AT213965B - Mikrowellenhohlraumresonator mit veränderlichem Gütefaktor - Google Patents

Description

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  Mikrowellenhohlraumresonator mit veränderlichem Gütefaktor 
In Mikrowellenstromkreisen,   z. B.   in Filtern,   Q-Messern     usw.,   kann es erforderlich sein, Hohlraumresonatoren mit veränderlichem Gütefaktor zu verwenden. Der Gütefaktor von Hohlraumresonatoren kann durch Änderung ihrer Verluste geändert werden, wobei bei den bekannten Ausführungen zu diesem Zweck ein Bestandteil aus verlustbehaftetem Stoff oder mit einem Überzug aus verlustbehaftetem Stoff derart verwendet worden ist, dass die Grösse der Verluste im Hohlraum durch die veränderliche Lage dieses Bestandteiles bestimmt war.

   Durch die Anwesenheit eines derartigen Bestandteiles wird lediglich das elektrische Feld unmittelbar beeinflusst, wobei ein unangenehmer Nachteil seiner Verwendung darin besteht, dass während der Änderung des Gütefaktors auch die Resonanzfrequenz des Hohlraumes geändert wird. Deshalb muss bei der Einstellung des Gütefaktors auch für die Nachstimmung des Hohlraumes gesorgt werden, wodurch die Arbeit der Bedienungsperson erhöht wird. 



   Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenhohlraumresonator, bei welchem der zum Ändern des Gütefaktors dienende verlustbehaftete Bestandteil auch ferromagnetisches Material enthält und dadurch seine Anwesenheit sowohl das elektrische, wie auch das magnetische Feld unmittelbar beeinflusst, während die Resonanzfrequenz unverändert bleibt. Dieser verlustbehaftete Bestandteil reicht über eine in der Hohlraumwand ausgebildete Öffnung in veränderlicher Tiefe in den Innenraum, wobei erfindungsgemäss die Lage der Öffnung derart gewählt ist, dass an dieser Stelle die magnetische und elektrische Energie des Hohlraumes durch die Anwesenheit des dielektrischen und magnetischen Stoffes des Bestandteiles praktisch in gleichem Masse verändert werden.

   Wie bekannt, tritt Resonanz dann ein, wenn die Höchstwerte der im Hohlraum abwechselnd gespeicherten elektrischen und magnetischen Energien einander gleich sind. 
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 sonators bei Änderung seines Rauminhaltes um   v. aus   der folgenden Formel errechnet werden kann : 
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 wo Af die Änderung der Resonanzfrequenz des Hohlraumresonators, f seine Resonanzfrequenz,   e     o   bzw. 



    Il 0   die elektrische Konstante bzw. die magnetische Permeabilität der Luft, EI die elektrische Feldstärke ohne Perturbation und   H 1   die magnetische Feldstärke ohne Perturbation, v den ursprünglichen Rauminhalt des Hohlraumes und   v'dessen   Änderung bedeutet. 
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 ist die relative Änderung der magnetischen Energie im Hohlraumresonator. 



   Bei Resonanz ist nämlich 
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 so dass 
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   Diese Relation ist nicht nur für den in der Literatur mitgeteilten Fall   gültig,   wo der Rauminhalt des Hohlraumresonators geändert wird, sondern sinngemäss auch im Fall, wenn ein Dielektrikum oder ein ferromagnetisches Material im Hohlraumresonator angebracht wird. 



   In den Hohlraumresonatoren bilden sich stationäre Wellen, so dass die die   Höchstwert- und   Nullstellen der elektrischen und magnetischen Feldstärken im   Verhältnis   zueinander versetzt liegen. Entlang des Hohlraumresonators nimmt der Quotient der transversalen Komponenten der elektrischen und magnetischen Feldstärken jeden Wert zwischen 0 und oo an. Wenn demnach im Hohlraumresonator ein ferromagnetisches Dielektrikum angebracht wird, bewirkt es in Abhängigkeit von seiner Lage in der Regel eine jeweils andere Veränderung der elektrischen bzw. magnetischen Höchstenergien.

