DE102010041758B4

DE102010041758B4 - RF cavity with transmitter

Info

Publication number: DE102010041758B4
Application number: DE201010041758
Authority: DE
Inventors: Oliver Heid
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2030-10-01
Also published as: DE102010041758A1; WO2012041540A1

Abstract

HF-Kavität (11) mit einer Wandstruktur (15), die entlang einer Längsachse ausgerichtet ist, wobei die Wandstruktur mehrere Schlitze (60) mit jeweils mindestens einem zugeordneten HF-Sender (64) aufweist, wobei die Schlitze (60) verteilt um einen Umfang der HF-Kavität (11) angeordnet sind und wobei die HF-Sender (64) an die Wandstruktur (15) zum Einkoppeln von HF-Strahlung angeschlossen sind, wobei für zumindest einen der Schlitze gilt: – der Schlitz ist von gegenüber liegenden Längsseiten (25) der Wandstruktur (15) begrenzt, – der zugeordnete HF-Sender (64) ist an die zwei Längsseiten des Schlitzes (60) elektrisch angeschlossen, – es ist ein Abschirmgehäuse (35) vorgesehen, das aus einem elektrisch leitenden Material aufgebaut ist, wobei das Abschirmgehäuse (35) elektrisch leitend mit einer Außenseite (17) der Wandstruktur (15) verbunden ist und den Schlitz (60) mit dem zugeordneten HF-Sender (64) abdeckt, – der Schlitz (60) erstreckt sich nur über einen Teil des Umfanges der Wandstruktur (15).RF cavity (11) having a wall structure (15) aligned along a longitudinal axis, said wall structure having a plurality of slots (60) each having at least one associated RF transmitter (64), said slots (60) distributed around one Circumference of the RF cavity (11) are arranged and wherein the RF transmitter (64) are connected to the wall structure (15) for coupling RF radiation, wherein for at least one of the slots: - the slot is from opposite longitudinal sides (25) the wall structure (15) limited, - the associated RF transmitter (64) is electrically connected to the two longitudinal sides of the slot (60), - there is provided a shielding housing (35) which is constructed of an electrically conductive material wherein the shield case (35) is electrically conductively connected to an outer side (17) of the wall structure (15) and covers the slot (60) with the associated RF transmitter (64), - the slot (60) extends over only one Part of the ref at the wall structure (15).

Description

Die Erfindung betrifft eine HF-Kavität gemäß Patentanspruch 1, einen Teilchenbeschleuniger gemäß Patentanspruch 13 und Radarstrahlungssystem gemäß Patentanspruch 14.The invention relates to an RF cavity according to claim 1, a particle accelerator according to claim 13 and radar radiation system according to claim 14.

Im Stand der Technik sind verschiedene Formen von HF-Kavitäten bekannt, wie z. B. in US 4 707 668 und EP 0 606 870 A1 beschrieben.In the prior art, various forms of RF cavities are known, such as. In US 4 707 668 and EP 0 606 870 A1 described.

Darüber hinaus beschreibt bspw. die DE 10 2009 053 624 A1 eine HF-Kavität mit einer Wandstruktur, die zwei Abschnitte aufweist, die von einem umlaufenden Spalt voneinander getrennt sind. Entlang des Spaltes sind HF-Sender angeordnet, mit denen elektrische Energie in die HF-Kavität eingespeist werden kann.In addition, describes, for example, the DE 10 2009 053 624 A1 an RF cavity with a wall structure having two sections separated by a circumferential gap. Along the gap RF transmitters are arranged, with which electrical energy can be fed into the RF cavity.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Anordnung mit einer HF-Kavität mit einem HF-Sender bereitzustellen.The object of the invention is to provide an improved arrangement with an RF cavity with an RF transmitter.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die HF-Kavität gemäß Patentanspruch 1, den Teilchenbeschleuniger gemäß Patentanspruch 13 und das Radarstrahlungssystem gemäß Patentanspruch 14 gelöst.The object of the invention is achieved by the RF cavity according to claim 1, the particle accelerator according to claim 13 and the radar radiation system according to claim 14.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Ein Vorteil der beschriebenen HF-Kavität besteht darin, dass die Wandstruktur der HF-Kavität einen Teilschlitz aufweist, an dem ein HF-Sender angeschlossen ist. Auf diese Weise ist eine effiziente Einkopplung der HF-Leistung möglich. Im Vergleich zu einem um den gesamten Umfang der Wandstruktur verlaufenden Schlitzes weist die beschriebene Anordnung den Vorteil auf, dass mit weniger Strom eine höhere Spannung eingekoppelt werden kann.An advantage of the described RF cavity is that the wall structure of the RF cavity has a partial slot to which an RF transmitter is connected. In this way, an efficient coupling of the RF power is possible. In comparison with a slot running around the entire circumference of the wall structure, the arrangement described has the advantage that a lower voltage can be used to introduce a higher voltage.

