DE1019715B - Anordnung zur Anpassung eines Hohlrohrleiters fuer ultrakurze elektromagnetische Wellen an ein Medium mit wesentlich verschiedener Dielektrizitaetskonstante - Google Patents

Description

• Anordnung zur Anpassung eines Hohlrohrleiters für ultrakurze elektromagnetische Wellen an ein Medium mit Wesentlich verschiedener Dielektrizitätskonstante Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Anpassung eines Hohlrohrleiters für ultrakurze elektromagnetische Wellen an ein Medium mit wesentlich verschiedener Dielektrizitätskonstante mittels eines Dielektrikums, dessen Dielektrizitätskonstante sich in der Strahlungsrichtung zwischen den Werten des den Leiter ausfüllenden Dielektrikums und des bestrahlten Mediums kontinuierlich ändert. Besondere Vorteile besitzt die Erfindung; wie weiter unten dargelegt wird, bei der Behandlung eines Gutes im hochfrequenten Strahlungsfeld, wobei dem Behandlungsgut die Energie durch einen zu Schwingungen angeregten Hohlrohrleiter zugeführt wird.
• Es ist bekannt, ultrakurze Wellen mit Hilfe von trichterförmigen Strahlern (Hornstrahler) gebündelt auszustrahlen. Zur Speisung dieser Strahler dient im allgemeinen eine Hohlrohrleitung, aus der die in ihr geführten Wellen zunächst in den Strahlerkörper und dann in das Behandlungsgut übergehen. Die Öffnungsweite des Trichterkörpers ist durch die geforderten Bündelungseigenschaften gegeben. Gegebenenfalls kann auch unter Verzicht auf Bündelung auf den dem Hohlrohr vorgeschalteten Trichterkörper verzichtet werden.
• In jedem Falle tritt in der Öffnung des Hohlrohres oder Hornstrahlers an der Oberfläche des Behandlungsgutes eine sprunghafte Änderung der Dielektrizitätskonstanten ein, die Verluste durch Reflexion der Wellenenergie verursacht.
• Man hat deshalb bereits vorgeschlagen, vor die Mündung eines dielektrischen Wellenleiters eine .1/4-Platte vorzuschalten, deren Dielektrizitätskonstante zwischen der von Luft und der des den Leiter führenden Dielektrikums liegt, und zur weiteren Verbesserung der Anpassung dieses Verfahrens zu wiederholen, also weitere A/4-Platten vorzuschalten und für diese Platten Werkstoffe zu wählen, deren Dielektrizitätskonstante zum freien Ende der Anordnung hin abnimmt. Es erfolgt also ein stufenweiser Übergang in jeweils Y4 dicken Platten. Mit der Zahl der Platten wachsen bei verbesserter Anpassung aber die Verluste beträchtlich an.
• Dieser Nachteil läßt sich vermeiden, wenn gemäß der Erfindung der Hohlrohrleiter bzw. der Hornstrahler an seiner Öffnung mit einem dafür möglichst verlustfreien Dielektrikurn ausgefüllt ist, dessen Dielektrizitätskonstante in der Ebene der Leiteröffnung gleich der des bestrahlten -Gutes ist und sich in Richtung der Leiterachse nach innen auf einer Strecke von einem Viertel der in ihm wirksamen mittleren Wellenlänge kontinuierlich auf den Wert des den Leiter füllenden Dielektrikums verringert. Letzteres wird vorzugsweise Luft sein.
• Der besondere Vorteil der neuen Anpassungsanordnung liegt also darin, daß nur eine @/4-Platte (bezogen auf die mittlere wirksame Wellenlänge) erforderlich ist und bei gleich guter Anpassung die Verluste bedeutend geringer sind als bei der bekannten Mehrfachanordnung, Es scheint theoretisch nicht erforderlich zu sein, eine Anpassungsschicht mit zwischen den Werten der Dielektrizitätskonstante der angrenzenden Medien kontinuierlich sich ändernder Dielektrizitätskonstante als 2/4-Transformationsschicht zu bauen, da an den beiden Grenzflächen zwischen dieser Schicht und den beiderseits angrenzenden Medien kein Sprung in der Dielektrizitätskonstante auftritt. Jedoch ist eine beliebig starke Schicht wegen der unvermeidbaren Verluste aller Stoffe mit einer Dielektrizitätskonstante größer als Eins unvorteilhaft. Andererseits kann die Schicht nicht beliebig dünn werden, wie man nach älteren, die 2/4-Bedingung nicht berücksichtigenden Vorschlägen anzunehmen geneigt sein könnte, da dann der Übergang zwischen den Medien nicht mehr ungestört ist. Es wurde nun gefunden, daß auch im Falle einer Anpassungsschicht mit sich kontinuierlich ändernder Dielektrizitätskonstante das Optimum bei einem Viertel der in ihr wirksamen Wellenlänge liegt.
• Als Dielektrikum zur Ausführung des Erfindungsgedankens wird keramisches Material vorgeschlagen, das in Richtung auf das Innere des Hohlleiters eine zunehmende Porosität besitzt. Es wird im allgemeinen genügen, wenn sich die Delektrizitätskonstante und entsprechend die Porosität der Keramikscheibe über den Längsschnitt von einer Stirnfläche zur anderen linear, d. h. nach einer arithmetischen Reihe zwischen den gegebenen Grenzwerten ändert. Streng erfüllt wird die Anpassungsbedingung durch eine Änderung nach einer geometrischen Reihe. Die Anordnung muß an der Mündung des Strahlers mit dem Behandlungsgut in guten Kontakt gebracht werden, um Verluste durch zwischentretende Luft zu vermeiden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Anpassung eines Hohlrohr-Leiters für ultrakurze elektromagnetische Zellen an ein Medium mit wesentlich verschiedener Dielektrizitätskonstante mittels eines Dielektrikums, dessen Dielektrizitätskonstante sich in der Strahlungsrichtung zwischen den Werten des den Leiter ausfüllenden Dielektrikums und des bestrahlten Mediums kontinuierlich ändert, insbesondere zur Behandlung eines Gutes im hochfrequenten Strahlungsfeld, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlrohrleiter an seiner Öffnung mit einem elektrisch möglichst verlustfreien Dielektrikum ausgefüllt ist, dessen Dielektrizitätskonstante in der Ebene der Leiteröffnung gleich der des bestrahlten Mediums ist und sich in Richtung der Leiterachse nach innen auf einer Strecke von einem Viertel der mittleren in ihm wirksamen Wellenlänge kontinuierlich auf den Wert des den Leiter füllenden Dielektrikums, vorzugsweise Luft, verringert.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Dielektrikum keramisches Material verwendet ist, das in Richtung auf das Innere des Hohlrohres eine zunehmende Porosität besitzt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 581840; britische Patentschrift Nr. 570 038.