   Das Mass der Energieveränderung hängt einerseits von den Kenngrössen des Materials, nämlich von seiner magnetischen Permeabilität und dielektrischen Konstante, anderseits von den an der entsprechenden Stelle herrschenden magnetischen und elektrischen   Feldstärken   ab. Am Mantel des Hohlraumresonators kann demnach immer eine Stelle gefunden werden, wo bei Anbringung des ferromagnetischen Isolierstoffes die Veränderungen der elektrischen bzw. magnetischen Feldstärken gleich gross sind. Theoretisch kann diese Stelle am Mantel des Hohlraumresonators durch Lösung der Gleichung 
 EMI2.5 
 bestimmt werden. 



   Da in einer Anzahl der Fälle die Lösung der Gleichung (6) zu umständlich wäre, wird die zur Anbringung des ferromagnetischen Isolierstoffes günstigste Stelle zweckmässig durch Versuche ermittelt. 



   Wenn demnach zwecks Abänderung der Verluste des Hohlraumresonators eine Verformung durchgeführt wird, bei welcher die Energien der magnetischen und elektrischen Felder in gleichem Masse ver- ändert werden, bleibt die Resonanzfrequenz gemäss der Perturbationstheorie unverändert. 



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Der durch Wände 1 umgebene und mit einem üblichen Abstimmkolben 2 versehene Hohlraumresonator arbeitet mit einer   TE..   Welle, wobei sein Gütefaktor durch Verschieben eines Pfropfens 3 aus Pulvereisen oder Ferrit abgeändert werden kann. Durch den Pfropfen wird eine umso höhere Dämpfung bewirkt, je tiefer er quer zur Wand in den Hohlraum eindringt. Die Lage der zum Einschieben des Pfropfens 3 dienenden Öffnung 4 wird durch die Permeabilität und die Dielektrizitätskonstante des Pfropfenmaterials gemeinsam bestimmt. Über diese Öffnung 4 darf der Hohlraumresonator nicht ausstrahlen. Um dies zu verhüten, ist an die Öffnung 4 ein Rohr 5 aus leitendem Stoff angeschlossen, wobei der Pfropfen 3 mittels einer Isolierstange 6 in diesem Rohr 5 verschoben werden kann.

   Der Durchmesser des Rohres 5 ist derart zu wählen, dass nach Einlegen der am Pfropfen 3 befestigten Isolierstange 6 die niedrigste Grenzfrequenz des Rohres 5 grösser wird als die Betriebsfrequenz des Hohlraumresonators. Durch eine entsprechende Gestaltung des zum Ändern des Gütefaktors dienenden Bestandteiles (Pfropfens) kann auch erreicht werden, dass zwischen der Verstellung und dem Wert des Gütefaktors ein vorbestimmter Zusammenhang besteht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Mikrowellenhohlraumresonator mit veränderlichem Gütefaktor, der mittels Bewegung eines aus verlustbehaftetem ferromagnetischem Isolierstoff hergestellten Bestandteiles im Hohlraumresonator geregelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der z. B. aus Ferrit oder Eisenpulver bestehende Bestandteil im Hohlraumresonator dort angebracht ist, wo durch seine zur Hohlraumwand senkrechte Bewegung sowohl die im Hohlraum gespeicherte magnetische Höchstenergie, wie auch die elektrische Höchstenergie in gleichem Masse verändert wird.

   2. Hohlraumresonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ferromagnetische Bestandteil mittels eines Stabes aus Isolierstoff bewegt wird, wobei der Stab über ein am Hohlraumresonator befestigtes Rohr aus leitendem Material hindurchgeführt ist, dessen Durchmesser so gross ist, dass das Rohr mit dem Stab aus Isolierstoff ausgefüllt im Betriebsfrequenzbereich des Hohlraumresonators als ein Dämpfer unterhalb der Grenzfrequenz arbeitet.