Dadurch, dass mehrere Schlitze mit jeweils einem HF-Sender vorgesehen sind, kann die Hochfrequenzleistung verteilt über die Wandstruktur der HF-Kavität eingekoppelt werden. Dadurch wird der Aufbau eines gleichmäßigeren elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes erreicht.By providing a plurality of slots, each with an RF transmitter, the high-frequency power can be coupled in distributed over the wall structure of the RF cavity. This achieves the construction of a more uniform high-frequency electromagnetic field.

In einer Ausführungsform ist der Schlitz im Wesentlichen senkrecht oder parallel zur Längsachse der beispielsweise röhrenförmigen Wandstruktur der HF-Kavität ausgerichtet. Auf diese Weise wird eine effiziente Einkopplung und Anregung eines Hochfrequenzfeldes in der Wandstruktur ermöglicht.In one embodiment, the slot is oriented substantially perpendicular or parallel to the longitudinal axis of, for example, the tubular wall structure of the RF cavity. In this way, an efficient coupling and excitation of a high frequency field in the wall structure is made possible.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Schlitze gleich lang und/oder gleich breit. Durch die identische Ausbildung der Schlitze sind identische Randbedingungen für die Einkopplung der Hochfrequenz gegeben und damit ist eine symmetrische Ausbildung des Hochfrequenzfeldes gewährleistet.In another embodiment, the slots are the same length and / or the same width. Due to the identical design of the slots identical boundary conditions for the coupling of the high frequency are given and thus ensures a symmetrical design of the high frequency field.

Vorzugsweise ist die Kavität als Resonator ausgebildet, sodass die Ausbildung eines Resonanzmodes möglich ist. Vorzugsweise sind die Schlitze der HF-Sender an einem Strombauch eines Resonanzmodes des elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes des Resonators ausgebildet. Auf diese Weise ist eine gute Einkopplung in den Resonator möglich.Preferably, the cavity is designed as a resonator, so that the formation of a resonance mode is possible. Preferably, the slots of the RF transmitters are formed on a current waveform of a resonance mode of the high-frequency electromagnetic field of the resonator. In this way, a good coupling into the resonator is possible.

In einer weiteren Ausbildungsform weist das Abschirmgehäuse eine gegenüber der HF-Kavität unterschiedliche Resonanzfrequenz auf. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Einkopplung des HF-Senders verbessert ist, da für den HF-Sender in der Resonanzfrequenz der HF-Kavität die elektrische Impedanz der HF-Kavität im Vergleich zur elektrischen Impedanz des Abschirmgehäuses gering ist. Somit fließt der größte Anteil des vom HF-Sender abgegebenen Stromes in die Innenseite der HF-Kavität und nicht in die Innenseite des Abschirmgehäuses.In a further embodiment, the shielding housing has a resonance frequency that is different from the RF cavity. In this way, it is achieved that the coupling of the RF transmitter is improved, since for the RF transmitter in the resonant frequency of the RF cavity, the electrical impedance of the RF cavity is low compared to the electrical impedance of the shield. Thus, the largest proportion of the current emitted by the RF transmitter current flows in the inside of the RF cavity and not in the inside of the shield.

Vorteilhafterweise ist der HF-Strom zur Einkopplung der HF-Leistung in die HF-Kavität in die Schlitzkanten des Schlitzes injizierbar.Advantageously, the RF current for coupling the RF power into the RF cavity can be injected into the slot edges of the slot.

