DE1186119B - Hohlraumresonatoranordnung fuer elektrische Hochfrequenzschwingungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Internat. KL: H 03 h

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

H03j

Deutsche KL: 2ia4-69

Nummer: 1186 119

Aktenzeichen: N 23087IX d/21 a4

Anmeldetag: 24. April 1963

Auslegetag: 28. Januar 1965

Die Erfindung betrifft eine Hohlraumresonatoranordnung für elektrische Hochfrequenzschwingungen, bei der die Resonanzfrequenz durch einen Strom einstellbar ist, der eine Spule durchfließt und dadurch ein axial gerichtetes Magnetfeld in einem die Resonanzfrequenz des Resonators bestimmenden Ferritstab erzeugt.

Es ist bekannt, die Resonanzfrequenz eines Resonators auf diese Weise zu verändern. Dabei wirkt sich aber die durch den Ferritstab verursachte Dämp- ίο fung und die damit bedingte Verminderung der Güte des Resonators nachteilig aus. Ferner entsteht dabei eine störende Rückwirkung auf den Erregerstrom der das Magnetfeld erzeugenden Spule.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß zwei durch ein dielektrisches Fenster gekoppelte Resonatoren verwendet sind, von denen der eine elektrisch abstimmbar ist, während der andere dem hochfrequenten Zweck dient.

Die Erfindung soll an Hand der Figuren näher erläutert werden:

In der F i g. 1 wird der bisher bekannte Stand der Technik gezeigt. Hier ist ein zylindrischer Hohlraumresonator dargestellt, in dessen Innerem ein Ferritstab angeordnet ist.

In einem zylindrischen Hohlraumresonator 15, dessen Eingang durch ein Kopplungsfenster 13 und dessen Ausgang durch ein Kopplungsfenster 14 gebildet ist, ist ein Ferritstab 17 mittels schaumförmigen Polystyrols so angeordnet, daß seine Achse mit der Achse des Hohlraumresonators zusammenfällt. An dem Eingangsfenster 13 des Hohlraumes sind ein Hohlleiterll und an seinem Ausgangsfenster 14 ein Hohlleiter 12 angeschlossen. Ein Ferritstab 17 ist in dem zylindrischen Hohlraum 15 mittels einer Stütze 16 aus schaumartigem Polystyrol so angeordnet, daß seine Achse wesentlich mit der Achse des Hohlraumes zusammenfällt. Ferner ist eine Spule 18 vorgesehen, die den Resonator umgibt. Die Anschlüsse 19 dieser Spule 18 werden mit einer Stromquelle verbunden, so daß der sie durchfließende Strom ein den Ferritstab 17 axial durchsetzendes Magnetfeld erzeugt. Gemäß den Feldänderungen in dem Ferritstab 17 ändert sich auch dessen Permeabilität. Bei Anschluß einer Wechselstromquelle von 50Hz an die Spule ändert sich die Mittenfrequenz des Resonators 10 für eine eingangsseitig eingespeiste Welle der Resonanzfrequenz im Rhythmus dieser 50Hz nach beiden Seiten.

Die Anordnung des Ferritstabes 17 in der Mitte des Resonators hat jedoch eine beträchtliche Dämpfung der den Resonator durchlaufenden Schwingun-Hohlraumresonatoranordnung für elektrische
Hochfrequenzschwingungen

Anmelder:

Nippon Electric Company, Limited, Tokio

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,

Stuttgart 1, Rotebühlstr. 70

Als Erfinder benannt:
Hiroshi Tachizawa,
Susumu Kitazume, Tokio

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 25. April 1962 (16 941)

gen zur Folge und vermindert infolgedessen dessen Güte erheblich. Ferner bewirkt diese durch den Ferritstab 17 hervorgerufene Dämpfung eine Abweichung der Permeabilität des Ferritstabes bzw. eine Änderung des die Spule 18 durchfließenden Stromes, so daß die den Resonator verlassende Welle außerdem zusätzlich schwach mit dem die Spule durchfließenden Erregerstrom, also mit 50 Hz amplitudenmoduliert ist. In den meisten Fällen hat eine derartige Dämpfung eine Erhöhung des die Spule 18 durchfließenden Erregerstromes und eine daraus sich ergebende Erhöhung der Resonanzfrequenz des Resonators zur Folge. Das bedeutet also eine Verschiebung seiner Mittenfrequenz nach tieferen Frequenzen. Infolgedessen wird bei der Verwendung eines derartigen Hohlraumresonators als Bezugskreis für eine automatische Frequenznachstimmung die Oszillatorfrequenz auf eine unterhalb der Sollfrequenz liegende Frequenz nachgestimmt. Selbst wenn eine hinsichtlich der Mittenfrequenz symmetrische Frequenzabzweigung erzielt werden könnte, kann doch niemals die bei einer derartigen Anordnung des Ferritstabes im Resonator auftretende Dämpfung vermieden werden. In der F i g. 2 ist ein Hohlraumresonator gemäß der Erfindung dargestellt. Er besteht aus einem zylindrischen Hohlraum 21, dessen Länge in axialer Richtung λ/2 beträgt, und der an seinem Eingang ein Kopplungsfenster 13 und an seinem Ausgang ein Kopplungsfenster 14 aufweist. An die Kopplungsfenster schließen sich jeweils die Hohlleiter 11 und 12 an. Etwa im Abstand einer Viertelwellenlänge von

