DE1261198B

DE1261198B - Temperature compensated cavity resonator

Info

Publication number: DE1261198B
Application number: DE1966C0038165
Authority: DE
Inventors: Francois Ursenbach
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1965-02-12
Filing date: 1966-02-09
Publication date: 1968-02-15
Also published as: SE319538B; BE676126A; CH439422A; ES322908A1; FR1433423A; GB1125894A; NL6601689A; AT262384B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

H03hH03h

Deutsche Kl.: 21 a4 - 69German class: 21 a4 - 69

Nummer: 1261198Number: 1261198

Aktenzeichen: C 38165IX d/21 a4File number: C 38165IX d / 21 a4

Anmeldetag: 9. Februar 1966Filing date: February 9, 1966

Auslegetag: 15. Februar 1968Open date: February 15, 1968

Die Erfindung betrifft einen temperaturkompensierten Hohlraumresonator mit einem in einer Öffnung der Wandung des Resonators angeordneten und in seiner Lage einstellbaren Abstimmkolben, der mit einer Ausnehmung versehen ist, in der ein sich in Abhängigkeit von der Wärmedehnung eines Körpers im Sinn einer Kompensation der Abhängigkeit der Resonanzfrequenz des Resonators von der Temperatur selbsttätig verschiebender, mit einem Ende in den Hohlraum ragender Temperaturkompensationskolben vorgesehen ist, bei dem sich die Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur stabilisieren läßt und der bei Diplexern, Filtern und Hochfrequenzröhren wie Reflexklystrons großer Leistung verwendet wird.The invention relates to a temperature compensated Cavity resonator with a arranged in an opening in the wall of the resonator and in its position adjustable tuning piston, which is provided with a recess in which a in Dependence on the thermal expansion of a body in the sense of a compensation for the dependence of the The resonance frequency of the resonator is automatically shifting from the temperature, with one end in the Cavity protruding temperature compensation piston is provided, in which the resonance frequency in Can stabilize depending on the temperature and the diplexers, filters and high-frequency tubes how to use reflex klystrons of great power.

Diplexerschaltungen werden dazu benutzt, um auf ein und dieselbe Antenne ohne gegenseitige Beeinflussung die Hochfrequenzenergien zu richten, die durch die Bildsignale bzw. die Tonsignale eines Fernsehsenders moduliert werden. Gewisse ständig verwendete Arten von Diplexerschaltungen besitzen unter anderem zwei oder mehrere Hohlraumresonatoren, die auf die Frequenzen der Tonträger und in dem gedämpften Band des Bildsignals abgestimmt sind. Die einwandfreie Betriebsweise einer solchen Schaltung ist nur dann gewährleistet, wenn die Resonanzfrequenz der Resonanzhohlräume vollkommen stabil bleibt; bekanntlich ist diese Resonanzfrequenz abhängig von den Abmessungen des Resonanzhohlraums und vermindert sich gewöhnlich unter dem Einfluß der Dilatationen, die durch eine Temperaturerhöhung hervorgerufen werden, und umgekehrt. Die Temperatur der Resonanzhohlräume ist zahlreichen Temperaturänderungen unterworfen, die sich einerseits nach der Umgebungstemperatur, andererseits nach der Energieabgabe an den Resonanzhohlraum richten; letztere kann beachtliche Werte annehmen, wenn die die betreffende Einrichtung wie Diplexer, Filter, Röhre usw. durchströmenden Energien selbst ziemlich groß sind.Diplexer circuits are used to access one and the same antenna without mutual interference to direct the high frequency energies generated by the image signals or the sound signals of a television station be modulated. Certain types of diplexer circuits in constant use have under other two or more cavity resonators, which on the frequencies of the sound carrier and in the attenuated Band of the image signal are matched. The proper operation of such a circuit is only guaranteed if the resonance frequency of the resonance cavities is completely stable remain; as is known, this resonance frequency is dependent on the dimensions of the resonance cavity and usually diminishes under the influence of the dilatations caused by an increase in temperature and vice versa. The temperature of the resonance cavities is numerous Subject to temperature changes, which on the one hand depend on the ambient temperature, on the other hand aim at the energy output to the resonant cavity; the latter can assume considerable values, if the energies flowing through the device in question, such as diplexers, filters, tubes, etc. are pretty big.

