尺寸的常规结构相比，电容的增加使磁控管的操作频率减少。
按照本发明的一种有利的结构，至少一个阳极带在其位于所述多个叶片的一个阳极叶片的第二部分上的圆周中具有间隙。在阳极带中可以包括一个或几个间隙而不影响其使用，和常规的只有径向叶片相比，叶片的圆周方向的较大的长度在实现方式分离时可以使带和叶片保持好的电接触，同时也容纳间隙。不过，这导致电容的一些减少，因而并不总是可接受的。
按照本发明的第一个特征，磁控管包括按照本发明的每个方面的阳极结构，以及被同心地设置在阳极结构内的阴极。
按照本发明的磁控管的重量可以小于为在相同频率下操作而按比例放大的常规磁控管的重量的1/30。作为进一步的比较，利用本发明可达到的直径的减少使得阳极结构的直径为264mm，而常规的在相同的100MHz的频率下操作的磁控管的阳极结构的直径为1.2m。
通过在阳极结构和阴极之间提供大的磁场可以进一步减少频率。最好是，当磁控管的操作频率为100-400MHz时，磁场强度为500-2000高斯。随着操作频率的增加，磁场强度也需要增加。作为比较，在常规设计下，对于100-400MHz的操作频率，将要求使用大约100-400高斯的磁场强度。
按照本发明的第二个特征，磁控管包括用于在阳极结构和阴极之间产生磁场的装置，当操作频率为100-400MHz时，磁场强度为500-2000高斯。
在按照本发明的特别优选的实施例中，阳极结构的圆柱件提供磁场的返回路径。在一种结构中，圆柱件是用钢制成的，在其内表面镀有一层铜。这得到一种紧凑的结构，其中不需要单独提供磁返回路径。
下面参照附图以举例的方式说明本发明的一些实施例，其中
图1是本发明的阳极结构的示意的平面图；图2示意地表示图1的沿线Ⅱ一Ⅱ取的截面图和图1的阳极结构的阳极叶片；图3以纵剖面的形式示意地表示按照本发明的磁控管；以及图4图4和5示意地表示按照本发明的各种不同的阳极结构。
参见图1，阳极结构1包括圆柱阳极壳体件2，在本实施例中其用钢制成，并在内表面镀有一层薄铜。在另一个实施例中，圆柱件2可以如常规的磁控管那样完全由铜制成。6个阳极叶片3位于圆柱件2内。每个叶片3具有径向延伸的部分3a和在其内端部的周向延伸的部分3b。因而每个阳极叶片3具有基本上为T形的截面，并具有向内面向阴极在整个磁控管中的位置的部分的圆柱表面3c。径向延伸部分具有相同的厚度d，在那里它们连接圆柱件2。T形叶片3比常规的阳极结构的几何形状具有较高的电感，在常规阳极结构中每个叶片只由径向元件构成。电流围绕每个阳极腔流经的路径被增加了，因为它也包括T的“臂”，即，周向延伸的部分3b。每个阳极叶片可以由两个单独的径向和周向元件构成，它们被连接或者可以是一个整体的部件。
阳极结构还包括端口4，在整个磁控管操作期间，可以使用常规的耦合机构通过端口提取能量。
由图2可更清楚地看出，阳极结构包括4个同心的阳极带5,6,7，和8，它们被同心地设置在圆柱件2内。在本实施例中，带5-8的截面是矩形的，但是，如果需要，可以使用其它的形状。图2所示的包括在圆周部分3b上的切口部分10，带5-8位于其中。向上的隆起部分11和12被包括在切口部分10内，并被设置和两个带6和8处于电接触。其它两个带5和7不与阳极叶片9接触。如图所示的阳极叶片9的底部边缘也包括切口部分13,4个附加的环状阳极带14,15,16和17位于其中。阳极带14和16通过隆起部分18和19和阳极叶片9电气相连，其它阳极带15和17不电气连接。围绕圆柱件2的其它阳极叶片以和图2所示相同的方式连接，并且在其之间的其余阳极叶片被相反地连接。
在相邻的阳极带的对面之间存在取决于面对的面积的电容。比外，在外部带5的最外面例如和阳极叶片9的面对的部分之间存在电容，类似地，对于底部较外的带14和两个内带8和17的最内面之间也存在电容。电容还存在于例如阳极带5的底面和阳极叶片9的面对的部分之间。
因为阳极带5-8和14-17被安装在阳极叶片3的周向延伸部分3b上，对于在它们和阳极叶片本身的面对的部分之间存在的电容的贡献和常规设计的情况相比增加，在常规设计中只有径向部分，并且其宽度是有限的。
为了容易制造，一些阳极带在其圆周包括间隙或不连续部分，例如和阳极叶片9相邻的阳极叶片20电气相连的带5具有间隙21。阳极叶片20的圆周部分确保仍能获得为获得方式分离的好的电气接触。不过，在阳极带中包括间隙确实减少电容，因而在多数情况下，希望保持阳极带为一个完整的圆环，以便使电容最大。
