CN1208259A - 微波元件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波元件,所述微波元件具有基本上为盆状的壳体部分,所述壳体部分具有底部和至少一个合并到底部的周边的壁部,和一个盖部,所述壳体部分和盖部由导磁材料制成,并围成一个内部空间,在该空间中许多基本上为盘状的元件以层叠方式设置在底部和盖部之间,使得连接底部的至少一个子部分的内部空间的一个局部空间借助于层叠结构被保持敞开。在这种微波元件中,尽管容纳有大的负载阻抗,但仍能获得有利于小型化的紧凑结构。
Description
本发明涉及一种微波元件。
德国专利申请196 36 840.5描述了一种微波元件，其包括基本上为盆状的壳体部分，具有底部和至少一个合并到底部的周边的壁部，和一个盖部，所述壳体部分和盖部围成一个内部空间。许多基本上为盘状的元件被层叠地设置在底部和盖部之间的内部空间中。为了连接层叠的元件结构，在底部和盖部之间至少提供一个不导磁的垫片元件，用于在至少基本上内部空间的整个高度的上方连接元件的层叠结构。这垫片元件被提供用于充满元件的层叠结构和壁部之间的中间空间，垫片元件沿着至少壁部的尺寸的一部分具有匹配的形状，其至少基本上沿着底部的周边的方向延伸。在这种情况下，不导磁的垫片元件可由不导电的材料制成，因而在这种情况下不仅用作机械保持器件，而且用作电绝缘器件。特别是垫片元件可以具有高的介电常数。这样，可以使至少元件的层叠结构和壁部之间的主要部分用具有高的介电常数的材料充满。在所述的专利申请中，还指出这空间可被有利地用于小型的电路元件或电子电路元件。
出于种种原因，当今普通微波元件的发展导致要求更紧凑的结构和更小的尺寸。在这些原因当中，一方面是由于使用这种微波元件的设备不断地小型化，另一方面是这些微波元件的操作频率越来越高。这也和微波环行器以及通常作为具有内装的负载阻抗的微波环行器构成的微波绝缘器有关。在其通常的结构中，例如用在微波环行器本身使用的已知的方式，把负载阻抗设置为和微波引导装置相同的水平。然而，负载阻抗的这种设置的缺点在于，必须为具有和微波引导装置相同水平的负载阻抗提供非常大的空间，尤其是其尺寸被选定用于大的功率消耗时。这意味着如果负载阻抗要被壳体部分容纳，沿着微波引导装置的平面方向延伸的微波元件外壳部分的底部的基面必须也具有非常大的尺寸。由于电路和制造技术，这确实是需要的。
本发明的目的在于改进上述的那种微波元件，使得尽管包括较大的负载阻抗，但仍能获得有利于小型化的紧凑的结构。
按照本发明，上述目的是通过一种微波元件实现的，所述微波元件具有基本上盆状的壳体，所述壳体具有底部和至少一个合并到底部的周边的壁部，和一个盖部，所述壳体部分和盖部由导磁材料制成，并围成一个内部空间，在该空间中许多基本上为盘状的元件以层叠方式设置在底部和盖部之间，使得连接底部的至少一个子部分的内部空间的的一部分借助于层叠结构被敞开。
盘状元件，特别是在专利申请196 16 840.5中描述的微波元件中的微波引导装置，在装配期间被引入和其底部相邻的基本上为盆状的壳体内。结果，无论如何，在具有非导电的垫片元件的非导磁区，只有非常小的连接底部的空间可用于附加的元件，例如负载阻抗。然而，这可利用的空间对于所需的负载阻抗是不够的。沿着底部尺寸增加这可利用空间将导致不可避免地使这部分增大。
相反，在按照本发明的微波元件中，在层叠结构中的基本上为盘状的元件的尺寸被如此确定和定位，使得邻接至少底部的一个子部分即一个局部的表面区域的，盆状壳体部分的内部空间的一个合适的空间区域保持敞开，例如用于容纳负载阻抗。尤其是通过如此选择基本上为盘状的元件的层叠顺序，使得从平行于底部表面的方向看具有最小尺寸的元件被排列在和底部邻接的位置，这被称为局部空间的空间可不用增大壳体部分的底部面积而获得。平行于盆状壳体部分的底板表面具有较大尺寸的元件最好被排列使其和盖部邻接。这便能够产生例如也可适用于较大的负载阻抗的足够的局部空间，而不增大盆状壳体部分的底部的尺寸。从朝向底部的方向看时，这局部空间最好可以在它和底部邻接的子部分和层叠结构的最外部分的元件之间延伸。从平行于底部的表面的方向看时，这局部空间延伸进入沿横向可以看到各个盘状元件的壳体部分的内部空间的区域。不过，这局部空间另外也可以基本上沿着底部的平面方向延伸，在此情况下，可以延伸进入在底部和位于层叠结构中的极端位置上的即最接近底部的一个盘状元件之间延伸的内部空间的空间区域。