Bekanntlich wurden bereits verschiedenste Maßnahmen getroffen, um diesem Mangel zu begegnen. Es ist z. B. möglich, um den Resonanzhohlraum herum ein gasförmiges oder flüssiges Fluid mit konstant gehaltener Temperatur herumströmen zu lassen. Ein verbessertes und wirkungsvolleres Mittel besteht darin, eine von der Frequenzänderung abhängige Fehlerspannung vom Stromkreislauf abzunehmen, die über einen Servomechanismus das Resonanzelement wieder auf die Resonanzfrequenz abstimmt. Alle diese bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, zusätzliche verwickelte, raumsperrige und teuere Geräte hin-Temperaturkompensierter HohlraumresonatorAs is known, a wide variety of measures have already been taken to counter this deficiency. It is Z. B. possible around the resonance cavity around a gaseous or liquid fluid with constant to let the maintained temperature flow around. There is an improved and more effective remedy in taking an error voltage dependent on the frequency change from the circuit, the tunes the resonance element back to the resonance frequency via a servomechanism. All these Known devices have the disadvantage that additional complex, space-bulky and expensive devices are temperature-compensated Cavity resonator

Anmelder:Applicant:

Compagnie FrangaiseCompany Frangaise

Thomson Houston-Hotchkiss Brandt, ParisThomson Houston-Hotchkiss Brandt, Paris

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,
Patentanwalt, 8000 München, Gotthardstr. 81Dipl.-Ing. Dipl. Oec. publ. D. Lewinsky,
Patent attorney, 8000 Munich, Gotthardstr. 81

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Frangois Ursenbach, ParisFrancois Ursenbach, Paris

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 12. Februar 1965 (5335)France of February 12, 1965 (5335)

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zuziehen zu müssen, die darüber hinaus der Überwachung und des Unterhalts benötigen.
Es sind weiterhin Vorrichtungen bekannt, die die Resonanzfrequenz eines Hohlraumresonators in Abhängigkeit der Temperaturänderungen zu stabilisieren ermöglichen. Dabei werden in einem Fall zumindest zwei verschiedene feste Werkstoffe für die den Hohlraumresonator bildenden Teile verwendet. Die Wand der Hohiraumresonators und der in den Hohlraum eingeführte Zylinder sind aus einem Metall hergestellt, das einen für die beiden Teile verschiedenen Dilatationskoeffizienten besitzt. Damit die Kompensation passend stattfindet, müssen die verschiedenen Teile von der Frequenz abhängige vorbestimmte Abmessungen haben. Eine Regelung dieser Abmessungen ist jedoch nicht vorgesehen. Der Unterschied zwischen den Dilatationskoeffizienten der beiden Metalle ruft für die daraus gebildeten Teile Verschiebungen und/oder sich kompensierende Deformationen und eine relative Frequenzstabilität für einen gegebenen Wert dieser Resonanzfrequenz hervor. Die thermische Kompensation ist demgemäß nicht exakt, da sie nicht regelbar ist. Es sind noch weitere Anordnungen bekannt, bei denen ein metallischer Teil, der mehr oder weniger in den Hohlraum hineinragt, durch einen Halter gestützt ist, von dem ein Teil austo have to move, who also need supervision and maintenance.
Devices are also known which enable the resonance frequency of a cavity resonator to be stabilized as a function of temperature changes. In one case, at least two different solid materials are used for the parts forming the cavity resonator. The wall of the cavity resonator and the cylinder inserted into the cavity are made of a metal which has a different coefficient of dilation for the two parts. In order for the compensation to take place properly, the various parts must have predetermined dimensions which are dependent on the frequency. However, there is no provision for regulating these dimensions. The difference between the expansion coefficients of the two metals causes displacements and / or compensating deformations for the parts formed therefrom and a relative frequency stability for a given value of this resonance frequency. The thermal compensation is accordingly not exact since it cannot be regulated. Still other arrangements are known in which a metallic part, which projects more or less into the cavity, is supported by a holder, one part of which extends from it

809 508/119809 508/119

einem Metall gebildet ist, dessen Dilatationskoeffizient von dem der anderen Teile des Hohlraums und des Halters verschieden ist. Der Unterschied zwischen den Dilatationskoeffizienten der beiden Metalle ruft eine Verschiebung des in den Hohlraum hineinragenden Teils hervor, die so die Stabilität der Resonanzfrequenz gewährleistet. Dabei ist es möglich, die Resonanzfrequenz des Hohlraums zu regeln. Die thermische Kompensation, die nicht regelbar ist, wird nur in einem geringen Regelbereich dieser Frequenz selbsttätig erhalten. Bei all diesen bekannten Vorrichtungen wird die notwendige thermische Kompensation nicht oder nur unvollkommen erreicht, da dort diese Kompensation nicht regelbar oder nur in einem geringen Regelbereich der Resonanzfrequenz regel·- bar ist.a metal whose coefficient of dilatation is different from that of the other parts of the cavity and of the holder is different. The difference between the expansion coefficients of the two metals calls a displacement of the part protruding into the cavity, which increases the stability of the resonance frequency guaranteed. It is possible to regulate the resonance frequency of the cavity. The thermal Compensation that cannot be regulated is only available in a small control range of this frequency received automatically. In all of these known devices, the necessary thermal compensation not or only incompletely achieved, since this compensation cannot be regulated there or only to a small extent The control range of the resonance frequency can be controlled.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hohlraumresonator der eingangs genannten Art zu schaffen, der die vorstehend beschriebenen Nachteile vermeiden läßt, von einfacher Bauweise ist, nur statische Elemente erforderlich macht und eine genaue Temperaturkompensation mit kleiner thermischer Zeitkonstante eines großen Frequenzbereichs ermöglicht. Diese Aufgabe ist bei dem hier vorgeschlagenen Hohlraumresonator vor allem dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß als Körper eine Flüssigkeit verwendet ist, die in Hohlzylindern eingeschlossen ist, welche in der Achse des Abstimmkolbens deformierbar sind und die einzige mechanische Verbindung zwischen Abstimmkolben und Temperaturkompensationskolben darstellen.The invention is based on the object of providing a cavity resonator of the type mentioned at the beginning create, which can avoid the disadvantages described above, is of simple construction, only Static elements required and accurate temperature compensation with small thermal Allows time constant of a large frequency range. This task is with the one proposed here Cavity resonator mainly achieved in that, according to the invention, the body is a liquid is used, which is enclosed in hollow cylinders, which in the axis of the tuning piston are deformable and the only mechanical connection between the tuning piston and temperature compensation piston represent.

