DE1260569B - Vorrichtung zur UEbertragung von kurzen elektromagnetischen Wellen, insbesondere fuer Hoechstfrequenzroehren, und Hoechstfrequenzroehre mit einer solchen Vorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIp

H03h

Deutsche Kl.: 21a4-74

S93499IXd/21a4 30. September 1964 8. Februar 1968

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von kurzen elektromagnetischen Wellen, insbesondere für Höchstfrequenzröhren, mit einem Hohlleiter und einem hochfrequenzdurchlässigen, dielektrischen Fenster, das sich über eine Kopplungs-Öffnung des Hohlleiters erstreckt und an einem rohrförmigen, aus einem elastischen Material guter Leitfähigkeit bestehenden Metallteil angeordnet ist, über welches das Fenster mit einem der Befestigung des Hohlleiters dienenden metallischen Ringflansch vakuumdicht verbunden ist.

Kopplungsvorrichtungen, die ein vakuumdichtes Fenster aus dielektrischem Material enthalten, sind in der Hochfrequenztechnik allgemein bekannt, und zwar insbesondere zur hochfrequenten Verbindung einer Höchstfrequenzröhre mit einem Hohlleiter (man vergleiche beispielsweise die britische Patentschrift 856 817, die deutsche Auslegeschrift 1106 427 und das Buch von Rag an, »Microwave Transmission Circuits«, New York, 1948, S. 221). Das hochfrequenzdurchlässige dielektrische Fenster ist dabei entweder über ein rohrförmiges elastisches Metallteil, das beispielsweise aus Kupfer besteht, an einem das rohrförmige Metallteil tragenden Hohlleiterflansch befestigt (britische Patentschrift 856 817) oder unmittelbar in einem massiven, am Hohlleiter vorhandenen Ringflansch eingelassen (deutsche Auslegeschrift 1106 487).

Bei einer Koppelvorrichtung mit einem vakuumdichten dielektrischen Fenster ist die Verbindung zwischen Metall und dielektrischem Material die kritische Stelle für die Vakuumdichte. Diese Verbindungsstelle muß gegenüber einer auf Wärmedehnungen beruhenden mechanischen Beanspruchung entlastet werden, während andererseits eine Kraftübertragung zum Hohlleiter weitgehend unterbunden sein soll. Diese Forderungen erfüllen die bekannten Koppelvorrichtungen nicht. Bei einer Anordnung, wie sie beispielsweise aus der britischen Patentschrift 856 817 bekannt ist, kann zwar das elastische Metallteil eine thermische Ausdehnung des Fensters aufnehmen, jedoch wird dabei die mechanisch anfällige Lötstelle zwischen dem Metallteil und dem Fenster einer verhältnismäßig starken Belastung, insbesondere in Form von Scherspannungen, unterworfen. Dadurch besteht die Gefahr, daß die genannte Lötstelle reißt und damit die Vakuumdichte verlorengeht. Bei den anderen bekannten Anordnungen, bei denen ein hochfrequenzdurchlässiges Fenster .in einem mechanisch starren Ring eingelassen ist, führt das Auftreten unvermeidbarer thermischer Ausdehnungen des Fensters dazu, daß entweder der das Vorrichtung zur Übertragung von kurzen elektromagnetischen Wellen, insbesondere für Höchstfrequenzröhren, und Höchstfrequenzröhre mit einer solchen Vorrichtung

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Arno Hinckeldey,

Paul Kahl,

Dipl.-Ing. Dr. Erich Mayerhofer, 8000 München

Fenster umgebende Hohlleiter verformt wird oder das Fenster einer erheblichen Bruchgefahr ausgesetzt ist.

Um die geschilderten Schwierigkeiten zu beseitigen, wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß das rohrförmige Metallteil an seinem freistehenden Ende einen massiven Metallring umschließt, von dem das Fenster eingefaßt ist und dessen Ausdehnungskoeffizient im wesentlichen gleich dem Ausdehnungskoeffizienten des dielektrischen Fenstermaterials ist. "Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß auf Grund der Zwischenordnung eines massiven Metallringes zwischen ein elastisches Metallteil einerseits und das dielektrische Fenster andererseits Wärmedehnungen nur die Naht zwischen dem massiven und dem elastischen Metallteil mechanisch beanspruchen. Die genannte Naht ist verhältnismäßig stark belastet, da eine Metall-Metall-Verbindung stets eine höhere Festigkeit als eine Metall-Keramik- oder Metall-Glas-Verbindung aufweisen kann. Als Material für das rohrförmige Metallteil wird ein Werkstoff mit im wesentlichen gleichem Ausdehnungskoeffiizent wie das Metall des Ringflansches gewählt, um sicherzustellen, daß der Ringflansch durch Wärmeausdehnungen des Fensters nicht belastet wird.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht vorzugsweise sowohl der Ringflansch als auch das rohrförmige Metallteil aus Kupfer, nachdem bekanntlich Kupfer ein hochfrequenztechnisch verlustarmes Material ist und gleichzeitig sehr gute vakuumtechnische Eigenschaften hat. Kupfer als Werkstoff für das rohrförmige Metallteil hat dabei noch den be-

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sonderen Vorteil, daß auf Grund der Duktilität von Kupfer ein entsprechend dünnwandiges Kupferrohr ohne weitere baulichen Maßnahmen hinreichend elastisch ist. Für den massiven Metallring; der vom freistehenden Ende des Kupferrohres umschlossen ist, wird vorzugsweise eine Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung als Werkstoff verwendet. Derartige Legierungen ermöglichen bekanntlich in den interessierenden Temperaturbereichen eine ausreichende Ausdehnungsanpassung an die für vakuumdichte Koppelfenster gebräuchlichen dielektrischen Medien aus Keramik. Der massive Metallring weist vorteilhaft mindestens eine kreisrunde, sickenartige Eindrehung auf, wodurch das Biegemoment an der Verbindungsstelle zwischen dem Metallring und dem Kupferrohr herabgesetzt wird.

An Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden.

In der Zeichnung ist mit 1 eine Scheibe aus dielekirischem Material, insbesondere Keramik, bezeichnet. Die Keramikscheibe 1 ist in einem massiven Ring 2 aus sogenanntem Vacon (eine Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung) vakuumdicht eingelötet, wobei der Ring 2 eine sickenartige kreisrunde Eindrehung in der Nähe der Keramikanlötung aufweist. Ein dünnwandiges Kupferrohr 3, das mit einem ebenfalls vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Ringflansch 4 vakuumdicht verlötet ist, umschließt an seinem freistehenden Ende die Keramikscheibe 1 einschließlich dem Vaconring 2. Dabei ist der Vaconring 2 mit dem Kupferrohr 3 ebenfalls vakuumdicht verlötet.

Der Ringflansch 4 in der Zeichnung ist vorzugsweise Teil der Vakuumhülle einer Höchstfrequenzröhre, beispielsweise einer Wanderfeldröhre. Die Öffnung 5 in diesem Flansch stellt dann die Kopplungsöffnung der Röhre dar, welche durch die hochfrequenzdurchlässige Keramikscheibe 1 vakuumdicht verschlossen ist. An den Ringflansch 4 soll in bekannter Weise eine Hohlrohrleitung mit einem entsprechenden Endflansch angeschlossen werden, wobei die Längsachse der Hohlrohrleitung parallel zur Kopplungsöffnung 5 verlaufen kann.

Das in der Zeichnung dargestellte Fensterbauelement, bestehend aus dem Kupferrohr 3, dem Vacoming 2 und der Keramikscheibe 1 wird üblicherweise für sich allein hergestellt und zunächst auf mechanische Fehler untersucht, wobei gleichzeitig unter Temperaturbeanspruchung die Vakuumdichtigkeit geprüft wird. Erst nach dieser Prüfung lötet man dieses Bauelement an den Ringflansch 4 an. Versuche haben ergeben, daß weder bei der Einlötung des Fensterbauelements noch beim Betrieb einer entsprechenden Wanderfeldröhre mechanische Spannungszustände an der Metallkeramiklötung zwischen der Scheibe 1 und dem Ring 2 auftreten. Gleichzeitig ist das Kupferrohr 3 so elastisch, daß keine Bewegungen der Keramik 1 und des Metallringes 2 auf den Flansch 4 übertragen werden. Es konnte festgestellt werden, daß ein Ringflansch, in den das sogenannte Bauelement eingelötet worden ist, nicht verformt wird. Dagegen ergab sich eine Durchwölbung des Kupferflansches 4 in der Größenordnung von Zehntelmillimeter, als an Stelle des Kupferrohres 3 ein an sich bekanntes ringförmiges Metallteil aus einer Eisen-Nickel-Legierung verwendet wurde.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. Insbesondere kann das rohrf örmige Metallteil 3 an der Verbindungsstelle mit dem Ringflansch 4 schneidenförmig ausgebildet sein.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Übertragung von kurzen elektromagnetischen Wellen, insbesondere für Höchstfrequenzröhren, mit einem Hohlleiter und einem hochfrequenzdurchlässigen, dielektrischen Fenster, das sich über eine Kopplungsöffnung des Hohlleiters erstreckt und an einem rohrförmigen, aus einem elastischen Material guter Leitfähigkeit bestehenden Metallteil angeordnet ist, über welches das Fenster mit einem der Befestigung des Hohlleiters dienenden metallischen Ringflansch vakuumdicht verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrf örmige Metallteil (3) an seinem freistehenden Ende einen massiven Metallring (2) umschließt, von dem das Fenster (1) eingefaßt ist und dessen Ausdehnungskoeffizient im wesentlichen gleich dem Ausdehnungskoeffizienten des dielektrischen Fenstermaterials ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Ringflansch als auch das rohrförmige Metallteil aus Kupfer ist, während der Metallring aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung besteht und das Fenstermaterial eine Keramik, insbesondere Aluminiumoxydkeramik, ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring in der Nähe der Keramikanschmelzung mindestens eine kreisrunde Eindrehung aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster scheibenförmig in einer gemeinsamen Ebene mit dem Metallring angeordnet ist.

5. Höchstfrequenzröhre mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringflansch Teil der Vakuumhülle der Röhre ist und an diesem Ringflansch der Hohlleiter mit einem benachbarten Endflansch befestigt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1106 427;
britische Patentschrift Nr. 856 817;
Ragan, »Microwave Transmission Circuits«,
New York, 1948, S. 221.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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