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Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung zur Übertragung eines Hochleistungssignals, insbesondere eines Mikrowellensignals.
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Mikrowellensignale werden für Erwärmung, Plasmaerzeugung, Kommunikationstechnologie, Radartechnologie, Teilchenbeschleuniger für beispielsweise Forschung oder Medizintechnik verwendet. Für diese Anwendungen braucht es im Allgemeinen zur Generierung eines Mikrowellensignals einen Mikrowellengenerator oder im Falle von anderen Hochleistungssignalen einen entsprechenden Generator.
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Für die Erzeugung von Mikrowellen kann ein Festkörper-Hochleistungsgenerator, ein sogenannter Solid-State-Power-Generator (SSPG), verwendet werden. Ein Mikrowellen-Eingangssignal eines SSPG kann durch Festkörper-Hochleistungsverstärker, Solid-State-Power-Amplifier (SSPA), verstärkt werden. Ein SSPA ist demnach ein Teil eines SSPG. Zur Erzeugung hoher Leistungen können mehrere SSPG kombiniert werden. Dazu wird ein Combiner verwendet. Dieser ist eine Hardwarekomponente, insbesondere passive Hardwarekomponente, die ausgelegt ist, mehrere Eingangssignale zu einem stärkeren Ausgangssignal zu kombinieren. Dabei sind die SSPG oder SSPA mit dem Combiner verbunden, um das Signal von einem Bauteil in das andere zu leiten. In einem solchen System bestehend aus mehreren SSPG-Modulen oder SSPA-Modulen und einem Combiner, kann es passieren, dass ein Modul ausgetauscht werden muss, sei es aufgrund eines Defekts oder zu Zwecken der Wartung.
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Beim Austausch eines solchen Moduls ist es vorteilhaft, wenn es zwischen Modul und Combiner eine Steckverbindung gibt, mit der das Ausgangssignal des Moduls mit dem Combiner elektrisch verbindbar ist. Beim Austausch des Moduls kann die Steckverbindung des Moduls von der des Combiners getrennt werden. Anschließend kann das Modul aus dem System entfernt werden, in dem das Modul beispielsweise durch Verschraubung an einem Gehäuse fixiert ist. Danach kann ein funktionstüchtiges Modul an entsprechender Stelle eingesetzt werden. Dabei entsteht eine Zeitspanne, in der an dem entsprechenden Teilstecker der Verbindung des Combiners kein Bauteil durch einen anderen Teilstecker verbunden ist. Der Teilstecker des Combiners, der eine Buchse sein kann, liegt in der Zeit offen und ist der Umgebung ausgesetzt. Dadurch können sowohl Strahlung aus der Buchse austreten als auch Stoffe und/oder Strahlung aus der Umgebung in die Buchse eintreten.
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Soll der Austausch des Moduls während des laufenden Betriebs durchgeführt werden, sollte das System entsprechend konfiguriert sein. Ist das System ausgelegt, dass Bauteile, z.B. Module im laufenden Betrieb an- und abgesteckt werden können, spricht man von Hot-Plug Fähigkeit. Dafür können die Steckverbindungen so ausgestaltet sein, dass beim Verbinden einer Steckverbindung, die über mehrere Leiter verfügt, die Leiter systembedingt nicht gleichzeitig mit dem entsprechenden Gegenstück verbunden werden. Das kann durch eine in Bewegungsrichtung beim Einstecken des einen Teilsteckers in den anderen Teilstecker versetzte Anordnung der Leiter geschehen. Solche Steckverbinder können beispielsweise so ausgelegt sein, dass sich beim Anstecken die Masseverbindung zuerst verbindet, bevor sich die Leitung mit dem Leistungssignal verbindet oder, umgekehrt, beim Ausstecken die Leitung mit dem Leistungssignal zuerst trennt, bevor sich die Leitung mit der Masseverbindung trennt. Das dient z.B. der Sicherheit.