Dieses unter dem Einfluß der Temperatur verf ormbare System soll eine möglichst große Empfindlichkeit aufweisen, d. h. eine starke Verlängerung pro Temperaturgrad unter getreuer genauer Abhängigkeit von der Temperatur. Zu diesem Zweck ist der Kompensatkmskolben zur Einstellung derEindringtiefe in den Hohlraum mit einem Gewinde versehen.This system, which can be deformed under the influence of temperature, should be as sensitive as possible have, d. H. a strong extension per temperature degree with a faithful exact dependence on the temperature. The compensating piston is used for this purpose threaded to adjust the depth of penetration into the cavity.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resonators ist der Kompensationskolben in einer Platte verschraubt, die in der Ausnehmung des Abstimmkolbens gleitend geführt ist, an die sich ein Ende der Zylinder abstützt. Der Abstimmkolben ist an seinem hohlraumseitigen Ende mit einer nach innen ragenden Verstärkung ausgeh bildet, gegen die sich das andere Ende der deformierbaren Verbindung abstützt.In a further advantageous embodiment of the resonator according to the invention, the compensation piston is screwed in a plate that slides in the recess of the tuning piston is on which one end of the cylinder is supported. The tuning piston is at its end toward the cavity forms with an inwardly protruding reinforcement against which the other end of the deformable Connection based.

Die Empfindlichkeit der Stabilisierungsvorrichtung oder — mit anderen Worten gesagt — die Änderung der Resonanzfrequenz, die eine gegebene Verschiebung des Kompensationskolbens liefert, ändert sich in Abhängigkeit der Eindringtiefe des Abstimmkolbens, die die Frequenz bedingt, auf die der Resonanzhohlraum abgestimmt ist; es ist möglich, diese Empfindlichkeitsänderung durch mehr oder minder großes Eintreten des Kompensationskolbens in den Abstimmkolben auszugleichen.The sensitivity of the stabilizer or, in other words, the change the resonance frequency that provides a given displacement of the compensation piston changes depending on the depth of penetration of the tuning piston, which determines the frequency to which the resonance cavity is matched; it is possible to change this sensitivity by more or less to compensate for large entry of the compensation piston into the tuning piston.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resonators sind die Zylinder durch vorzugsweise ölgefüllte blasbalgartige Hüllen gebildet, wobei der kubische Ausdehnungskoeffizient β der Flüssigkeit größer ist als derjenige des Materials der Hülle.In a further advantageous embodiment of the resonator according to the invention, the cylinders are formed by preferably oil-filled bellows-like envelopes, the cubic expansion coefficient β of the liquid being greater than that of the material of the envelope.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resonators sind in der Ausnehmung des Abstimmkolbens um den Fortsatz des Kompensationskolbens herum drei im gleichen Winkelabstand voneinander liegende Zylinder vorgesehen.In a further advantageous embodiment of the resonator according to the invention are in the recess of the tuning piston around the extension of the compensation piston around three at the same angular distance cylinders lying apart from one another are provided.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resonators ist innerhalb der Hüllen eine aus zwei Teilen bestehende teleskopische Q₃^₁ Führung vorgesehen, deren einer Teil am Abstimmkolben und deren anderer Teil am Kompensationen kolben befestigt ist.In a further advantageous embodiment of the resonator according to the invention, a telescopic Q ₃ ^ ₁ guide consisting of two parts is provided within the sheaths, one part of which is attached to the tuning piston and the other part of which is attached to the compensation piston.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Resonators ist der Abstimmkolben an einem Teil seiner Mantelfläche mit einem Gewinde versehen und in eine mit einem Muttergewinde versehene Hülse, die eine Öffnung des Hohlraums bildet, eingeschraubt. Zwischen der mit einem - Fortsatz des Kompensationskolbens versehraubten Platte und der oberen Begrenzung des Abstimmkol*5 bens ist ein als Feder wirkendes Element vorgesehen. Der Fortsatz ist durch eine elastische Schwinge mit einem Träger der Wand des Resonators fest verbunden und nur verschiebbar. Die Ganghöhen und Richtungen der Gewinde sind derart gewählt, daß die durch die Verdrehung erreichte Verstellung des Abstimmkolbens durch Verdrehung der Scheibe eine Verschiebung des Fortsatzes und eine derartige relative Bewegung der beiden Kolben bewirkt, daß die Änderung der Frequenz in Abhängigkeit der Temperatur für unterschiedliche Einstellung des Abstimmkolbens konstant gehalten ist.In a further advantageous embodiment of the resonator according to the invention, the tuning piston is provided with a thread on part of its lateral surface and in one with a nut thread provided sleeve, which forms an opening of the cavity, screwed. Between the one with one - Extension of the compensation piston screwed plate and the upper limit of the tuning piston * 5 bens an element acting as a spring is provided. The extension is supported by an elastic rocker firmly connected to a support of the wall of the resonator and only displaceable. The pitches and directions the threads are chosen so that the adjustment of the tuning piston achieved by the rotation by rotating the disk, a displacement of the extension and such a relative movement of the two pistons causes the change in frequency as a function of temperature for different setting of the tuning piston is kept constant.