Die HF-Kavität weist eine resonante Struktur auf, die aus dem Resonator als ersten Raum, einem für die Frequenz der HF-Energie im Wesentlichen abgeschlossenen zweiten Raum sowie dem Schlitz als schlitzförmige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Raum besteht, wobei der zweite Raum durch das Abschirmgehäuse und die Wand gebildet ist.The RF cavity has a resonant structure consisting of the resonator as the first space, a second space substantially closed to the frequency of the RF energy, and the slot as a slot-shaped connection between the first and second spaces, the second space is formed by the shield case and the wall.

Der erste und der zweite Raum sind so ausgebildet, dass sich die in den Schlitz injizierte elektromagnetische Leistung im Wesentlichen in die HF-Kavität verzweigt.The first and second spaces are formed so that the electromagnetic power injected into the slot substantially branches into the RF cavity.

Die HF-Erzeugung, insbesondere der HF-Sender, ist in die resonante Struktur, insbesondere in den zweiten Raum, integriert.The RF generation, in particular the RF transmitter, is integrated in the resonant structure, in particular in the second space.

In einer weiteren Ausführungsform weist der HF-Sender einen Umrichter auf und ist über eine Gleichstromleitung mit einer Stromquelle verbindbar. Auf diese Weise wird die Gleichspannung erst am Ort des HF-Senders in eine Wechselspannung umgewandelt. Somit werden über die Gleichstromleitung keine störenden elektromagnetischen Wellen abgestrahlt.In a further embodiment, the RF transmitter has an inverter and can be connected to a current source via a DC line. In this way, the DC voltage is converted into an AC voltage only at the location of the RF transmitter. Thus, no disturbing electromagnetic waves are emitted via the DC line.

Der Umrichter kann seinerseits in die resonante Struktur, insbesondere in den zweiten Raum, eingebaut sein.The converter can in turn be incorporated in the resonant structure, in particular in the second space.

Vorzugsweise wird der HF-Sender mit einer Koaxialleitung mit einer Stromquelle verbunden, wobei ein elektrisch leitender Abschirmmantel des Koaxialkabels elektrisch leitend mit dem Abschirmgehäuse verbunden ist. Der zentrale Leiter des Koaxialkabels ist mit einem elektrischen Eingang des HF-Senders verbunden. Auf diese Weise wird eine gute elektrische Abschirmung des HF-Senders erreicht. Preferably, the RF transmitter is connected to a coaxial line to a power source, wherein an electrically conductive Abschirmmantel the coaxial cable is electrically connected to the shield case. The central conductor of the coaxial cable is connected to an electrical input of the RF transmitter. In this way, a good electrical shielding of the RF transmitter is achieved.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die HF-Kavität Teil eines Teilchenbeschleunigers oder eines Radarstrahlungssystems.In a preferred embodiment, the RF cavity is part of a particle accelerator or a radar radiation system.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. Show it

1 eine schematische Draufsicht auf eine HF-Kavität, 1 a schematic plan view of an RF cavity,

2 einen Querschnitt durch die HF-Kavität, 2 a cross section through the RF cavity,

3 einen Querschnitt durch einen Schlitz der HF-Kavität, 3 a cross section through a slot of the RF cavity,

4 einen vergrößerten Querschnitt durch zwei Schlitze der HF-Kavität, 4 an enlarged cross section through two slots of the RF cavity,

5 eine als koaxiale Leitung ausgebildete HF-Kavität, 5 an RF cavity formed as a coaxial line,

6 einen Teilchenbeschleuniger, 6 a particle accelerator,

7 ein Koaxialkabel als Zuleitung für den HF-Sender, 7 a coaxial cable as a supply line for the RF transmitter,

8 eine Einkopplungsvorrichtung mit parasitärem Strom, und 8th a coupling device with parasitic current, and

9 eine weitere Ausführungsform einer HF-Kavität. 9 a further embodiment of an RF cavity.