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Es wurde festgestellt, dass bei Betrieb eines solchen Systems aus einem Teilsteckverbinder, z.B. aus einer Steckerbuchse eines Combiners, wenn diese(r) offen ist, elektromagnetische Strahlung austreten kann. Obwohl diese Verbindung als Eingang zur Aufnahme von Signalen ausgelegt ist, kann, insbesondere wenn an den anderen Eingängen des Combiners HF-Signale angeschlossen sind, hier elektromagnetische Strahlung abgestrahlt werden. Dies um so mehr, je kurzwelliger solche Strahlung ist. Insbesondere im Mikrowellenbereich, bei 300 MHz oder mehr, insbesondere bei 1 GHz oder mehr, ist die Wellenlänge oft schon so kurz, dass ein offener Teilstecker wie eine Dipolantenne wirken kann. Diese negative Eigenschaft verschlimmert sich, wenn die Abmessungen der Stecker größer werden, wie dies z.B. in Folge von großen Leitungen oftmals nötig ist, um die elektrischen Verluste gering zu halten. Die austretende elektromagnetische Strahlung kann für Menschen, insbesondere bei großen Leistungen, wie sie bei Hochleistungsgeräten auftreten, schädlich sein. Weiterhin kann die Strahlung auch andere Geräte stören oder schädigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine HF-Steckerbuchse zur Übertragung eines Hochleistungssignals, insbesondere eines Mikrowellensignals, insbesondere eines Mikrowellen-Hochleistungssignals, bereitzustellen, welche die zuvor beschriebenen Nachteile überwindet. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung aufweisend eine solche HF-Steckerbuchse und einen dazu passenden Stecker, sowie einen Combiner aufweisend eine, insbesondere mehrere, solcher HF-Steckerbuchsen sowie eine HF-, insbesondere Mikrowellen-, Generator-Anordnung umfassend einen solchen Combiner bereitzustellen, bei denen die oben beschriebenen Nachteile überwunden werden.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine HF-Steckerbuchse nach Anspruch 1, eine Steckverbindung nach Anspruch 7, einen Combiner nach Anspruch 9 und eine HF-, insbesondere Mikrowellen-, Generator-Anordnung nach Anspruch 10.
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In einem Aspekt ist die Hochfrequenz- (HF-) Steckerbuchse geeignet zur Übertragung eines HF-Signals, insbesondere eines Hochleistungssignals, insbesondere eines Hochleistungs-Mikrowellen-Signals, und weist auf:
- a. eine Öffnung mit einem längsten Öffnungsabstand und einem Öffnungsquerschnitt ausgelegt zur Aufnahme eines passenden Steckers,
- b. einen außenliegenden Kontakt geeignet und insbesondere ausgelegt zum Anschluss an eine Masseverbindung,
- c. einen innenliegenden Kontakt geeignet und insbesondere ausgelegt zum Anschluss an ein HF-Leistungssignal, insbesondere Mikrowellen-Signal,
- d. wobei die Steckerbuchse eine Öffnungsverengungsvorrichtung aufweist, die derart öffnungsverkleinernd ausgelegt ist, dass die Öffnung der Steckerbuchse bei Entfernen des Steckers einen öffnungsverkleinerten Zustand einnimmt, bei dem
- i. ein verkleinerter längster Öffnungsabstand dieser Öffnung gegenüber dem längsten Öffnungsabstand reduziert ist, und/oder
- ii. ein verkleinerter Öffnungsquerschnitt dieser Öffnung gegenüber dem Öffnungsquerschnitt reduziert ist,
- iii. insbesondere die Öffnung verschlossen ist,
- e. wobei die Öffnungsverengungsvorrichtung eine elektrisch leitfähige Barriere aufweist, die mit dem außenliegenden Kontakt verbunden ist und ausgelegt ist, im öffnungsverkleinerten Zustand elektromagnetische Strahlung des HF Signals, die vom innenliegenden Kontakt abgestrahlt werden kann, vor dem Austritt aus der Öffnung zu behindern.
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Mit Öffnungsverengungsvorrichtung ist eine, insbesondere mechanische, Vorrichtung gemeint, die geeignet ist, den Querschnitt und oder den längsten Abstand einer Öffnung von einem ersten Zustand mit einem ursprünglichen Öffnungsquerschnitt und/oder einem ursprünglichen längsten Öffnungsabstand in einen zweiten Zustand mit einem verkleinerter Öffnungsquerschnitt und/oder reduziertem längsten Öffnungsabstand zu überführen.