In einer weiteren vorteilhaften AusführungsformIn a further advantageous embodiment

des erfindungsgemäßen Resonators sind zur Erzielung einer vorbestimmten, nichtlinearen Verschiebung des Abstimmkolbens die Gewinde durch zylindrische Nockenscheiben ersetzt.of the resonator according to the invention are to achieve a predetermined, non-linear displacement The threads of the tuning piston are replaced by cylindrical cam disks.

Die mit der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung zur Stabilisierung der Resonanzfrequenz von Resonanzhohlräumen ist auch für Resonanzhohlräume anwendbar, die einen integrierenden Bestandteil gewisser Elektronenröhren bilden, dieimHochfrequenzgebiet arbeiten. In einer Anwendung der hier vorgeschlagenen Vorrichtung bildet demnach der Resonanzhohlxaum einen integrierenden Bestandteil einer Elektronenröhre und ist durch ein Elektronenstrahlbündel erregbar, das ihn durchquert oder mit ihm gekoppelt ist.The device proposed by the invention for stabilizing the resonance frequency of resonance cavities is also applicable to resonance cavities that are an integral part of certain Form electron tubes that operate in the high frequency range work. In one application of the device proposed here, the resonance cavity accordingly forms an integral part of an electron tube and is powered by an electron beam excitable that crosses it or is coupled with it.

In der Zeichnung sind Vorrichtungen der erfindungsgemäßen vorgeschlagenen Art in mehreren, beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch veranschaulicht. Es zeigtIn the drawing, devices of the proposed type according to the invention are shown in several, for example selected embodiments schematically illustrated. It shows

Fig. 1 in einem schematisch gehaltenen Schnitt einen elektrostatisch erregten und in Abhängigkeit der Temperatur stabilisierten Resonanzhohlraum, Fig. 2 schematisch im Schnitt einen magnetisch erregten und in Abhängigkeit der Temperatur stabilisierten Resonanzhohlraum,Fig. 1 in a schematically held section an electrostatically excited and dependent on the Temperature stabilized resonance cavity, Fig. 2 schematically in section a magnetic excited resonance cavity stabilized as a function of the temperature,

Fig. 3a in einem Längsschnitt gemäß ^₁-V₁ der F i g. 3 b eine auf einen Resonanzhohlraum angeord¹-nete Stabilisierungsvorrichtung unter Verwendung gefalteter wärmedehnbarer Elemente,Fig. 3a in a longitudinal section according to ^ ₁ -V ₁ of F i g. 3 b a -nete a resonant cavity ¹ angeord stabilization device using the folded heat-expandable elements,

Fig. 3b im Querschnitt die Vorrichtung der F i g. 3 a gemäß deren Schnittlinie x-y, 3b shows the device of FIG. 3 in cross section. 3 a according to its section line xy,

F i g. 4 a im Längsschnitt gemäß X₁-^y₁ der F i g. 4 b eine Stabilisierungsvorrichtung mit Bimetallelementen, Fig.4b im Querschnitt die Vorrichtung der F i g. 4 a gemäß deren Schnittlinie x-y, F i g. 4 a in longitudinal section according to X ₁ - ^ y ₁ of F i g. 4b shows a stabilization device with bimetal elements, FIG. 4b shows the device of FIG. 4 in cross section. 4 a according to its section line xy,

F i g. 5 schaubildlich ein wärmedehnbares Element der Vorrichtung der F i g. 4 undF i g. 5 shows a diagrammatic view of a thermally expandable element of the device of FIG. 4 and

F i g. 6 schematisch im Schnitt eine Einrichtung zur selbsttätigen Korrektur der Empfindlichkeit.F i g. 6 schematically in section a device for automatic correction of the sensitivity.