也适用于容纳较大的负载阻抗装置的局部空间作为本发明的结果而在微波元件的壳体部分的内部被形成。直接地连接底部的这局部空间的位置提供的优点在于，位于其中的负载阻抗装置可以处于和壳体部分良好的热接触状态。这使得即使在非常小的壳体部分中也能够提供具有相当高的功率消耗的负载阻抗而没有热问题，即没有在操作期间微波元件的过热问题。此时底部通过其结构和其与周围部件的热接触而提供用于快速散热甚至消除所产生的热能的最好的条件。
在按照本发明的的微波元件中，基本为盘状的元件(下称盘状元件)的层叠结构按照其层叠顺序，从盖部开始，最好包括至少以下部分：
用于引导电磁波的微波引导装置，
至少一个导电的与/或导磁的至少基本上平行于壁部之间的底部而延伸的中间元件，以及
磁元件。
此时局部空间至少基本上在至少局部地连接底部，中间元件和壁部的至少一部分的空间区域内延伸。只要中间元件是导电的，中间元件可以作为屏蔽并作为一个外部导体，最好和盖部相结合，用于把微波提供给微波引导装置。如果中间元件是导磁的，它最好也起通常是单独存在的极盘的作用，用于使由磁元件向微波引导装置提供的磁场变均匀。不过，在后一种情况下要注意的是，应当避免在中间元件和壁部中间的磁短路。为此，例如可以在壁部和中间元件之间提供足够大小的空气隙。如果中间元件是导电的，则其通过电传导和壁部相连。可以通过中间元件和壁部之间的直接接触提供这导电连接。不过，这导电连接必须具有低的导磁率。
在另一个实施例中，按照本发明的微波元件包括至少一个支撑元件，其沿着在底部和中间元件之间的至少一个壁部延伸，并具有匹配的形状与/或可靠的保持作用，用于限定中间元件相对于底部的位置。因而这支撑元件用于保持并对准在壳体部分内的中间元件。最好例如通过胶黏把另一个基本上盘形的元件联结在中间元件上。此时其在壳体部分中的位置也因中间元件的定位而被精确地限定了。
在本发明的另一个实施例中，支撑元件构成在底部和中间元件之间的导电的而不导磁的连接。也可以实现对壁部直接的电连接，依支撑元件相对于壁部所选的位置而定。最好用于这一目的的支撑元件由导电材料例如铝制成，它是不导磁的。
本发明的实施例在附图中示出了，下面进行详细说明。在全部附图中，相应的元件被冠以相同的标号，其中
图1是在第一和第二实施例中的微波元件的平面图，以后称作W视图，
图2是图1的微波元件的后视图，以后称作X视图，
图3是图1的微波元件的第一实施例的正视图，以后称作Y视图，
图4是图1的微波元件的第一实施例的侧视图，以后称作Z视图，
图5是通过图1的微波元件的第一实施例沿图1中的线A-A取的截面图，
图6是通过图1的微波元件的第一实施例沿图1中的线B-B取的截面图，
图7是通过图1的微波元件的第一实施例沿图4中的线C-C取的截面图，
图8是图1的微波元件的第二实施例的正视图(Y视图)，
图9是图1的微波元件的第二实施例的侧视图(Z视图)，
图10是通过图1的微波元件的第二实施例沿图1中的线A-A取的截面图，
图11是通过图1的微波元件的第二实施例沿图1中的线B-B取的截面图，以及
图12是通过图1的微波元件的第二实施例沿图9中的线C’-C’取的截面图。
附图中所示的两个实施例代表形成微波环行器的微波元件，借助于尺寸合适的负载阻抗，通过无反射地封闭其微波引导装置的3个控制极中的一个，它可以被设计用于完成微波隔离器的功能。这微波元件包括由基本上为盆状的壳体部分1和盖部2构成的壳体。基本上为盆状的壳体部分1包括至少基本上为方形周边的底部3和沿着底部3的周边的4个壁部4,5,6,7。其中具有标号4的第一个壁部形成可从正视图(Y视图)中看到的壳体部分1的壁，具有标号5的第二个壁部形成可从后视图(X视图)中看到的壳体部分1的部分，具有标号6的第三个壁部形成可从左视图(Z视图)中看到的壳体部分1的部分，以及第四壁部7形成可从和Z视图相对的右视图中看到的壳体部分1的部分。具有底部3和壁部4-7的壳体部分1最好由基本上为平面的导磁的材料通过处理而不除去金属材料而被制成一个整体，例如通过由导磁的金属板冲压和折叠而成。盖部2也以类似方式制成。壁部4-7基本上为矩形，在其离开底部周边的边缘，它们具有柱状凸起，当壳体部分1和盖部2连接在一起时，柱状凸起进入盖部2的相应的配合凹口中。壁部4-7的这些柱状凸起的标号被规定为8，在盖部2的凹口的标号为9。壳体部分1和盖部2可用黏胶，熔接，焊接或加上法兰或把柱状凸起8弄弯相互连接。也可以采用导致类似结果的使壳体部分1和盖部2连接的其它方法。