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Mit „längster Öffnungsabstand“ ist der längste Abstand gemeint, der im Zustand des eingesteckten Steckers ermittelt werden kann oder könnte. Mit „verkleinerter längster Öffnungsabstand“ ist der längste Abstand gemeint, der im Zustand des ausgesteckten Steckers ermittelt werden kann. Mit „Öffnungsquerschnitt“ ist der Querschnitt gemeint, der im Zustand des eingesteckten Steckers ermittelt werden kann oder könnte. Mit „verkleinerter Öffnungsquerschnitt“ ist der Querschnitt gemeint, der im Zustand des ausgesteckten Steckers ermittelt werden kann. Diese Begriffe sind auch weiter unten anhand des Beispiels in 6 und der Beschreibung dazu veranschaulicht.
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Es kann unter Umständen ausreichen, den Öffnungsquerschnitt beizubehalten und nur den längsten Öffnungsabstand zu reduzieren. Das z.B. dann, wenn der längste Öffnungsabstand im Bereich von einem Viertel der Wellenlänge λ des abstrahlenden HF-Signals - oder einem Vielfachen davon - liegt. In so einem Fall kann z.B. eine schlitzförmige Öffnung dieser Länge für ehebliche Abstrahlung sorgen. Wenn dieser längster Öffnungsabstand reduziert wird, kann die Abstrahlung deutlich herabgesetzt werden, auch wenn zugleich der Öffnungsquerschnitt gleich bleibt oder sogar etwas größer wird.
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Mit HF-Signal sind Signale von 1 MHz oder mehr gemeint. Die HF-Steckerbuchse kann insbesondere ausgelegt sein für Frequenzen ab 100 MHz. Mit Mikrowellensignal sind Signale von 300 MHz oder mehr, insbesondere 1 GHz oder mehr gemeint. Mit Hochleistungs-Signal sind Signale bei 1 kW oder mehr, insbesondere bei 5 kW oder mehr gemeint.
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In einem Aspekt ist die HF-Steckerbuchse dadurch gekennzeichnet, dass der innenliegende Kontakt und der außenliegende Kontakt derart ausgestaltet sind, dass es beim Herausziehen oder Einstecken des Steckers eine Stellung gibt, bei der eine elektrische Verbindung zum innenliegenden Kontakt mit dem entsprechenden Kontakt des Steckers getrennt ist, und zugleich eine elektrische Verbindung zum außenliegenden Kontakt mit dem entsprechenden Kontakt des Steckers vorhanden ist.
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In einem Aspekt ist der innenliegende Kontakt gegenüber dem außenliegenden Kontakt zurückgesetzt. Das ist so zu verstehen, dass der innenliegende Kontakt kürzer ist als der außenliegende Kontakt, so dass die elektrischen Felder eindeutig in der Steckerbuchse gehalten werden und sich vorzugsweise dort ausbreiten. Die Öffnungsverengungsvorrichtung behindert die elektrischen Felder dann noch zusätzlich am Austreten aus der Steckerbuchse.
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In einem Aspekt ist die HF-Steckerbuchse derart ausgestaltet, dass die Barriere im öffnungsverkleinerten Zustand elektrischen Kontakt mit dem innenliegenden Kontakt hat. So können etwaige elektrische Signale an diesem Kontakt nach Masse kurzgeschlossen werden. Bei der Anordnung der Steckerbuchse an einem Combiner, der nachfolgend noch beschrieben wird, kann dann der Abstand zum Sternpunkt des Combiners in Abhängigkeit der Wellenlänge λ des HF Signals so eingestellt werden, dass der Combiner im Sternpunkt diesen Zweig als Leerlauf erkennt.
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In einem Aspekt ist die HF-Steckerbuchse derart ausgestaltet, dass die Barriere im öffnungsverkleinerten Zustand keinen elektrischen Kontakt mit dem innenliegenden Kontakt hat. Das ist eine Alternative zu dem vorgenannten Aspekt und kann bei bestimmten Konfigurationen des Combiners Vorteile haben.
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In einem Aspekt ist die HF-Steckerbuchse dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere Bereiche mit einem die elektromagnetische Strahlung absorbierenden Material aufweist. Dieses kann ausgelegt sein, die elektromagnetischen Wellen bevorzugt zu absorbieren und nicht zu reflektieren und dem Wellenwiderstand von Luft angepasst sein und insbesondere eine Impedanz von ca. 300 Ω bis 400 Ω aufweisen.