参见图3，包括图1和图2所示的阳极结构1的磁控管还包括圆柱阴极2，其同轴地设置在阳极结构1内，沿纵轴X-X通过磁控管。磁控管包括永久磁体22和23，用于在阴极2和阳极结构1之间的间隙中产生相当大强度的磁场。例如，当磁控管预定在100MHz的频率下操作时，在间隙中沿径向提供的磁场大约为500高斯。虽然在本实施例中利用磁体产生磁场，但也可使用其它的装置。例如可以使用电磁体。通过带24，钢的圆柱件2和带25形成磁场的返回路径。圆柱件2形成微波磁路的一部分。它还限定磁控管的真空容积并起着提供磁返回路径的第三种功能。在其它实施例中，连接磁体和圆柱件2的几个带可以用一个元件代替。
当然，图1和图2所示的阳极结构可以被包括在具有常规的磁返回路径的磁控管中，起着包括附加的元件，并且不需使用强磁场。不过此时操作频率则相当高。
使用圆柱件2作为磁返回路径的优点在于减少了所需的元件数量。此外，当使用钢时，还减少重量。如果如常规磁控管那样使用铜，则需要厚得多的厚度，以便承受有关的应力。这种设计还减少了磁泄漏，从而提高了效率，增加成本效果比。
图4示意的表示具有圆柱件27的另一种阳极结构26，其中含有多个T形阳极叶片28，和一组阳极叶片29交替地围绕圆柱件27排列着，一组阳极叶片29只具有径向延伸部分而没有周向部分。
图5示意的表示具有位于圆柱件2内的L形叶片31的另一种结构30。
图4的阳极结构和图5的阳极结构可以被包括在图3的磁控管中来代替阳极结构1，当然也可以被包括在常规的磁控管设计中，其中包括单独的磁返回路径，并利用较低的磁场。
权利要求
1.一种用于磁控管的阳极结构，包括具有设置在其内的多个阳极叶片的圆柱件，用于限定谐振腔，每个阳极叶片具有径向延伸的部分，其在圆柱件处和其它的阳极叶片的厚度基本相同，并且其中多个阳极叶片的每一个具有基本上沿径向延伸的第一部分和在其内端部的基本上沿圆周方向延伸的第二部分。
2.一种用于磁控管的阳极结构，包括具有设置在其内的多个阳极叶片的圆柱件，用于限定谐振腔，被设置在圆柱件内的每个阳极叶片具有基本上沿径向延伸的第一部分和在其内端部基本上沿圆周方向延伸的第二部分。
3.一种用于磁控管的阳极结构，包括具有设置在其内的多个阳极叶片的圆柱件，用于限定谐振腔，其中多个阳极叶片的每一个阳极叶片具有基本上沿径向延伸的第一部分和在其内端部基本上沿圆周方向延伸的第二部分，并且在圆柱件内多个阳极叶片的阳极叶片和一组阳极叶片的阳极叶片被交替地设置，其中一组阳极叶片的每个阳极叶片只具有厚度基本上均匀的基本上沿径向延伸的部分。
4.一种用于磁控管的阳极结构，包括具有设置在其内的阳极叶片的圆柱件，用于限定谐振腔，其中多个阳极叶片的每一个阳极叶片具有基本上沿径向延伸的第一部分和在其内端部基本上沿圆周方向延伸的并在其一个端部和第一部分连接的第二部分。
5.如权利要求1,2或3所述的阳极结构，其中所述多个叶片的至少一些叶片的第一部分在沿着第二部分的长度的中点连接其各自的各个第二部分。
6.如权利要求1或4所述的阳极结构，其中所述多个阳极叶片包括阳极结构的所有阳极叶片。
7.如前面任一权利要求所述的阳极结构，其中在阳极结构的一端包括两个以上的阳极带。
8.如权利要求7所述的阳极结构，其中在阳极结构的每一端包括两个以上的阳极带。
9.如权利要求7或8所述的阳极结构，其中在阳极结构的至少一端包括4个阳极带。
10.如权利要求7,8,9所述的阳极结构，其中阳极带和所述多个阳极叶片的第二部分相连。
11.如权利要求10所述的阳极结构，其中至少一个阳极带在其位于所述多个阳极叶片的一个阳极叶片的第二部分上的圆周中具有间隙。
12.一种磁控管，包括按照前面任一权利要求所述的阳极结构，以及被同心地设置在阳极结构内的阴极。
13.如权利要求12所述的磁控管，包括用于在阳极结构和阴极之间产生磁场的装置，当磁控管的操作频率为100-400MHz时，产生的磁场强度为500-2000高斯。
14.如权利要求12或13所述的磁控管，其中阳极结构的圆柱件提供磁场的返回路径。
15.如权利要求14所述的磁控管，其中圆柱件是用钢制成的，在其内表面镀有一层铜。
16.一种磁控管，包括用于在阳极结构和阴极之间产生磁场的装置，当磁控管的操作频率为100-400Mhz时，产生的磁场强度为500-2000高斯。
全文摘要
一种磁控管的阳极结构,包括T型阳极叶片3,其具有沿径向延伸的部分3a和沿周向延伸的部分3b,周向部分3b的圆柱面3c面向整个磁控管中的阴极。使用T型叶片增加电感,因而可以产生低频辐射而不必像常规技术那样增加磁控管的尺寸。此外,通过使用两个以上的阳极带是电容增加可以使频率进一步减少,最好是,在阳极结构的每一端使用4个阳极带5—8。这种阳极结构最好被安装在对于100MHz的操作频率使用500高斯数量级的磁场的磁控管中。阳极外壳2本身可以形成一部分返回磁路。
文档编号H01J25/587GK1223454SQ9812698
公开日1999年7月21日 申请日期1998年11月7日 优先权日1997年11月7日
发明者M·B·C·布拉戴, P·S·伯利 申请人:Eev有限公司