F i g. 1 stellt eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung dar und zeigt beispielsweise einen der Reso-F i g. 1 represents an advantageous application of the invention and shows, for example, one of the reso-

nanzhohlräume 101, die in einem Diplexer mit zwei Hohlraumresonatoren verwendet werden. Damit der Diplexer richtig arbeitet, müssen die Resonanzhohlräume für die H₁₁₀-Wellen in Resonanz mit der Frequenz des Toniträgers liegen. Unter diesen Bedingungen dringt der zum elektrischen Feld E der H₁₁₀-WeIIe parallelliegende Mittelleiter 122 der Koaxialleitung 121 in den Resonanzhohlraum ein und erregt ihn durch elektrostatische Kopplung. Auf Resonanz verhält sich der Resonanzhohlraum wie eine Null-Impedanz, die das Ende der Koaxialleitung 121 entsprechender Länge kurzschließt und die auf der Resonanzfrequenz des Resonanzhohlraums befindlichen Signale vollständig reflektiert.nance cavities 101 used in a diplexer with two cavity resonators. For the diplexer to work properly, the resonance _{cavities for the H 110} waves must be in resonance with the frequency of the tone carrier. Under these conditions, the center conductor 122 of the coaxial line 121, which is parallel to the electric field E of the H _{110 wave, penetrates the resonance cavity and excites it by electrostatic coupling.} At resonance, the resonance cavity behaves like a zero impedance, short-circuiting the end of the coaxial line 121 of the corresponding length and completely reflecting the signals at the resonance frequency of the resonance cavity.

Die Einreglung dieser Resonanzfrequenz auf die Frequenz des Tonträgers wird mittels des Abstimmkolbens 102 vorgenommen, der in das Innere des Resonanzhohlraums um eine regelbare Länge α durch Verschieben des zylindrischen Körpers 103 längs der in die Oberwand des Hohlraums eingefügten öffnung eingetrieben werden kann. Es läßt sich zeigen, daß die sinusförmige Verteilung des der H₁₁₀-WeIIe entsprechenden elektrischen Feldes E längs einer zu diesem Feld senkrechten Richtung (Kurve b) sich gemäß einer an der Stelle der Kolben 102 und 104 abgeflachten Kurve c verändert und daß die Verteilungsänderung sich durch eine um so stärkere Verminderung der Resonanzfrequenz bemerkbar macht, je weiter der Kolben 102 eingetrieben wird.The adjustment of this resonance frequency to the frequency of the sound carrier is carried out by means of the tuning piston 102, which can be driven into the interior of the resonance cavity by an adjustable length α by moving the cylindrical body 103 along the opening made in the upper wall of the cavity. It can be shown that the sinusoidal distribution of the electric field E _{corresponding to the H 110} wave along a direction perpendicular to this field (curve b) changes according to a curve c flattened at the point of the pistons 102 and 104, and that the change in distribution changes by the greater the reduction in the resonance frequency, the further the piston 102 is driven in.

Die Resonanzfrequenz eines Resonanzhohlraums ist ferner eine Umkehrfunktion seiner Abmessungen, derart, daß die Dilatation thermischen Ursprungs seiner Hülle zu einer Herabsetzung der Resonanzfrequenz bei einer Temperatursteigerung und umgekehrt führt. Die Temperaturänderungen, denen der Resonanzhohlraum ausgesetzt sein kann, sind einerseits den Änderungen der Umgebungstemperatur und andererseits, den Energieabgaben an den Hohlraum und dessen Wände zuzuschreiben; diese Wärmeabgabe ist von der einfallenden Hochfrequenzleistung abhängig. Es können Mittel zur Abführung der Wärme vorgesehen werden; jedoch die Temperatur und die Resonanzfrequenz bleiben nicht weniger Änderungen unterworfen. Um die Stabilität der Resonanzfrequenz zu gewährleisten, genügt es, einen Kornpensationsmechanismus vorzusehen, der selbsttätig den Rückzug eines Kompensationskolbens 104 während einer Temperaturerhöhung hervorruft, und umgekehrt. The resonance frequency of a resonance cavity is also an inverse function of its dimensions, such that the dilation of thermal origin of its envelope leads to a reduction in the resonance frequency leads to an increase in temperature and vice versa. The temperature changes that the Resonance cavity can be exposed to the changes in ambient temperature and on the one hand on the other hand, due to the energy output to the cavity and its walls; this heat emission depends on the incident high frequency power. There can be means of dissipating the Heat to be provided; however, the temperature and the resonance frequency remain no less Subject to change. To the stability of the resonance frequency To ensure, it is sufficient to provide a compensation mechanism that is automatic causes a compensation piston 104 to retract during a temperature increase, and vice versa.

Zu diesem Zweck kann der Kompensationskolben 104 in einem in dem Abstimmkolben 102 ausgesparten axialen zylindrischen Hohlraum gleiten. Er ist über eine Stange 105 mit einem Kolben 106 verbunden, der seinerseits in dem zylindrischen Körper 103 verschiebbar angeordnet und von drei Säulen 110 gehalten ist, dessen in axialer Richtung sich auswirkender Dilatationskoeffizient größer als der der Stange 105 ist. Die Säulen 110 sitzen auf der Innenfläche des Kolbens 102. Eine Erhöhung der Temperatur läßt die Säulen 110 verlängern und bewirkt ein Zurücktreten des KoI-bens 104 im Innern des Kolbens 102.For this purpose, the compensation piston 104 can be recessed in one in the tuning piston 102 slide axial cylindrical cavity. It is connected to a piston 106 via a rod 105, the in turn is arranged displaceably in the cylindrical body 103 and is held by three columns 110, whose expansion coefficient acting in the axial direction is greater than that of the rod 105. the Pillars 110 sit on the inner surface of the piston 102. An increase in temperature leaves the pillars 110 lengthen and cause the piston 104 to recede in the interior of the piston 102.