1 zeigt eine Seitenansicht einer HF-Kavität 11, die vorzugsweise rohrförmig ausgebildet ist. Um den äußeren Umfang der HF-Kavität 11 sind Einkoppelvorrichtungen 13 zur Einkopplung von HF-Leistung vorgesehen. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Frontansicht der HF-Kavität 11 der 1. 1 shows a side view of an RF cavity 11 , which is preferably tubular. Around the outer perimeter of the RF cavity 11 are coupling devices 13 intended for coupling RF power. 2 shows a schematic representation of a front view of the RF cavity 11 of the 1 ,

3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Einkoppelvorrichtung 13 der HF-Kavität 11. Dargestellt ist nur eine Wandseite der HF-Kavität 11 in dem Bereich, in dem sich eine Einkoppelvorrichtung 13 befindet. Die HF-Kavität 11 weist eine elektrisch leitende Wand 15 auf, die einen ersten Abschnitt 21 und einen zweiten Abschnitt 23 aufweist, die in dem Bereich der Einkoppelvorrichtung 13 durch einen Schlitz 60 voneinander getrennt sind. Vorzugsweise ist im Schlitz 60 eine Isolierung 27 angeordnet, die gleichzeitig eine Vakuumdichtung darstellt. Die leitende Wand 15 weist eine Innenseite 19 auf, die in den Hohlraum der HF-Kavität 11 gerichtet ist. Zudem weist die leitende Wand 15 eine nach außen gerichtete Außenseite 17 auf. An der Außenseite 17 befindet sich die Einkoppelvorrichtung 13 für die HF-Leistung. 3 shows a longitudinal section through a coupling device 13 the RF cavity 11 , Shown is only one wall side of the RF cavity 11 in the area in which a coupling device 13 located. The RF cavity 11 has an electrically conductive wall 15 on that a first section 21 and a second section 23 having in the region of the coupling device 13 through a slot 60 are separated from each other. Preferably, in the slot 60 an insulation 27 arranged, which simultaneously represents a vacuum seal. The conductive wall 15 has an inside 19 on that in the cavity of the RF cavity 11 is directed. In addition, the conductive wall 15 an outwardly directed outside 17 on. On the outside 17 is the coupling device 13 for the RF power.

Die Einkoppelvorrichtung 13 umfasst einen HF-Sender 64 mit einer Vielzahl von Festkörper-Transistoren 29, die in direktem Kontakt mit den zwei parallel angeordneten Laschen 25 stehen, die den Schlitz an gegenüberliegenden Seiten begrenzen. Die Laschen 25 sind aus Teilen der Wand 15 gebildet, die im Bereich des Schlitzes 60 nach außen gebogen sind. Die Festkörpertransistoren 29 sind über Zuleitungen 31 mit einer hier nicht gezeigten Gleichstromquelle verbunden. Zudem sind Steuerleitungen vorgesehen, mit denen die Transistoren 29 zum Senden von HF-Leistung angesteuert werden können.The coupling device 13 includes an RF transmitter 64 with a variety of solid-state transistors 29 , which are in direct contact with the two parallel tabs 25 stand, which limit the slot on opposite sides. The tabs 25 are from parts of the wall 15 formed in the area of the slot 60 bent outwards. The solid-state transistors 29 are over supply lines 31 connected to a DC power source not shown here. In addition, control lines are provided with which the transistors 29 can be controlled to send RF power.

Die HF-Leistung wird über eine vom HF-Sender 64 an die Laschen 25 angelegte hochfrequente Wechselspannung in die Wand 15 eingekoppelt. Bei einer entsprechenden Aktivierung induzieren die Transistoren 29 in den Laschen 25 und damit in der leitenden Wand 15 hochfrequente Wechselströme, die sich entlang der leitenden Wand 15 ausbreiten. Die Laschen 25 stellen Einkoppelkontakte dar. Gewünscht ist eine Ausbreitung entlang der Innenseite 19 der leitenden Wand 15 entlang und nicht der Außenseite 17 der Wand 15. Um dies zu erreichen, ist ein Abschirmgehäuse 35 vorgesehen, das auf der Außenseite 17 der Wand 15 aufgebracht ist und elektrisch leitend mit der Außenseite 17 der Wand 15 verbunden ist. Das Abschirmgehäuse 35 ist in Form einer geschlossenen Abdeckung ausgebildet, die den gesamten Schlitz 60 mit dem HF-Sender 64 abdeckt. Das Abschirmgehäuse 35 ist mit einem Randbereich 62 umlaufend um den Schlitz 60 mit der Außenseite 17 elektrisch leitend verbunden. Das Abschirmgehäuse 35 ist wenigstens teilweise aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt. Auf diese Weise wird eine Leitung von HF-Strömen entlang der Außenseite 17 über den Bereich des Abschirmgehäuses 35 unterbunden und im Wesentlichen auf der Innenseite 19 der Wandung 15 eingespeist.The RF power is transmitted by one from the RF transmitter 64 to the tabs 25 applied high-frequency AC voltage in the wall 15 coupled. Upon appropriate activation, the transistors induce 29 in the tabs 25 and with it in the conducting wall 15 high-frequency alternating currents that propagate along the conductive wall 15 spread. The tabs 25 represent Einkoppelkontakte. Wanted is a propagation along the inside 19 the conductive wall 15 along and not the outside 17 the Wall 15 , To achieve this, is a shield case 35 provided on the outside 17 the Wall 15 is applied and electrically conductive with the outside 17 the Wall 15 connected is. The shielding housing 35 is formed in the form of a closed cover covering the entire slot 60 with the RF transmitter 64 covers. The shielding housing 35 is with a border area 62 encircling the slot 60 with the outside 17 electrically connected. The shielding housing 35 is at least partially made of an electrically conductive material. In this way, a line of RF currents along the outside 17 over the area of the shielding housing 35 prevented and essentially on the inside 19 the wall 15 fed.