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der Wand 22 des Resonators 21 entfernt ist ein wei- sehenen Impedanz entspricht. Demnach erscheint nur terer zylindrischer Hohlraumresonator 25 angeordnet, eine Impedanzänderung am Fenster 23, die jedoch der über das Kopplungsfenster 23 mit dem ersten auf Grund ihrer Lage, nämlich von der Wand des Hohlraumresonator verbunden ist. Der Durchmesser Hohlraumresonators 22 ungefähr eine Viertelwellendes Kopplungsfensters ist etwa gleich dem Durch- 5 länge entfernt, keine Resonanzfrequenzänderung des messer des in dem Hohlraumresonator 25 ange- Resonanzkreises 21 durch den Wechselstrom 50 Hz ordneten Ferritstabes 27. bewirkt. Um den mit der Erfindung erzielten tech-

Die inneren Durchmesser des Hohlraumes 21 und nischen Fortschritt zu veranschaulichen, ist in der des Hohlraumes 25 werden im wesentlichen durch F i g. 3 ein Diagramm wiedergegeben, in dem die die Betriebsfrequenz bestimmt. Die axiale Länge des io durch den Erregerstrom hervorgerufene Frequenz-Hohlraumresonators 25 ist etwa gleich einer Vier- änderung des Resonators durch die Kurve A und die telwellenlänge der Betriebsfrequenz, und das der duch den Erregerstrom verursachte Dämpfungsände-Kopplungsöffnung gegenüberliegende Ende des rung durch die Kurve B dargestellt sind.
Resonators wird durch eine Platte 31 aus leitendem Bei einem Ausführungsbeispiel hat der Hohlraum-Material gebildet. Innerhalb des Resonators 25 ist 15 resonator 21 folgende Abmessungen: Sein Durchein Ferritstab 27 angeordnet, dessen Länge ungefähr messer beträgt 30,4 mm und seine axiale Länge eine Viertelwellenlänge beträgt. Er ist in schaum- 65,6 mm. Das Kopplungsfenster 23 ist von der Seiartigem Polystyrol so eingebettet, daß seine Achse tenwand 22 des Resonators eine Viertelwellenlänge etwa mit der Achse des Hohlraumes zusammenfällt. entfernt. Der innere Durchmesser des Hohlraumes 25 Den Resonator 25 umschließt eine Spule 28, die bei 20 beträgt 18 und seine axiale Länge 38 mm. Der Ferrit-Stromfluß ein zu dem Resonator 25 axial gerichtetes stab 27 besteht aus mangansaurem Magnesiumferrit. magnetisches Feld erzeugt. Diese Spule ist über die Er ist als rechteckiges Parallelepiped mit den Dirnen-Anschlüsse 29 mit einer nicht dargestellten Strom- sionen 5,6 -15-38 ausgebildet. Das Material für den quelle verbunden. Träger 26 ist Schaumpolysterol. Die Spule 28 hat