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In einem Aspekt ist die HF-Steckerbuchse dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere ausgestaltet ist, um im öffnungsverkleinerten Zustand die über die Öffnung einstrahlende elektromagnetische Strahlung zu behindern. Damit erfüllt sie einen weiteren vorteilhaften Zweck und unterstützt die Zuverlässigkeit des Systems.
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In einem Aspekt ist die HF-Steckerbuchse dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsverengungsvorrichtung eine elastisch verformbare, insbesondere federnde, Komponente zur Verengung des längsten Öffnungsabstands aufweist. Dies kann z.B. auch eine Stahlfeder, insbesondere eine Spiralfederanordnung sein. So kann sich die Öffnungsverengungsvorrichtung automatisch in den öffnungsverkleinerten Zustand bringen, wenn der Stecker entfernt wird.
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In einem Aspekt ist die HF-Steckerbuchse dadurch gekennzeichnet, dass die Barriere eine Klappe aufweist, die insbesondere ausgestaltet ist, mit einer elastisch verformbaren, insbesondere federnden Komponente im öffnungsverkleinerten Zustand gehalten zu werden. Das erleichtert die Handhabung.
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In einem Aspekt ist die HF-Steckerbuchse dadurch gekennzeichnet, dass der innenliegende Kontakt aus einem abbrandfesten Material aufgebaut ist. Das ist vorteilhaft, wenn die Steckverbinder geöffnet werden, während ein Strom fließt und induktive Komponenten an den Stecker oder die Steckerbuchse angeschlossen sind. Ein Öffnen des Kontakts führt dann nämlich häufig zu Überschlägen, die die Kontakte verunreinigen können. Das kann zu unerwünschten Kontaktschwierigkeiten führen. Wenn der innenliegende Kontakt aus einem abbrandfesten Material aufgebaut ist, können solche Verunreinigungen verringert werden.
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In einem Aspekt ist die HF-Steckerbuchse dadurch gekennzeichnet, dass diese genau einen Innen- und insbesondere auch genau einen Außenleiter aufweist und dass es sich insbesondere um eine Koaxialsteckverbindung handelt. Besonders in solchen Ausgestaltungen der Steckerbuchse kann eine solche Öffnungsverengungsvorrichtung bevorzugt für eine Abstrahlungsverminderung eingesetzt werden.
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In einem Aspekt ist die HF-Steckerbuchse eingerichtet, an eine Gehäusewand, insbesondere an eine Combiner-Gehäusewand montiert zu werden. Das erleichtert die Handhabung.
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In einem Aspekt ist eine Steckverbindung mit der HF-Steckerbuchse und einem Stecker vorgesehen, der mit seinen Kontakten an die Kontakte der HF-Steckerbuchse angepasst ist.
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In einem Aspekt ist die Steckverbindung dadurch gekennzeichnet, dass HF-Steckerbuchse und Stecker im laufenden Betrieb getrennt und/oder verbunden werden können, ohne dass der Betrieb der verbundenen Bauteile beeinträchtigt wird, insbesondere dass die Steckverbindung Hot-Plug fähig ist.
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In einem Aspekt ist ein Combiner vorgesehen aufweisend eine, insbesondere mehrere, der zuvor beschriebenen HF-Steckerbuchsen. Mit Combiner ist ein HF-, insbesondere Mikrowellen-Leistungskombinierer gemeint, der eingerichtet ist, mehrere Eingangsleistungssignale zu einem Ausgangsleistungssignal zu kombinieren.
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Der Combiner kann insbesondere ebenfalls ausgelegt sein für ein HF-Signal mit einer Frequenz von 1 MHz oder mehr, insbesondere ausgelegt für eine Frequenz ab 100 MHz, besonders bevorzugt für eine Frequenz im Mikrowellenbereich mit 300 MHz oder mehr, insbesondere 1 GHz oder mehr gemeint. Der Combiner kann insbesondere ebenfalls ausgelegt sein für Hochleistungs-Signale an seinen Eingängen bei 1 kW oder mehr, insbesondere bei 5 kW oder mehr.