Die Abschirmvorrichtung 35 ist vorzugsweise aus Kupfer gebildet und schützt sowohl das Abstrahlen von elektromagnetischer Strahlung durch den HF-Sender 64 nach Außen als auch die Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung auf den HF-Sender von außen.The shielding device 35 is preferably formed of copper and protects both the emission of electromagnetic radiation by the RF transmitter 64 to the outside as well as the irradiation of electromagnetic radiation on the RF transmitter from the outside.

4 zeigt einen Querschnitt gemäß der Line IV-IV der 3. In 4 sind drei HF-Sender 64 an einem Schlitz in einem Abschirmgehäuse 35 angeordnet. 4 shows a cross section according to the line IV-IV of 3 , In 4 are three RF transmitters 64 at a slot in a shield case 35 arranged.

Die Schlitze 60 der Einkopplungsvorrichtung 13 sind vorzugsweise auf einer Kreislinie senkrecht zur Längserstreckung der zylinderförmigen Kavität 11 angeordnet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Schlitze 60 unterschiedlich lang und/oder unterschiedlich breit ausgebildet sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können die Schlitze auch in anderer Ausrichtung, insbesondere seitlich versetzt zu einer Kreislinie senkrecht zur Längserstreckung der Kavität 11 angeordnet sein. Zudem können die Schlitze mit der Längsseite parallel zur Längsachse der HF-Kavität 11 angeordnet sein, wobei vorzugsweise mehrere Schlitze parallel zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Schlitze verteilt um den Umfang der HF-Kavität 11 angeordnet. Jedem Schlitz ist mindestens ein HF-Sender zugeordnet. Abhängig von der gewählten Ausführungsform können auch mehr als ein Schlitz 60 in einem Abschirmgehäuse angeordnet sein. The slots 60 the coupling device 13 are preferably on a circular line perpendicular to the longitudinal extent of the cylindrical cavity 11 arranged. Depending on the chosen embodiment, the slots 60 be formed differently long and / or different widths. Depending on the selected embodiment, the slots may also be in a different orientation, in particular offset laterally to a circular line perpendicular to the longitudinal extent of the cavity 11 be arranged. In addition, the slots with the longitudinal side parallel to the longitudinal axis of the RF cavity 11 be arranged, wherein preferably a plurality of slots are arranged parallel to each other. Preferably, the slots are distributed around the circumference of the RF cavity 11 arranged. Each slot is assigned at least one RF transmitter. Depending on the chosen embodiment, more than one slot may be used 60 be arranged in a shield.

5 zeigt eine HF-Kavität, die als koaxiale leitende Verbindung 47 mit einem Innenleiter 50 ausgebildet ist. Über die am Außenleiter 49 angeordnete Einkoppelvorrichtung 13 kann eine HF-Leistung in die koaxiale Verbindung eingespeist werden. Durch die Abschirmvorrichtung ist der Außenleiter 49 der koaxialen Verbindung 47 bzw. dessen Außenseite von vor sich ausbreitenden HF-Strömen geschützt. 5 shows an RF cavity acting as a coaxial conductive connection 47 with an inner conductor 50 is trained. About the outer conductor 49 arranged coupling device 13 For example, an RF power can be fed into the coaxial connection. By the shielding device is the outer conductor 49 the coaxial connection 47 or its outer side protected from propagating RF currents.