壁部4-7不连续地到达底部的基本上为方形的周边的拐角处，而是在这些拐角区域中具有空的部分。在这些拐角中，在底部3提供有用作螺栓孔的孔，用于在设备中或在利用微波元件的装置中紧固微波元件。在所示的实施例中，这些具有标号10的孔例如具有圆形的周边，此外，它们也可通过在底部周边中的槽形的凹槽形成，或具有类似的轮廓。
在上述结构中的壳体1,2形成磁路的一部分，所述磁路还包括许多基本上为盘形的元件，这些元件以堆叠方式被设置在底部3和盖部2之间。按照堆叠的顺序，从连接盖部2的元件开始，这些元件为第一铁盘11，平面内部导体12，第二铁盘13，中间元件14，环形永磁体15，热通量盘16，和被可滑动地固定并由在所示的结构中的空气隙17分开的带18。在这堆叠结构中，铁盘11和13与内部导体12一起形成微波引导装置，在本例中盖部2和中间元件14形成微波引导装置的对称间隔的外部导体。为此目的中间元件14被制成导电的。此外，中间元件14由导磁材料制成，并因而同时形成极盘，用于分配并均匀化由永磁体15产生的并垂直于内部导体12的平面而穿过微波引导装置11,12,13的磁场。具有匹配形状的中间元件14被插入壁部4-7之间。不过，为了避免和这些壁部4-7发生磁短路，中间元件14沿着其和壁部4-7相连的一侧提供有开槽的部分，使得中间元件14只通过窄的桥19被支撑在壁部上。此外，中间元件14最好也用不去除金属的方法由导磁金属板制造。
在所示的实施例的改型中，代替所述的中间元件14，可以使用多个中间元件，其包括导电的薄片形的部分作为微波引导装置11,12,13以及导磁的极盘装置的的外导体。
在所示所实施例中带18包括扁的导磁的金属板，并对于底部3呈扁平状态。带18和空气隙17一起形成磁调节元件，其几何尺寸可以改变，并位于磁路中。带18沿平行于线A-A的方向在底部3上方移动可以改变空气隙17的形状，特别是宽度，因而改变其导磁率。这便改变整个磁路中的磁场强度，因而也改变微波引导装置区域中的磁场强度。用这种方式，可以实现微波元件的简单而精确的调整。
在可滑动地设置有带18的底部3的区域，在底部3内例如通过冲掉一部分而提供有长的开口20，该开口可以局部地由带18盖住，并基本上沿带18的滑动方向延伸。磁调整元件的调节性能可通过选择开口20的形状来调节。
在第一和第二壁部4,5。沿着其对着底部3的周边的边沿分别提供有开口21和22，带18通过这些开口可以便利地移动，因而当把微波元件安装在设备中时，可以仍然容易地进行调整操作。
带18对底部3的单独的机械连接没有示出，事实上也可能不存在。因为这两个元件由磁力吸引而保持其相互位置。此外，不过，带18的这一位置可借助于黏胶，固定漆之类保证。
内部导体12具有3个连接导体23,24,25,用于形成微波元件的3个控制极。这些控制极从微波元件的壳体1,2通过在第一，第三和第四壁部4,6,7中分别设置的合适的槽26,27,28通到外部，从而确保内部导体12相对于壳体1,2的电绝缘。
基本上呈盘状的元件11到18的安装位置的固定由两个分别沿着第三和第四壁部6和7延伸的具有在底部3和中间元件14之间的匹配形状(确实具有牢固的保持作用)的支撑元件29,30提供，其中由元件11到16和18的预先选择的安装位置而形成空气隙17。
这些支撑元件29,30是导电而不导磁的，并且最好由铝制成。它们限定中间元件14相对于底部3的空间位置，即它们限定这两个元件之间的间隔。此外，它们代表在壳体部分1和中间元件14之间的主要的电连接。此处的支撑元件29,30充满由底部3，中间元件14和壁部4到7限定的微波元件内部的空间区域的一部分。这空间区域还包括永磁体15和热通量盘16，以及具有带18和空气隙17的从而可以调整的磁调节元件。连接底部3的一个子部分的局部空间31借助于在所述空间区域内部的上述元件而保持敞开。这局部区域31由黑体的点化线表示。在这局部空间31中，其和底部3直接相连，因而具有和底部3的好的电的尤其是热的接触，最好固定上述的负载阻抗，借助于该负载阻抗，内部导体12的一个连接导体，最好是第一个连接导体23，可被无反射地连接。此处的局部空间31使得可以具有一个被设计用于相对于微波元件的壳体1,2的尺寸具有高的功率消耗的负载阻抗装置。因而可以构成高功率等级的具有非常紧凑的尺寸的微波隔离器。特别是可以设计具有范围为50和200W之间的功率消耗的负载阻抗。这大的负载阻抗可被容纳在壳体1,2内而不增加底部3的尺寸。和底部3邻接的负载阻抗装置还保护避免和微波引导装置11到13发生热断开。