Um die Wirkwiderstandskomponente der vom 25 5000 Windungen 0,2 mm starken Kupferdrahtes, ihr Fenster 23 in Richtung zum Hohlraum aus gesehe- Durchmesser ist gleich dem äußeren Durchmesser des nen Impedanz so einzustellen, daß sie von Fre- Resonators 25, und ihre Länge ist 30 mm. Der Erquenzabweichungen unabhängig wird, ist eine Kurz- regerstrom für die Spule 28 ist ein 50-Hz-Wechselschlußplatte 33 vorgesehen, die an einer den Hohl- strom von 14 mA Stärke. Das Verhältnis des Raumraumresonator durchsetzenden Schraube 32 an- 30 inhalts F1/F2 der beiden Resonatoren 21 und 25 geordnet ist. Diese Schraube ist in axialer Richtung beträgt etwa 5. Das Verhältnis des Rauminhaltes des beweglich, vorzugsweise ist die Platte 33 mit Schleif- Resonators 25 zum Rauminhalt des Ferritstabes ist kontakten ausgebildet, aber es kann auch zwischen ihr etwa 4:1. Der Resonator eignet sich für die An- und den Wänden des Hohlraumresonators ein klei- regung von zirkularpolarisierten H₁₁ „-Wellen,
ner Abstand bestehen. Wenn die Platte 33 aus einem 35 In den Fig. 4 und 5 sind Ausführungsbeispiele für ferromagnetischen, leitenden Material besteht, dann H₀₁ „-Resonatoren für zirkularpolarisierte Wellen kann durch sie der Widerstand des magnetischen dargestellt. In dem Resonator sind die Kopplungs-Kreises des durch die Spule 28 erzeugten Magnet- fenster 13 und 14, an die die Wellenleiter 11 und 12 feldes herabgesetzt werden, wodurch die Spule 28 angeschlossen sind, beide als zylindrische Öffnungen entsprechend kleiner ausgebildet werden kann. So- 40 in der Zylinderwandung 41 ausgeführt. In der Stirnfern die Leiterplatte 31 gleichzeitig auch als Kurz- wandung des Hohlraumresonators hingegen ist das schlußplatte 33 dienen kann, bedarf es keiner beson- Kopplungsfenster 43 für den Resonator 25 etwa aus deren Maßnahmen zur Erniedrigung des magne- der Mitte versetzt angeordnet. Der Resonator 25, der tischen Widerstandes. im übrigen in derselben Weise wie der Resonator

Wenn man die Permeabilität des Ferritstabes 27 45 aufgebaut ist, ist in den F i g. 4 und 5 mit den gleiim Resonator 25 mit u, die Mittenfrequenz des Re- chen Bezugszeichen wie in F i g. 2 versehen. Durch sonators 20 und des Resonators 25 mit /₀, den die entgegengesetzte Stirnwandung ist eine in axialer Schwingungsmodus der ankommenden Welle mit k, Richtung einstellbare Abgleichsschraube 45 für den das Volumen des Ferritstabes 27 mit ν und das ge- Feinabgleich der Resonanzfrequenz vorgesehen. An samte Volumen des Hohlraumresonators 25 mit V 50 dem Resonator gemäß der Fig. 5 ist der Resonator bezeichnet, dann gilt für die Änderung der Reso- 25 nicht an der Stirnwand des zylindrischen Resonanzfrequenz d/ nach einer bekannten Beziehung nators 51, sondern an dessen zylindrischer Wandung für Hohlraumresonatoren mit darin angeordnetem angeordnet, so daß er sich zu der Achse des den Ferritstab Eingang und Ausgang des Resonators 51 darstellen- df = k (u, — i) (v/V) (D ⁵⁵ ^^en Hohlleiters 11 und 12 senkrecht erstreckt. Die ' " " Stirnseite 52 ist mit einer Abgleichschraube 45 ver-

Daraus ist ersichtlich, daß sich die Frequenz d/, sehen.

sofern sie im Vergleich zur Mittenfrequenz/₀ hin- Wie bereits aus den vorhergehenden Ausführungsreichend klein ist, linear mit der Permeabilität μ an- beispielen hervorgeht, ist die Spule zur Erregung des dert. Da jedoch der Resonator gemäß der Erfindung 60 Magnetfeldes sehr klein. Da auch hier der Ferritstab keinen Ferritstab innerhalb seines zylindrischen von der eigentlichen Ausbreitungsstrecke der Wellen Hohlraumes 21 aufweist, ändert sich die Frequenz abseits liegt, wird eine Amplitudenmodulation der nicht in der durch die Formel 1 angegebenen Weise. Mikrowellen durch den die Spule durchfließenden Es ist jedoch einleuchtend, daß in diesem Falle die Wechselstrom verhindert. Ferner ermöglicht die Andurch den Wechsel des Erregerstromes hervor- 65 Ordnung eines für den Ferritstab gesonderten Hohlgerufene Änderung der Resonanzfrequenz des Hohl- raumes, den eigentlichen frequenzbestimmenden raumresonators 25 einer Änderung der vom Kopp- Hohlraum aus einem Material mit niedrigem Temlungsfenster 23 in Richtung zum Hohlraum 28 ge- peraturkoeffizienten herzustellen, beispielsweise aus

Invar, und dadurch sehr hohe Genauigkeitsforderungen hinsichtlich der Frequenzhalterung für diesen Resonator zu erfüllen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hohlraumresonatoranordnung für elektrische Hochfrequenzschwingungen, bei der die Resonanzfrequenz durch einen Strom einstellbar ist, der eine Spule durchfließt und damit ein axial gerichtetes Magnetfeld in einem die Resonanzfrequenz des Resonators bestimmenden Ferritstab erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch ein dielektrisches Fenster gekoppelte Resonatoren verwendet sind, von denen der eine elektrisch abstimmbar ist, während der andere dem hochfrequenten Zweck dient.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   »Proc. IRE«, 1956, Heft 10, S. 1431.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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