6 zeigt eine Beschleunigereinheit 65, insbesondere einen linearen Teilchenbeschleuniger, entlang dessen Längsachse eine Vielzahl von HF-Kavitäten 11, ..., 11''', wie sie beispielsweise in 1 gezeigt sind, hintereinander angeordnet sind. Da sich die HF-Ströme lediglich an der Innenseite der HF-Kavitäten ausbreiten, sind die HF-Kavitäten im Hochfrequenzbereich voneinander entkoppelt und können demzufolge von einer Steuervorrichtung 45 individuell angesteuert werden, wodurch sich eine flexible Abstimmung der HF-Kavitäten auf eine gewünschte Beschleunigung erreichen lässt. Die HF-Sender können vorzugsweise einzeln angesteuert werden. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Sender, insbesondere ein Radarstrahlungssystem, mit einer Steuervorrichtung 45 mit nur einer Kavität 14 und Einkoppelvorrichtungen 13 gemäß 1 aufgebaut sein. 6 shows an accelerator unit 65 , in particular a linear particle accelerator, along its longitudinal axis a plurality of RF cavities 11 , ..., 11 ''' as they are for example in 1 are shown are arranged one behind the other. Since the RF currents propagate only on the inside of the RF cavities, the RF cavities in the high-frequency range are decoupled from one another and can therefore be controlled by a control device 45 can be individually controlled, whereby a flexible tuning of the RF cavities can be achieved to a desired acceleration. The RF transmitters can preferably be controlled individually. In a further embodiment, a transmitter, in particular a radar radiation system, with a control device 45 with only one cavity 14 and coupling devices 13 according to 1 be constructed.

7 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Koaxialleitung 66 zur Versorgung des HF-Senders mit Gleichstrom vorgesehen ist, wobei ein Innenleiter 67 der Koaxialleitung mit einem Anschluss des HF-Senders 64 und ein elektrischer Außenleiter 68 des Koaxialkabels mit dem Abschirmgehäuse 35 elektrisch leitend verbunden ist. Zwischen dem Innenleiter 67 und dem Außenleiter 68 ist eine erste Isolierung 70 angeordnet. Der Außenleiter 68 ist von einer zweiten Isolierung 69 umgeben. Der Außenleiter 68 kann mit Masse verbunden sein. 7 shows an embodiment in which a coaxial line 66 is provided for supplying the RF transmitter with direct current, wherein an inner conductor 67 the coaxial line with a connection of the RF transmitter 64 and an electrical outer conductor 68 of the coaxial cable with the shielding housing 35 is electrically connected. Between the inner conductor 67 and the outer conductor 68 is a first insulation 70 arranged. The outer conductor 68 is from a second insulation 69 surround. The outer conductor 68 can be connected to ground.

8 zeigt eine schematische Darstellung der Einkoppelvorrichtung 13 mit einem parasitären Strom I über die Außenseite der Wand 15 und die Innenseiten des Abschirmgehäuses 35, der durch die Wahl der Geometrie und des Materials des Abschirmgehäuses 35 möglichst klein gehalten wird. 8th shows a schematic representation of the coupling device 13 with a parasitic current I across the outside of the wall 15 and the insides of the shield case 35 By choosing the geometry and material of the shielding case 35 kept as small as possible.