F i g. 2 zeigt einen mit dem Resonanzhohlraum 101 der Fig. 1 vergleichbaren Resonanzhohlraum 201, der zwischen zwei Koaxialleitungen 222 und 224 eingefügt ist und durch die Schleife 223 magnetisch erregt wird. Die Energie wird über die Schleife 225 an, die Ausgangsleitung 224 für jede Frequenz übertragen, die von der Resonanzfrequenz des Resonanzhohlraums verschieden ist, für die sein Scheinwiderstand sehr hoch ist. Diese Frequenz wird durch den Kolben 202 eingestellt und gegenüber der Temperatur durch den Kolben 204 kompensiert.F i g. 2 shows a resonance cavity 201 comparable to the resonance cavity 101 of FIG. 1, which is inserted between two coaxial lines 222 and 224 and magnetically excited by the loop 223 will. The energy is transmitted via loop 225 to output line 224 for each frequency, which is different from the resonance frequency of the resonance cavity for which its impedance is very high. This frequency is set by the piston 202 and versus the temperature by the piston 204 compensates.

Die Resonanzfrequenz der Resonanzhohlräume gemäß F i g. 1 und 2 ist von der Eindringtiefe α der Kolben 102 bzw. 202 abhängig, während die Stabilisierungswirkung bezüglich der Temperatur von der Eindringtiefe Δ e des Kolbens 104 bzw. 204 in den Kolben 102 bzw. 202 abhängig ist. Die Empfindlichkeit der thermischen Kompensation, d. h. die Änderung der Resonanzfrequenz in Abhängigkeit der Temperatur S = -'-/- ist nämlich selbst eine Funktion der Ein- Ae The resonance frequency of the resonance cavities according to FIG. 1 and 2 is dependent on the penetration depth α of the pistons 102 and 202, while the stabilizing effect with regard to the temperature is dependent on the penetration depth Δe of the piston 104 and 204 in the piston 102 and 202, respectively. The sensitivity of the thermal compensation, ie the change in the resonance frequency as a function of the temperature S = -'- / - is namely itself a function of the input Ae

dringtiefe α des Kolbens 102 bzw. 202, was bedeutetpenetration depth α of the piston 102 or 202, which means

oder Ae — or Ae -

ALAL

φ{ά)φ {ά)

Für die gleichen Frequenzkorrekturen müssen sich die Verschiebungen Δ e des Kolbens in Abhängigkeit von α ändern.For the same frequency corrections, the displacements Δ e of the piston must change as a function of α.

Diese Änderung kann für jede Einstellung der Resonanzfrequenz von Hand vorgenommen werden, wie dies die F i g. 3 a und 3 b zeigen, bei denen die Eindringtiefe α durch Verschieben des Rohrs 303 in einer geschlitzten Hülse 315 geregelt wird, die sich über ihren unteren konischen Rand auf einer in die Wand 301 des Resonanzhohlraums eingefügten, eingangsseitig konischen Öffnung abstützt, während ihr ebenfalls konischer oberer Rand durch den oberen Rand 316 eines an der Wand des Gehäuses befestigten geschlitzten Ringes 317 eingefaßt ist. Die Einfassung des geschlitzten Ringes 316, die mittels der durch die Schraube 320 arretierten Klemmschelle 311 vorgenommen ist, sichert somit die Lage des Kolbens 304 gegenüber dem Gehäuse gleichzeitig wie die Beständigkeit des elektrischen Stromkreises. Der Kolben 304 wird durch die Stange 305 abgestützt, die mit ihrem Gewinde 307 in ein in der Mitte des Kolbens 306 eingelassenes Gewindeloch eingeschraubt ist und in einen Steuerknopf 308 endet. Der Kolben 306, der sich in dem Rohr 303 verschieben kann, ist mit dem Kolben 302 über drei wärmedehnbare Elemente 310 verbunden, die an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet und durch zylindrische, hermetische Elemente aus Wellblech, sogenannte Tombaks, gebildet sind, die ohne Einfügung von Gas oder Dampf mit einem Mineralöl mit einem kubischen Dilatationskoeffizienten gefüllt sind, der größer als der des Wellblechs ist. Die Verlängerung einer solchen Einrichtung unter dem Einfluß einer Temperaturerhöhung hängt in erster Annäherung und bei Vernachlässigung der Elastizität der Metallhülle und der Kompressibilität der Flüssigkeit nur von ihrer Länge und von den betreffenden Dilatationskoeffizienten des Metalls und des Öls ab.This change can be made manually for each setting of the resonance frequency, as shown in FIG. 3 a and 3 b show, in which the penetration depth α is regulated by moving the tube 303 in a slotted sleeve 315, which is supported via its lower conical edge on a conical opening inserted into the wall 301 of the resonance cavity, while you also conical upper edge is bordered by the upper edge 316 of a slotted ring 317 attached to the wall of the housing. The edging of the slotted ring 316, which is made by means of the clamp 311 locked by the screw 320, thus secures the position of the piston 304 relative to the housing at the same time as the resistance of the electrical circuit. The piston 304 is supported by the rod 305, which is screwed with its thread 307 into a threaded hole let into the center of the piston 306 and ends in a control button 308. The piston 306, which can slide in the tube 303, is connected to the piston 302 via three heat expandable elements 310, which are arranged at the corners of an equilateral triangle and are formed by cylindrical, hermetic elements made of corrugated iron, so-called tombaks, without Insertion of gas or steam filled with a mineral oil with a cubic coefficient of dilatation that is greater than that of the corrugated iron. The elongation of such a device under the influence of a temperature increase depends primarily on the elasticity of the metal shell and the compressibility of the liquid only on its length and on the relevant dilation coefficients of the metal and the oil.