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Der Combiner kann ausgestaltet sein, dass mehrere HF-Generatoren jeweils aufweisend einen zuvor beschriebenen Stecker passend zu den HF-Steckerbuchsen am Combiner nebeneinander angeordnet, insbesondere direkt nebeneinander angeordnet, im Betrieb, insbesondere in eine bevorzugte Richtung ein- und aussteckbar sind. Dabei können die HF-Steckerbuchsen dank der Öffnungsverengung relativ nah beieinander angeordnet werden, was für die mittlerweile recht klein dimensionierten HF-Generatoren von Vorteil ist, wenn man diese nah nebeneinander platzieren möchte. Das Ein- und Ausstecken im Betrieb funktioniert natürlich besonders gut, wenn die Verbindungen für ein Eingangssignal und die Stromversorgung der HF-Generatoren ebenfalls an der gleichen Stirnseite angeordnet sind, wie die Stecker zur Verbindung mit dem Combiner. Dabei sind die zuvor beschriebenen Steckerbuchsen am Combiner besonders vorteilhaft, da die Störungen, die aus dem Combiner bei ausgestecktem HF-Generator austreten, nicht auf das Eingangssignal und die Stromversorgung rückkoppeln.
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In einem Aspekt ist eine HF-, insbesondere Mikrowellen-, Generator-Anordnung vorgesehen, umfassend einen zuvor beschriebenen Combiner und einen, insbesondere mehrere, bevorzugt für jede HF-Steckerbuchse je ein HF-Generator, wobei jeder HF-Generator an seinem MW-Ausgang einen zur HF-Steckerbuchse passenden Stecker aufweist.
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Dabei kann jeder HF Generator ein oder mehrere Verstärkermodule aufweisen. Die Verstärkermodule können jeweils eine Wasserkühlung aufweisen. Die Verstärkermodule können jeweils einen Zirkulator aufweisen. Mehrere Verstärkermodule in einem HF Generator können ihre jeweils ausgebbare Leistung über spezielle Combiner, insbesondere einen 90° Hybrid-Koppler, zusammenführen, um diese an den Ausgang des HF-Generators führen zu können.
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Die HF-, insbesondere Mikrowellen-, Generator-Anordnung kann für den Betrieb an einem Teilchenbeschleuniger (Linear Particle Accelerator) eingerichtet sein. Hier sind im Betrieb austauschbare HF-Generatoren besonders vorteilhaft, da solche Teilchenbeschleuniger nur sehr aufwändig gestartet werden können.
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Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Einzelne Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch getrennt von anderen Merkmalen der jeweiligen Ausführungsbeispiele die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren oder Vorrichtungen weiterbilden.
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Es zeigen:
- 1 eine Querschnittansicht einer Steckverbindung im ausgesteckten Zustand;
- 2 eine Querschnittansicht einer weiteren Steckverbindung im ausgesteckten Zustand;
- 3a eine Querschnittansicht einer Steckverbindung wie in 1 oder 2 im teilweise eingesteckten Zustand;
- 3b eine Querschnittansicht einer Steckverbindung wie in 1, 2 oder 3a im vollständig eingesteckten Zustand;
- 4 eine Querschnittansicht einer alternative Steckverbindung im ausgesteckten Zustand;
- 5 eine Querschnittansicht einer Steckverbindung wie in 4 im teilweise eingesteckten Zustand;
- 6 eine Frontansicht einer Steckerbuchse im ausgesteckten Zustand;
- 7 mehrere HF Generatoren und einen Combiner mit entsprechenden Steckverbindungen.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt eine Querschnittansicht einer Ausführungsform einer Steckverbindung 100. Diese weist einen ersten Teilstecker in Form eines Steckers 110 auf. Weiterhin ist ein zweiter Teilstecker in Form einer Steckerbuchse 120 gezeigt, die passend zum ersten Teilstecker in Form eines Steckers 110 ist.
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Die Steckerbuchse 120 ist als Hochfrequenz- (HF-) Steckerbuchse ausgelegt und geeignet zur Übertragung eines Signals, insbesondere eines Hochleistungssignals, insbesondere eines Hochleistungs-Mikrowellensignals. Die Steckerbuchse 120 ist hier ausgelegt als Koaxial-Steckerbuchse mit genau einem Innenleiter 123 und genau einem Außenleiter 121, der rohrförmig ausgestaltet ist.