Bei der vorliegenden Anordnung ist die HF-Erzeugung bzw. HF-Umrichtung in die resonante Struktur integriert. Der Umrichter ist in eine Struktur eingebaut, die aus dem Resonator als ersten Raum und einem zweiten für die Frequenz der HF-Energie im Wesentlichen abgeschlossenen Raum und einer, z. B. schlitzförmigen Verbindung zwischen beiden Räumen besteht. Der zweite Raum ist durch das Abschirmgehäuse 35 und die Wand 15 gebildet. Der HF-Strom wird in Schlitzkanten injiziert. Beide Räume sind so ausgebildet, dass sich die in den Schlitz injizierte elektromagnetische Leistung hauptsächlich in die HF-Kavität 11 verzweigt, die vorzugsweise als HF-Resonator ausgebildet ist. Dies wird durch die folgenden Maßnahmen erreicht:

– Die Kanten im HF-Resonator besitzen eine Richtungskomponente senkrecht zum Wandstrom des gewünschten Resonanzmodes.
– Der HF-Resonator wird vorzugsweise nahe einer Resonanzstelle betrieben, wobei sich der Schlitz des HF-Resonators hinreichend nahe an einem Strombauch, d. h. an der Stelle mit größtem Strom, des entsprechenden Resonanzmodes befindet. Dadurch wird der HF-Resonator bei dieser Frequenz niederohmig im Vergleich zu dem zweiten Raum, der durch das Abschirmgehäuse 35 und die Wandung 15 gebildet wird. Beispielsweise ist die Impedanz des Abschirmgehäuses für die vom HF-Sender 64 abgegebene HF-Frequenz wenigstens 10 mal größer als die Impedanz der HF-Kavität 11 bei der Resonanzfrequenz der HF-Kavität.
– Zudem liegt vorzugsweise keine Resonanzfrequenz des zweiten Raumes nahe der Betriebsfrequenz des HF-Resonators und ggf. auch nicht im Bereich von deren Oberwellen vor. Weiterhin befinden sich vorzugsweise die Einspeisekanten des Schlitzes nahe an einer Stromknotenlinie des Resonanzmodes oder die Einspeisekanten des Schlitzes sind im Wesentlichen senkrecht zur Wandstromrichtung des entsprechenden Resonanzmodes.

In the present arrangement, the RF generation or RF conversion is integrated into the resonant structure. The inverter is built into a structure consisting of the resonator as the first space and a second space substantially closed to the frequency of the RF energy and one, e.g. B. slot-shaped connection between the two rooms. The second room is through the shielding housing 35 and the wall 15 educated. The HF current is injected into slot edges. Both spaces are designed so that the electromagnetic power injected into the slot is mainly into the RF cavity 11 Branched, which is preferably designed as an RF resonator. This is achieved by the following measures:

- The edges in the RF resonator have a direction component perpendicular to the wall current of the desired resonance mode.
The RF resonator is preferably operated near a resonance point, wherein the slot of the RF resonator is sufficiently close to a current dip, ie at the point with the largest current, of the corresponding resonance mode. Thereby, the RF resonator at this frequency is low impedance compared to the second space through the shield 35 and the wall 15 is formed. For example, the impedance of the shielding housing for that of the RF transmitter 64 emitted RF frequency at least 10 times greater than the impedance of the RF cavity 11 at the resonant frequency of the RF cavity.
- In addition, preferably no resonant frequency of the second space near the operating frequency of the RF resonator and possibly not in the range of their harmonics before. Furthermore, preferably the feed edges of the slot are close to a current node line of the resonance mode or the feed edges of the slot are substantially perpendicular to the wall current direction of the corresponding resonance mode.

Die Speisung des Umrichters kann derart stattfinden, dass der umschließende Raum transparent gegen das durch das vom Speisestrom erzeugte elektromagnetische Feld ist, z. B. durch eine normal leitende Metallbox und eine Gleichstromspeisung oder durch ein oder mehrere koaxiale Kabel zur Zuführung des Stromes, wobei der umschließende Raum eine Verlängerung des Raumes zwischen Mantel und Innenleiter des Koaxialkabels darstellt und der Mantel des Kabels mit der Wandung des Abschirmgehäuses verbunden ist.The supply of the converter can take place such that the enclosing space is transparent against the electromagnetic field generated by the supply current, z. B. by a normal conductive metal box and a DC power supply or by one or more coaxial cable for supplying the current, wherein the enclosing space is an extension of the space between the jacket and inner conductor of the coaxial cable and the jacket of the cable is connected to the wall of the shield.