Die Erhöhung der Länge Δ L entspricht annähernd folgender Gleichung:The increase in the length Δ L corresponds approximately to the following equation:

AL = LAt(ß-2«),
wobei AL = LAt (ß-2 «),
whereby

L = ursprüngliche Länge,
At = Temperaturänderung,
β = kubischer Dilatationskoeffizient der Flüssigkeit undL = original length,
At = temperature change,
β = cubic coefficient of dilatation of the liquid and

\ = linearer Dilatationskoeffizient der Hülle sind. \ = linear expansion coefficient of the envelope.

Die wännedehnbaren Elemente steuern somit die Änderungen der Eindringtiefezi e des Kompensationskolbens 304, während die Eindringtiefe des Kompensationskolbens 304 in den Abstimmkolben 302 durch Drehung des Knopfes 308 eingestellt wird. Die elekirische Verbindung zwischen den beiden Kolben 302 und 304 ist durch einen biegsamen Kontaktring 318 gewährleistet.The wännedehnbaren elements thus control the changes to the e Eindringtiefezi of the compensation piston 304, while the depth of penetration of the compensation piston 304 is adjusted in the Abstimmkolben 302 by rotating knob 308th The electrical connection between the two pistons 302 and 304 is ensured by a flexible contact ring 318.

F i g. 4 zeigt eine ähnliche Stabilisierungseinrichtung, bei der die gefalteten wännedehnbaren Elemente durch eine Stapelung von Elementen 410 ersetzen, die auf den Abschnitten 409 ruhen und jeweils durch zwei gekrümmte Bimetallstreifen 512 (F i g. 5) zusammengesetzt sind, die sich einander kreuzen und deren Krümmung einander entgegengerichtet ist. Diese Elemente sind durch eine Stange 519 (419) geführt, die in der Mitte der betreffenden Elemente vorgesehene Bohrungen durchquert, und voneinander durch Abstandscheiben 511 (411) getrennt, die ebenfalls auf der Stange 519 (419) gleitend angeordnet sind. Eine Feder 414 drückt ständig den Kolben 406 auf die wännedehnbaren Elemente 410, und der ständige elektrische Stromfluß zwischen den Kolben 402 und 404 wird durch biegsame Leiter 418 aufrechterhalten. F i g. Fig. 4 shows a similar stabilizing device in which the folded heat-expandable elements are replaced by a stack of elements 410 resting on the sections 409 and each composed of two curved bimetal strips 512 (Fig. 5) which cross each other and the curvature of them is opposite to each other. These elements are guided by a rod 519 (419) which passes through holes provided in the center of the respective elements and are separated from one another by spacers 511 (411), which are also slidably mounted on the rod 519 (419). A spring 414 constantly pushes the piston 406 onto the heat expandable members 410, and the constant flow of electrical current between the pistons 402 and 404 is maintained by flexible conductors 418.

F i g. 6 veranschaulicht eine der der F i g. 2 vergleichbare Stabilisierungseinrichtung, bei der die Eindringtiefen des Abstimmkolbens 602 in den Resonanzhohlraum und die relativen Eindringtiefen von Kompensationskolben 604 zu Abstimmkolben 602 zueinander nach einer linearen Gesetzmäßigkeit gesteuert werden, so daß die Kompensation der Temperatureinnüsse auf die Resonanzfrequenz des Resonanzhohlraums automatisch in einem ziemlich weiten Regelbereich der Resonanzfrequenz des Resonanzhohlraums erzielt wird. Das Eindringen des KolbensF i g. 6 illustrates one of the FIGS. 2 comparable stabilization device in which the penetration depths of the tuning piston 602 into the resonance cavity and the relative penetration depths of compensation pistons 604 to tuning pistons 602 to one another are controlled according to a linear law so that the compensation of the temperature influences on the resonance frequency of the resonance cavity automatically in a fairly wide control range of the resonance frequency of the resonance cavity is achieved. Penetration of the piston