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Der Außenleiter 121 kann elektrisch mit Masse verbindbar, insbesondere verbunden sein. Dieser kann elektrisch und mechanisch mit einer Gehäusewand 141 des Combiners 400 verbunden sein.
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Der Innenleiter der Steckerbuchse 123 kann elektrisch mit dem HF-Signal, insbesondere dem Hochleistungssignal, insbesondere dem Hochleistungs-Mikrowellensignal verbunden sein. Dieser Innenleiter 123 kann eine elektrische Verbindung ins Innere des Combiners 400 aufweisen zur Übertragung des HF-Signals, insbesondere eines Hochleistungssignals, insbesondere eines Hochleistungs-Mikrowellensignals.
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Innenleiter 123 und Außenleiter 121 sind elektrisch getrennt durch einen Isolator 122. Der Außendurchmesser des Innenleiters 123, der Innendurchmesser des Außenleiters 121 und die elektrischen Eigenschaften des Isolators können ausgelegt sein, dass die Steckerbuchse 120 einen vordefinierten Wellenwiderstand aufweist, von z.B. 50 Ω. Das kann insbesondere so ausgelegt werden, dass es zu einer Verminderung von elektrischen Reflexionen der eintretenden und austretenden elektromagnetischen Wellen an der Steckerbuchse 120 kommt.
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Die Steckerbuchse 120 weist eine Öffnung 132 auf, in die der Stecker 110 passend eingeführt werden kann. Die Öffnung 132 weist einen längsten Öffnungsabstand 132a auf, der in 1 als gestrichelte Linie mit Doppelpfeil angedeutet ist. Die Öffnung 132 weist einen Öffnungsquerschnitt 132q auf, der in 1 als gepunktete ovalförmige Linie angedeutet ist.
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Der Stecker 110 weist hier ebenfalls einen Außenleiter 111 und einen Innenleiter 113 auf sowie eine Isolierung, die den Außenleiter 111 vom Innenleiter 113 elektrisch trennt. Der Stecker 110 kann, wie in 1 gezeigt, an einer Gehäusewand eines HF-Generators, z.B. eines SSPG, angebracht sein, so dass HF-Signale vom SSPG auf den Innenleiter geleitet werden können.
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Die Steckerbuchse 120 weist eine Öffnungsverengungsvorrichtung 130 auf. Die Öffnungsverengungsvorrichtung 130 weist eine Barriere 133 auf, die hier in einem Gelenk 134 beweglich gelagert ist. Andere eine Bewegung erlaubende Befestigungsvorrichtungen sind ebenfalls denkbar. Die Barriere 133 ist hier so eingerichtet, durch ein oder mehrere Federelement(e) 135 in eine Position gebracht zu werden, in der der Öffnungsquerschnitt 132a der Steckerbuchse auf einen reduzierten Öffnungsquerschnitt 132c verkleinert wird, wenn der Stecker 110 nicht in die Buchse eingeführt ist. Die Bewegungsrichtung der Barriere 133 ist dabei mit dem Pfeil 131 dargestellt. In 1 ist der Stecker 110 nicht eingeführt und demzufolge ist die Steckerbuchse 120 in einem öffnungsverkleinerten Zustand 132b, bei dem der verkleinerte Querschnitt 132r der Öffnung 132 gegenüber dem Öffnungsquerschnitt 132q verkleinert ist und der verkleinerte längste Öffnungsabstand 132c dieser Öffnung 132 gegenüber dem längsten Öffnungsabstand 132a reduziert ist.
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Dabei ist die Barriere 133 insbesondere elektrisch leitfähig und mit dem außenliegenden Kontakt 121 verbunden und eingerichtet, im öffnungsverkleinerten Zustand elektromagnetische Strahlung des HF Signals, die vom innenliegenden Kontakt 123 abgestrahlt werden kann, vor dem Austritt aus der Öffnung zu behindern.