9 zeigt die Ausbildungsform der HF-Kavität 11 in einer schematischen Darstellung, bei der die Schlitze 60 in Längsrichtung der HF-Kavität und parallel zueinander angeordnet sind. Abhängig von der gewählten Ausführungsform koppeln die HF-Sender 64 die HF-Frequenz in den Längsseiten und/oder in den Querseiten der Schlitze 60 ein. Die Schlitze 60 sind vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang der HF-Kavität verteilt angeordnet. Vorzugsweise sind vordere und hintere Querkanten 72, 71 der Schlitze 60 jeweils auf einer Kreisebene senkrecht zur Längsachse der HF-Kavität 11 angeordnet. 9 shows the embodiment of the RF cavity 11 in a schematic representation in which the slots 60 are arranged in the longitudinal direction of the RF cavity and parallel to each other. Depending on the chosen embodiment, the RF transmitters couple 64 the RF frequency in the long sides and / or in the transverse sides of the slots 60 one. The slots 60 are preferably arranged distributed uniformly around the circumference of the RF cavity. Preferably, front and rear transverse edges 72 . 71 the slots 60 each on a circle plane perpendicular to the longitudinal axis of the RF cavity 11 arranged.

Claims

RF cavity ( 11 ) with a wall structure ( 15 ), which is aligned along a longitudinal axis, wherein the wall structure has a plurality of slots ( 60 ) each having at least one associated RF transmitter ( 64 ), wherein the slots ( 60 ) distributed around a circumference of the RF cavity ( 11 ) and wherein the RF transmitters ( 64 ) to the wall structure ( 15 ) are connected for the coupling of RF radiation, wherein for at least one of the slots applies: - the slot is from opposite longitudinal sides ( 25 ) of the wall structure ( 15 ), - the assigned RF transmitter ( 64 ) is at the two longitudinal sides of the slot ( 60 ) is electrically connected, - it is a shielding housing ( 35 ) is provided, which is constructed of an electrically conductive material, wherein the shielding ( 35 ) electrically conductive with an outer side ( 17 ) of the wall structure ( 15 ) and the slot ( 60 ) with the associated RF transmitter ( 64 ), - the slot ( 60 ) extends only over part of the circumference of the wall structure ( 15 ).

RF cavity according to claim 1, characterized in that the slot ( 60 ) substantially perpendicular or parallel to a longitudinal axis of the wall structure ( 15 ) is aligned.

RF cavity according to claim 1 or 2, characterized in that the slots ( 60 ) are the same length and / or the same width.

RF cavity according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cavity ( 11 ) is formed as a resonator, wherein the or the slots ( 60 ) are arranged on a current dip of a resonance mode of a high-frequency electromagnetic field of the resonator.

RF cavity according to one of claims 1 to 4, characterized in that the RF cavity is formed as a resonator, wherein the shield case is dimensioned in such a way that the shield case has an electrical impedance at a resonant frequency of the RF cavity, the larger is the impedance of the RF resonator.

RF cavity according to one of claims 1 to 5, characterized in that the HF current is injectable into the slot edges of the slot.

An RF cavity according to any one of claims 1 to 6, comprising a resonant structure consisting of the resonator as the first space, a second space substantially closed to the frequency of the RF energy, and the slot (FIG. 60 ) exists as a slot-shaped connection between the first and the second space, wherein the second space through the shielding ( 35 ) and the wall ( 15 ) is formed.

RF cavity according to claim 7, characterized in that the first and the second space are formed so that the injected into the slot electromagnetic power substantially branches into the RF cavity.

RF cavity according to claim 7 or 8, wherein the RF generation, in particular the RF transmitter ( 64 ), is integrated in the resonant structure, in particular in the second space.

RF cavity according to one of claims 7 to 9, wherein the RF transmitter ( 64 ) has an inverter and wherein the inverter is built into the resonant structure, in particular in the second space.

RF cavity according to one of claims 1 to 6, wherein the RF transmitter ( 64 ) with a DC line ( 31 . 66 ) is connectable to an energy source.

RF cavity according to one of claims 1 to 6, wherein the RF transmitter ( 64 ) with a coaxial line ( 66 ), which is connectable to a power source, wherein an electrical outer conductor ( 68 ) of the coaxial line ( 66 ) electrically conductive with the shielding ( 35 ) connected is.

Particle accelerator with an HF cavity ( 11 ) according to one of claims 1 to 8.

Radar radiation system with an RF cavity ( 11 ) according to one of claims 1 to 8.