602 wird durch Drehung des zylindrischen Körpers602 is made by rotating the cylindrical body

603 in die an den Resonanzhohlraum angeschweißten Gewindehülse 631 erhalten, wobei die Gegenmutter 616 nach Einstellung den zylindrischen Körper 603 arretieren läßt und den elektrischen Stromfluß aufrechterhält. Gleitkontakte 641 gestatten dem Kolben603 in the threaded sleeve 631 welded to the resonance cavity, the lock nut 616 locks the cylindrical body 603 after adjustment and maintains the flow of electrical current. Sliding contacts 641 permit the piston

604 und der Stange 607, die Drehbewegung des Kolbens 602 und des Zylinderkörpers 603 nicht mitzumachen, jedoch eine feste Ausrichtung gegenüber dem Resonanzhohlraum auf Grund der elastischen Platte 671 und ihrem Träger 672 beizubehalten. Der Kolben 606 ist demgegenüber mit den wännedehnbaren Elementen 610 verbunden, auf denen er ruht, so daß während der Drehung des Zylinderkörpers 603 auf der Gewindehülse 631 der Kolben 606 sich auf die Stange 607 aufschraubt und eine axiale Verschiebung Δ e des Kolbens 604 gegenüber dem Kolben 602 gemäß einer linearen Funktion von α hervorruft, die von den Steigungen und Richtungen der Gewinde 631 und 661 abhängt. Um eine beliebige Verschiebungsgesetzmäßigkeit zu erhalten, müssen die Gewinde 631 und 661 durch entsprechende zylindrische Nocken ersetzt werden.604 and the rod 607 not to participate in the rotary movement of the piston 602 and the cylinder body 603, but to maintain a fixed alignment with respect to the resonance cavity due to the elastic plate 671 and its support 672. The piston 606, on the other hand, is connected to the stretchable elements 610 on which it rests, so that during the rotation of the cylinder body 603 on the threaded sleeve 631, the piston 606 is screwed onto the rod 607 and an axial displacement Δ e of the piston 604 relative to the piston 602 according to a linear function of α , which depends on the slopes and directions of the threads 631 and 661. In order to obtain an arbitrary law of displacement, the threads 631 and 661 must be replaced by corresponding cylindrical cams.

6060

Claims

Patent claims:

1. Temperature-compensated cavity resonator with a tuning piston which is arranged in an opening in the wall of the resonator and can be adjusted in its position, which is provided with a recess in which a depending on the thermal expansion of a body in the sense of a compensation of the dependence of the resonance frequency of the resonator on temperature compensation piston is provided which automatically shifts the temperature and protrudes with one end into the cavity, characterized in that a liquid is used as the body which is enclosed in hollow cylinders (310, 610) which are deformable in the axis of the tuning piston and are the only mechanical ones Represent the connection between the tuning piston and the temperature compensation piston.

2. Resonator according to claim 1, characterized in that the compensation piston for Setting the depth of penetration into the cavity is threaded.

3. Resonator according to claim 2, characterized in that the compensation piston is screwed into a plate (306, 606) which is slidably guided in the recess of the tuning piston (303,603) on which one end of the cylinder (310, 610) is supported , and that the tuning piston (303, 603) is formed at one end on the cavity side with an inwardly projecting reinforcement (302, 602) against which the other end of the deformable connection (310, 610) is supported.

4. Resonator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cylinder through preferably oil-filled, bellows-like envelopes (310, 610) are formed, the cubic Aus ^ expansion coefficient (/?) of the liquid is greater than that of the material of the shell.

5. Resonator according to claim 4, characterized in that in the recess of the tuning piston (303, 603), around the extension (307, 661) of the compensation piston (304, 604) , three cylinders (310, 610 ) are provided.

6. Resonator according to claim 4, characterized in that a telescopic guide consisting of two parts is provided within the sheaths (610) , one part of which is attached to the tuning piston (603) and the other part of which is attached to the compensation piston (604).

7. Resonator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tuning piston (603) is provided on part of its lateral surface with a thread and in a sleeve (609) provided with a nut thread (631) which has an opening of the cavity forms, is screwed in that between the plate (606) screwed to an extension (607) of the compensation piston (604) and the upper limit of the tuning piston (603) an element (614) acting as a spring is provided that the extension (607) is firmly connected by an elastic rocker (671) to a support of the wall of the resonator (672) and is only displaceable and that the pitches and directions of the threads (631, 661) are chosen such that the adjustment of the tuning piston (603 ) by rotating the disc (606) causes a displacement of the extension (607) and such a relative movement of the two pistons (602, 604),

that the change in frequency as a function of temperature for different settings of the tuning piston is kept constant.

8. resonator according to claim 7, characterized in that to achieve a predetermined, non-linear displacement of the

tuning piston the threads are replaced by cylindrical cam disks.

Documents considered: French Patent No. 1006,613; U.S. Patent No. 2486129.

For this purpose 2 sheets of drawings