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Es ist ausdrücklich keine kleine Verengung des Öffnungsquerschnitts gemeint, wie sie z.B. durch Verriegelungsvorrichtungen, Kontaktfedern oder andere elastische Kontaktvorrichtungen im Innern des Außenleiters eines Steckers evtl. schon aus dem Stand der Technik bekannt sind. Hier ist eine deutlich bewusste Verengung gemeint, die ausgelegt und eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung abzuhalten. Dazu kann z.B. der längste Öffnungsabstand im öffnungsverkleinerten Zustand 132b kleiner ausgelegt sein als λ/10, wobei λ die Wellenlänge des HF-Signals ist. Mit der „längste Öffnungsabstand‟ ist z.B. bei einer runden Öffnung der Durchmesser gemeint. Es sind aber auch andere Öffnungen denkbar, z.B. eine ovale, eine eckige oder schlitzförmige Öffnung. Eine weitere denkbare Öffnungsverengungsvorrichtung 130 wäre eine Blendenöffnung, wie sie von Fotoapparaten bekannt ist und wie sie in 6 beispielhaft dargestellt ist. Bei all diesen Öffnungen kann der längste Öffnungsabstand sowohl im öffnungsverkleinerten Zustand 132b als auch im vollständig geöffneten Zustand geometrisch ermittelt werden.
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Die Öffnungsverengungsvorrichtung 130 kann sich automatisch beim Herausziehen des Stecker 110 in den öffnungsverkleinerten Zustand 132b einstellen. Es sind dann keine zusätzlichen Handgriffe nötig.
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Es können mechanische Hilfsmittel vorgesehen sein, so dass sich die Öffnungsverengungsvorrichtung 130 durch Einführen des Steckers aus dem öffnungsverkleinerten Zustand 132b vollständig in den geöffneten Zustand einstellt. Ein Einführen des Steckers ist so ohne zusätzliche Handgriffe möglich.
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In 2 ist eine weitere Ausführungsform der Steckverbindung 100 dargestellt. Auch in 2 ist der Stecker 110 nicht eingeführt und demzufolge ist die Steckerbuchse 120 in einem öffnungsverkleinerten Zustand 132b. In diesem Fall ist die Öffnungsverengungsvorrichtung 130 so ausgelegt, dass die Öffnung 132 in diesem Zustand vollständig geschlossen ist.
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In 3a ist eine Querschnittansicht einer Steckverbindung wie in 1 oder 2 dargestellt, bei der der Stecker 110 teilweise, aber noch nicht vollständig in die Steckerbuchse 120 eingeführt ist. Die Öffnungsverengungsvorrichtung 130 wird vom Stecker automatisch in den geöffneten Zustand gebracht. Dafür wurde durch das axiale Einschieben des ersten Teilsteckers 110 in den zweiten Teilstecker 120 die Barriere 133 in den geöffneten Zustand bewegt. Die Barriere 133, die elektrisch leitfähig sein kann, verbindet den Außenleiter 121 der Steckerbuchse 120 elektrisch mit dem Außenleiter 111 des Steckers 110. Dabei besteht aber noch kein Kontakt des Innenleiters 123 der Steckerbuchse 120 mit dem Innenleiter 113 des Steckers 110. Das hat den Vorteil, dass beide an die Steckverbinder angeschlossenen Geräte, also z.B. Combiner an die Steckerbuchse 120 und Generator an den Stecker 110, auf ein gemeinsames Potential gebracht werden können, z.B. ein gemeinsames Massepotential, bevor die HF-Signale elektrisch miteinander verbunden werden. Das ist in Hot-Plug fähigen Systemen besonders vorteilhaft.