在组装按照本发明的微波元件的所述的实施例的过程中，首先把带18插入壳体部分1中。然后把支撑元件29,30插入壳体部分1中。然后把热通量盘16和永磁体15固定在处于支撑元件29,30和底部3或带18之间的空间区域内，并由中间元件14盖住这一空间区域。
为保证空气隙17存在，从W视图的观察方向看的支撑元件29,30的高度必须大于带18，热通量盘16，和永磁体15的高度和。为简化起见，所示为单个的热通量盘16，实际上可以使用多个热通量盘的结构。
在预装配的步骤中，例如提供胶黏把永磁体15和热通量盘16被固定在中间元件14上是有利的，并把这样制备的具有永磁体15的子部件14,15,16向前沿着底部3的方向移动到支撑元件29,30。具有铁盘11,13和内部导体12的微波引导装置被逐层地放置在中间元件14上，并被固定，然后提供盖部2并被固定到壳体部分1上。
整个微波元件的组装可以在组装架上以堆叠的方式进行，其中例如包括通过底部3中的相应的孔的具有螺纹的3个销钉，其在本实施例中未示出，用于组装并限定各个盘状元件11到16和18的位置。在盖部2被固定之后，微波元件则脱离所述销钉。
永磁体15处于完全磁化的状态。用于操作微波元件所需的磁场由可移动的带调节。根据微波元件的装配位置，只要开口20可以进入，在底部3中的开口20可用于机械地操作带18。
附图中所示的实施例的相互区别在于由于所选的永磁体15的形状不同而导致的局部空间31的形状不同。在图1到7的第一实施例中，盘形的永磁体具有基本上相应于铁盘11,13的尺寸的径向尺寸，图1,2和8到12的第二实施例表示具有较小径向尺寸的永磁体。为了具有和永磁体15相应的空间，在第二实施例中，盘状永磁体15的厚度被选择得大于第一实施例。类似地，在第一实施例中的局部空间31的主要部分在永磁体15和带18之间即在空气隙17中延伸。而在第二实施例中局部空间31的绝大部分处于由在一侧由第一壁部4和在另一侧由永磁体15和带18限定的底部3和中间元件14之间的空间区域中。此外，和第一实施例相比，在第二实施例中永磁体15的较小的径向尺寸使得可以增加用于容纳负载阻抗的局部空间31。
Claims (9)
1一种微波元件，所述微波元件具有基本上为盆状的壳体部分，所述壳体部分具有底部和至少一个合并到底部的周边的壁部，和一个盖部，所述壳体部分和盖部由导磁材料制成，并围成一个内部空间，在该空间中许多基本上为盘状的元件以层叠方式设置在底部和盖部之间，使得连接底部的至少一个子部分的内部空间的一个局部空间借助于层叠结构被保持敞开。
2如权利要求1所述的微波元件，其特征在于，从朝向底部的方向看时，所述局部空间在底部的至少子部分和层叠结构的最外部的元件之间延伸。
3如权利要求2所述的微波元件，其特征在于，所述局部空间沿基本上平行于底部的表面的方向延伸。
4如权利要求1所述的微波元件，其特征在于，基本上为盘状的元件的层叠结构按照其层叠顺序，从盖部开始，包括至少以下部分：
用于引导电磁波的微波引导装置，
至少一个导电的与/或导磁的至少基本上平行于壁部之间的底部而延伸的中间元件，以及
磁元件，
并且局部空间至少基本上在至少局部地连接底部，中间元件和壁部的至少一部分的空间区域内延伸。
5如权利要求4所述的微波元件，其特征在于，至少一个支撑元件，其沿着在底部和中间元件之间的至少一个壁部延伸，并具有匹配的形状与/或可靠的保持作用，用于限定中间元件相对于底部的空间位置。
6如权利要求5所述的微波元件，其特征在于，所述支撑元件构成在底部和中间元件之间的导电的而不导磁的连接。
7如权利要求1所述的微波元件，其特征在于，所述局部空间被设计用于容纳负载阻抗装置。
8一种微波环行器，其特征在于由上述任何一个权利要求所述的微波元件构成。
9一种微波隔离器，其特征在于由权利要求1到7任何一个权利要求所述的微波元件构成。
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