navbar.frm 20180310
ATTENTIE. . VAKANTIE ONDERHOUD . . Bijeenkomst op 18 oktober 2018 . . Elke zondag 145.475 MHz . . 10:30 RTTY bulletin . . 11:00 uur Woerdense Ronde .
W

MAGNETRON

Samenvatting

Het apparaat waarvan wordt gezegd, dat die het verloop van WO-II heeft veranderd.

Ontwikkelingen van Radar-systemen voor luchtvaartgebruik en wat uitbreidingen voor op zee, werden belemmerd door het gebrek aan middelen om grote vermogens aan radio frequenties van zeer korte golven te leveren. Hoe korter de golflengte, des te compacter en smaller de antenne-systemen moesten zijn, om een nauwkeurigere waarneming te krijgen.

De magnetron was al voor de oorlog beschikbaar, maar kon slechts een paar honderd watt leveren. De staf van Birmingham University streefde naar verbeteringen en in 1940 construeerde Randall & Boot de 'Cavity-Magnetron'.

De vroegere eenvoudige magnetron bestond uit een vacuum glasomhulsel, waarin een dunne vertikale kathode, omgeven door vier anode-segmenten, verbonden aan uitwendige resonantie-kringen.

Wanneer een hoge spanning aan de anodes werd aangeboden, veroorzaakte een spoel rondom de buis een sterk magnetisch veld, waardoor een elektronenstroom vanaf de hete kathode zich bij de oppervlakken van de anodes snel ronddraaide en daardoor oscillaties veroorzaakten in de uitwendige schakeling.

In het algemeen is men wel bekend met de normale methode voor het afstemmen van een radio-ontvanger, d.w.z. een afstemspoel parallel gekoppeld aan een variabele condensator. Voor kortere golven moet de capaciteit van de condensator verkleind worden. Om nog lager te gaan moeten wat windingen van de spoel verwijderd worden. Op zeer hoge frequenties is 1 winding al genoeg en is geen condensator nodig, want de uiteinden van de spoel hebben al genoeg capaciteit. Stel dat nu de spoel wordt vervangen door een koperstripje van b.v. 2 mm dik en 3 cm breed en gebogen tot een lus van een paar cm. Dit werkt ook goed als een afgestemde kring. Stel je vervolgens voor, dat het koper dunner gemaakt wordt , dan heb je nog steeds een afgestemde kring, wat er uitziet als een hoefijzer. Het ziet er niet meer uit als een spoel, maar meer als gat van 2 cm, geboord in een koperblok, met een sleuf aan de buitenzijde van het gat. Je kunt het niet meer een afstemspoel noemen, maar beter een resonantie-trilholte of een 'resonantie-caviteit', want als je in de sleuf zou blazen, zou je een bepaalde toon kunnen horen. Als op diezelfde manier elektronen langs de sleuf snellen, worden microgolven opgewekt, op een frequentie, die bepaald wordt door de doorsnede van de trilholte.

Het eerste magnetron 1940 Dit was de weg die Randall & Boot volgden, maar zij bleven daar niet bij.
Het productie-model bestond uit een cilindervormig koperen blok, waar negen gaten in waren geboord. Een gat door de aslijn, met daarin een kathode met een gloeidraad. Rondom dit centrale gat waren acht resonante holte gaten, elk met een sleuf, gericht naar het centrale gat. Elk eindoppervlak van de cilinder was dichtgemaakt met glas en vacuum gemaakt. Vervolgens werd een buitengewoon sterke permanente hoefijzer-magneet gemonteerd.
De kathode was bedekt met materiaal, dat verhit, een stroom van elektronen kon vrijmaken. Als dan een hoge positieve spanning werd aangelegd, werden de elektronen naar het koper getrokken, maar voor zij het bereiken konden, dwong het intense veld van de magneet ze een cirkelvormige weg te volgen, langs de sleuven van de acht resonantie holten. Oscillaties met toenemende sterkte werden opgewekt in al die holtes, doordat de elektronen hun energie afleverden tijdens de steeds herhaalde weg langs de holtes. De verzwakte elektronen, die uiteindelijk terugvielen op de kathode veroorzaakten daardoor een toename van de verhitting van de kathode, zodat de gloeistroom uitgeschakeld kon worden. Als de positieve spanning werd uitgeschakeld, stopte de oscillatie onmiddellijk.

Tijdens de productie was een gat geboord van buitenaf naar een van de caviteiten. Een ge-isoleerde draadlus was ingevoerd en ingesmolten. Het andere eind van de draad eindigde in een kleine ruimte, het centrum van een golfpijp, welke uiteindelijk leidde naar de antenne.

We zullen niet ingaan op de vervaardiging van golfpijpen, dan dat het zeer zorgvuldig gemaakte koperen buizen zijn van rechthoekige doorsnede, waarvan de afmetingen worden bepaald door de frequentie waarop het systeem werkt.

De 32 kV modulatie-puls was van negatieve polariteit en aan de kathode toegevoerd. Dit loste het isolatie probleem op van het koperen blok, een groot voordeel, want het apparaat moet gekoeld worden. Door het aardpotentiaal is het gemakkelijk in te bouwen met geforceerde luchtkoeling.

Zo, nu heb je een idee, wat er in die doos in de hoek van je keuken gaande is. Verontschulding aan de hooggeclassifiseerde ingenieurs, die waarschijnlijk dubbel van het lachen lagen van dit verhaal, maar ik geloof in de waarde van ingewikkelde zaken op een zo simpel mogelijke manier uit te leggen, dan je te verbijsteren met wetenschappelijke beschrijvingen.

In ieder geval is de oorlog bekort door een stuk koper!
(Vertaald en bewerkt door PA0PIM)

Pieter J. T. Bruinsma, PA0PHB

Meer informatie:

. .