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In 3b ist eine Querschnittansicht einer Steckverbindung wie in 1, 2 oder 3a dargestellt, wobei der Stecker 110 nun vollständig in die Steckerbuchse 120 eingesteckt ist. Im Unterschied zu 3a sind nun die beiden innenliegenden Kontakte, der Innenleiter 123 der Steckerbuchse 120 und der Innenleiter 113 des Steckers 110 elektrisch miteinander verbunden, so dass ein HF-Signal von einem Generator in den Combiner fließen kann. Die Öffnungsverengungsvorrichtung 130 ist hier vollständig geöffnet. Sie sorgt zusätzlich durch die elastische Ausgestaltung bzw. Federkontakte für einen gute elektrische Kontaktierung der Außenleiter 121, 111 der Steckverbindung 100.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Steckverbindung. Dabei ist die Öffnungsverengungsvorrichtung durch die Barriere 133 in Form eines elastischen Bauteils ausgestaltet. Dieses Bauteil ist durch die Wahl der geometrischen Form in der Lage sich bei axialer Kraft radial zu komprimieren. Damit wird die Öffnung bei axialer Kraft zum Einstecken eines anderen Teilsteckers freigegeben, und im Zustand, in dem keine Steckverbindung hergestellt ist, die Öffnung durch die Öffnungsverengungsvorrichtung, die ausschließlich aus der Barriere 133 besteht, verengt bzw. verschlossen. Im eingesteckten Zustand, wie in 5 gezeigt, liegt die Barriere 133 außerhalb der Fläche, die der erste Teilstecker 110 braucht, um sich zur Verbindung in den zweiten Teilstecker 120 zu bewegen.
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6 zeigt eine Frontansicht einer Steckerbuchse im ausgesteckten Zustand. Die Barriere ist in Form einer Blende, wie man sie von Fotoapparaten kennt, ausgestaltet. In 6 ist veranschaulicht, dass man sowohl den verkleinerten längsten Öffnungsabstand 132c als auch den längsten Öffnungsabstand 132a geometrisch bestimmen kann, und genauso sowohl den verkleinerten Öffnungsquerschnitt 132r als auch den Öffnungsquerschnitt 132q.
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7 zeigt schematisch gemeinsam und jeweils einzeln in einer perspektivischen Ansicht mehrere HF Generatoren 410a, 410b ... 410n, die jeweils ein Verstärkermodul aufweisen, und einen Combiner 400 mit entsprechenden Steckverbindungen 100a, 100b, ....100n. Die Generatoren 410a, 410b ... 410n sind vorzugsweise jeweils baugleich. Die Generatoren 410a, 410b ... 410n können insbesondere einzeln unter Spannung und Strom ein- und ausgesteckt werden. Die Generatoren 410a, 410b ... 410n sind hier bevorzugt ausgestaltet als Festkörper-Hochleistungs-Mikrowellen-Generatoren (solid-state-power generator, SSPG).
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Dabei können die HF Generatoren 410a, 410b ... 410n nah, insbesondere direkt, nebeneinander angeordnet, mit ihrem Ausgang über die zuvor beschriebenen Steckverbindungen 100a, 100b, ... 100n jeweils direkt an den Combiner ohne Zwischenschaltung von Umleitungsanordnungen Hot-Plug-fähig angeschlossen werden.
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Eine ähnliche Anordnung mit mehrere HF Generatoren (PAU), einem Combiner (SCU) ist z.B. in
US 9,492,567 B1 „Combined RF/microwave amplifiers with individual power supplies“ gezeigt. Wie aus der Beschreibung, und dabei insbesondere der dort beschriebenen
3 zu entnehmen ist, weisen die Steckverbindungen (connector 3021) keine Öffnungsverengungsvorrichtung auf, wie sie hier beschreiben ist. In
6 ist dort ein Combiner (SCU) gezeigt und in der Beschreibung dazu beschrieben. Auch hier sind an den Hochleistungssteckverbindungen 601-610 keine Öffnungsverengungsvorrichtung vorgesehen. Unter Umständen auf Grund der erhöhten Abstrahlung beim Wechsel eines HF-Generators im Betrieb, mussten die Hochleistungssteckverbindungen 601-610 in
6 weiter voneinander beabstandet angeordnet werden als die Abmessungen des Combiner-Gehäuses zugelassen haben. Das könnte der Grund für die Arm-artig, sternförmig ausragenden Ausleger für die Steckerbinder in
6 sein. Diese Anordnung führt offensichtlich zu einem erhöhten Fertigungsaufwand. Mit einer solchen sternförmigen Anordnung ist es auch nicht möglich, viele HF Generatoren (PAU) nah nebeneinander anzuordnen und mit ihrem Ausgang über die Steckverbindungen jeweils direkt an den Combiner ohne Zwischenschaltung von Umleitungsanordnungen anzuschließen. Diese Umleitungsanordnungen führen ebenfalls zweifelsfrei zu weiteren erhöhten Fertigungskosten. Auch solche konnten mit der vorliegenden Erfindung überwunden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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